Gruselig: Peering in Spinnen Gehirne ohne zu explodieren Sie

Die Springspinne, berühmt für seine ausgezeichnete Sicht und sprungbereiten Fähigkeiten, ist seit langem ein Rätsel für Neurobiologen. Die Arachnid Körper ist gefüllt mit einer unter Druck stehenden Flüssigkeit, die es zu bewegen hilft, und immer dann, wenn neugierige Wissenschaftler haben versucht, mit chirurgischen Instrumenten, die Spinne explodierte in seinem Gehirn peer.

Jetzt haben Wissenschaftler mit einer neuen Technik der elektrischen Hirnaktivität dieser faszinierenden Spinnen, sans Kaboom aufgezeichnet.

"Was wir getan haben die Gehirn-Basis für ein sehr ungewöhnliches Tier eröffnen", sagte Forscher Ron Hoy, Professor für Neurobiologie und Verhalten an der Cornell University. [Mehr Fotos des springenden Spinnen Experiments anzeigen]

Teensy Gehirne

Die Springspinne (Phidippus Audax) hat ein Gehirn die Größe eines Mohn, sondern Vision fast auf Augenhöhe mit den Menschen, zu seiner visuellen Systems faszinierende Forscher und Roboter-Ingenieure, die von der Natur inspirieren.

Gil Menda, Postdoktorand der Neurobiologie und Verhalten in Hoy Lab, erkannte, dass wenn er ein kleines Loch in die Spinne Kopf machte, die Wunde heilen um eine Wolfram-Aufnahme Elektrode so dünn wie ein Haar konnte. Er sorgfältig eine Mikroelektrode in den Gehirnen von 33 Spinnen eingefügt, und beobachtete, wie Gehirnzellen in ihren visuellen Netzwerken auf Bilder von weißem Rauschen, fliegen und anderen Springspinnen reagiert.

Mit acht Augen haben Springspinnen einen fast kompletten 360-Grad-Blick auf ihre Umgebung. Die meisten Spinnen haben schlechten Sicht und bauen Stege um Beute, aber Springspinnen jagen nomadisch viel wie eine Katze oder ein Wolf Stiele ihre Beute, erzählt Hoy Leben Wissenschaft.

Er allerdings einen kleinen Unterschied beachten. Im Gegensatz zu Katzen nachlaufen nicht die Spinnen ihre Beute. "sie springen und ergreifen ihre Beute", sagte Hoy. "Es ist wie eine Katze stürzen."

Um die Spinnen noch während der Experimente zu halten, das Forschungsteam erstellt einen kleine Spinne Kabelbaum mit einem 3D-Drucker. Sie bedeckte die Spinnen vier hinteren Augen und die Elektrode in das Gehirn zu helfen, suchen Gehirnzellen, die jede Spinne visuelle System zugeordneten eingefügt. Als die Forscher den Spinnen zeigte ein Bild einer Fliege, ihre natürliche Beute, auf einem Bildschirm, die Spinnen Gehirnzellen ihre visuelle Systeme zeigte ein Platzen der elektrischen Aktivität zugeordnet. [Fotos von Spinnen & andere Spinnentiere springen]

In der chinesischen, die Spinne Name übersetzt "flying Tiger." Aber sie sind nicht Dangerousto Menschen. "sie haben Venom, aber es ist reserviert für ihre Beute" Hoy sagte.

"Sie hören eine sehr starke [Elektro] Antwort aus dem Gehirn, wenn [die Spinnen] etwas erkennen, die sie erkennen," sagte Menda.

Um sicherzustellen, dass die Spinnen waren nicht reagiert auf bestimmte Teile der Fliege, wie seine Flügel oder Kopf, zeigten die Forscher den Spinnen eine durcheinandergebrachte Bild einer Fliege. Die verstreute Bild auslösen keine Reaktion. "sie überhaupt nicht auf die [durcheinander] Bilder zu reagieren," sagte Menda. "Es war die kleine Komponente des Bildes nicht, es war das Bild der [gesamten] Fliege."

Nach der Elektrode Aufnahmen zeigten auch die Springspinnen eine neuronale Antwort auf das "weiße Rauschen" statische, aber nicht auf Bilder von anderen Spinnen; es möglich ist, dass andere Nervenzellen in ihren Gehirnen, die mit der Elektrode verbunden waren keine Antwort auf Spinne Bilder zeigte, sagte der Forscher.

Spezialisierte Augen

Im Gegensatz zum Menschen, deren Augen zu erkennen, sowohl die Schärfe als auch die Bewegung, die Spinne große primäre Augen verarbeiten Schärfe und seine kleinen, sekundäre Augen finden Sie in Bewegung. Weil Forscher die Spinnen neuronale Aktivität bis jetzt studieren konnten, waren sie nicht sicher, wie die Spinnen Augen zusammengearbeitet.

"Sie können sich vorstellen, dass Sie vier Augen, die alle die gleiche Sache betrachten, Sie input bekommen und geben Sie zwei, und Sie sie zusammen geben," spekuliert Forscher Paul Shamble, ein Student der Neurobiologie und Verhalten in Hoy Labor. "Es stellt sich heraus, dass für einige der Neuronen, die nicht der Fall war. "Es war viel komplizierter."

Im Experiment bedeckt die Forscher die Spinnen vorne und dann ihre Seite Augen. Die Spinnen zeigte wenig neuronale visuelle Reaktion auf die Bilder, wenn entweder Satz von Augen bedeckt war.

Die Spinnen brauchen sowohl ihre großen und kleinen Augen, visuelle Informationen zu verarbeiten, fanden die Forscher. "sie brauchen alle ihre Augen, die Beute zu erkennen", sagte Menda.

Die Studie ein neues Feld der grundlegenden Neurowissenschaften öffnen kann, sagte Hoy. Es könnte auch Ingenieure, die kleine Biosensoren bauen begeistern, wie Springspinnen kleine Augen und Gehirn haben.

"Diese winzigen [Gehirn], mit nur 100.000 Neuronen, können die gleichen Dinge, die Menschen mit enormen Gehirne sehen kann sehen", sagte Menda.

Die Forscher hoffen auch, dass die Studie Bewusstsein über die Springspinnen präzise visuelle und Jagd-Fähigkeiten zu erhöhen.

"Wenn Sie nur Ihre Hand wellenartig bewegen, dies eines der wenigen Tiere, das umdrehen und schauen Sie zurück," sagte Hoy. "Für mich, das macht sie liebenswert, und es macht mich vielleicht denken ich will nicht, dass tierische zerquetschen."

Die Studie wurde veröffentlicht online-9. Oktober in der Fachzeitschrift Current Biology.

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