Cientistas das Universidades de Adelaide e Lund elucidaram o mecanismo neural para prever o movimento das libélulas.
A visão de muitos animais permite que eles distingam e fiquem de olho em objetos contra um fundo texturizado. Além disso, alguns organismos podem antecipar os movimentos observados. Em vertebrados, essa habilidade é mediada pela ativação específica de células ganglionares localizadas na retina: via de regra, o movimento é previsto com base em uma trajetória reta, e a localização passada do observado não forma a base para a previsão. A percepção humana, por sua vez, envolve uma ativação crescente de neurônios ao olhar para um objeto em movimento, mas temporariamente parado. Isso indica mecanismos adicionais de processamento de informações. Menos claro é como essa antecipação ocorre em invertebrados como as libélulas.
Como os humanos, as libélulas podem capturar e rastrear o movimento de objetos visíveis, apesar do ruído visual. Em 2013, cientistas mostraram que neurônios especiais CSTMD1 são aparentemente responsáveis por isso - eles inibem a ativação de outras células, ignorando estímulos secundários. No entanto, o mecanismo neural de extração de estímulos e previsão de sua trajetória permaneceram desconhecidos. Para preencher a lacuna, no novo trabalho, os autores realizaram um experimento com 63 libélulas machos Hemicordulia tau. Usando métodos eletrofisiológicos, eles registraram a ativação das células em resposta a seis tipos de estímulos.
Mapa de ativação CSTMD1 para prever o movimento do estímulo / © Steven D Wiederman et al., ELife, 2017
Na frente dos insetos havia um monitor, que mostrava quadrados pretos ou cinza movendo-se contra um fundo branco. Os estímulos se moviam em trajetórias retas, mas, dependendo da sessão, desapareciam sistematicamente e continuavam a se mover na mesma direção, oposta ou perpendicular em outra área da tela. Assim, os pesquisadores conseguiram rastrear a ativação espacial do CSTMD1, levando em consideração o tipo de estímulo. De acordo com testes anteriores, o campo receptivo dessa célula se estendia da parte dorsal (barriga), passando pela linha média do corpo até a periferia. Por analogia com os humanos, a antecipação da trajetória posterior do objeto causou um aumento acentuado na sensibilidade de CSTMD1 em libélulas com supressão simultânea de regiões próximas. Segundo os cientistas, isso pode indicar que esses insetos têm atenção ativa.
Quando o estímulo desapareceu, essa ativação propagou-se ainda mais, com previsão de direção também baseada na localização da presa anterior. Os pesquisadores observam que uma descrição detalhada desse mecanismo neural pode ajudar não só a estudar a evolução do sistema nervoso e o processamento de dados visuais, mas também a melhorar a visão da máquina. No futuro, a descoberta pode ser usada, em particular, por pilotos automáticos para antecipar o comportamento de outros usuários da estrada.
Detalhes do trabalho são apresentados na revista eLife.
Anteriormente, os cientistas descreveram a tecnologia de ciborguização de insetos pelo método da optogenética e mostraram o voo de uma libélula ciborgue.