Сенсорные движения: Общий язык организмов - от микробов до человека

Ученые из Университета Джона Хопкинса сделали революционное открытие, обнаружив общую модель движений у различных организмов - от микробов до человека.

Это открытие имеет большое значение для таких областей, как познание и робототехника. Исследование, опубликованное в журнале Nature Machine Intelligence, демонстрирует, что организмы, даже не имеющие нервной системы, такие как амебы, используют схожие модели поведения, чтобы чувствовать свое окружение.

Исследование было инициировано группой ученых, которые стремились понять, как нервная система способствует восприятию животным окружающего мира и можно ли воспроизвести это поведение в роботизированных системах управления. Группа исследователей наблюдала за электрическими рыбами-ножами в аквариуме и заметила, что при выключенном освещении рыбы чаще совершали движения вперед-назад. Напротив, когда свет был включен, рыба плавно покачивалась, изредка совершая быстрые движения.

Электрические рыбы-ножи используют быстрые движения для активного восприятия окружающей среды, особенно в темной воде, где они излучают слабые электрические разряды, чтобы найти укрытие и избежать хищников. Исследователи обнаружили, что наиболее эффективной стратегией является кратковременное переключение в "режим исследования" при высокой неопределенности и последующее возвращение в "режим эксплуатации" при снижении неопределенности.

Подобная стратегия переключения режимов у рыб ранее не была расшифрована, и данное исследование является первым, устанавливающим связь между этим поведением и другими видами. Исследователи разработали модель, имитирующую эти ключевые виды сенсорного поведения, и обнаружили, что другие организмы, включая амеб, мотыльков, тараканов, кротов, летучих мышей, мышей и людей, демонстрируют аналогичные сенсорно-зависимые движения.

Профессор Ной Коуэн, ведущий автор исследования и профессор машиностроения Университета Джона Хопкинса, подчеркивает важность этого открытия: "Эти организмы находятся довольно далеко друг от друга на древе жизни, что позволяет предположить, что эволюция пришла к одному и тому же решению с помощью совершенно разных механизмов".

Полученные командой результаты имеют значение для таких областей, как познание и робототехника. Понимание того, как животные бессознательно контролируют движения органов чувств, может дать ценные сведения для разработки систем управления роботами. Кроме того, обнаружение этого общего для различных организмов поведения проливает свет на вычисления в мозге, которые управляют неопределенностью у всех организмов.

По словам профессора Коуэна, "ни в одном исследовании, которое мы нашли в литературе, не нарушались правила, обнаруженные нами у электрической рыбы, даже у одноклеточных организмов, таких как амеба, ощущающая электрическое поле".

Это новаторское исследование открывает новые возможности для дальнейшего изучения механизмов, лежащих в основе сенсорно-зависимых движений, и их применения в различных областях. По мере того как ученые продолжают раскрывать тайны поведения животных, возможности прогресса робототехники и нашего понимания эволюции становятся безграничными.