Med et blunk af et menneskeligt øje kan en kolibri slå sin vinge snesevis af tid, dykke ud af syne og endda fange flyvende insekter i midair. Hvordan er det muligt for disse små skabninger at holde styr på, at verden bevæger sig omkring dem?
Relateret indhold
- Fantastisk Slo-Mo-optagelser af kolibrier, der svæver i luften
Deres hjerner kan være oprettet forskelligt for bedre at imødekomme visuel information, der kommer fra alle retninger, ifølge ny forskning - hvilket kan have konsekvenser for udviklingen af præcisionsflyvende droner og robotter. I den bevægelsesdetekterende del af kolibrihjerne - som er væsentligt større end i andre fugleinarter - ser neuronerne ud til at være "afstemt" anderledes, siger hovedforfatter Andrea Gaede, en neurobiologisk forsker ved University of British Columbia.
"De behandler visuel bevægelse på en anden måde end ethvert andet dyr, der er undersøgt til dato, " siger Gaede.
Hos alle andre fugle, amfibier, krybdyr og pattedyr, der er testet, herunder andre arter af små fugle, er neuronerne i dette hjerneområde, kendt som "lentiformis mesencephalic" afstemt til at registrere bevægelse, der kommer bagfra bedre end andre typer bevægelse. Dette giver mening for de fleste dyr, siger Gaede - et dyr, der bedre kan fornemme bevægelse på periferien af dets syn, ville være i stand til at flygte fra potentielle rovdyr der nærmer sig bagfra.
Ikke kolibrier. Gaede og hendes team tog seks bedøvede Anna's kolibrier ( Calypte anna ) og satte dem ind i et kammer, hvor de kunne se prikker bevæge sig på en skærm i forskellige retninger. De registrerede derefter signalerne fra deres hjerner ved hjælp af elektroder implanteret i dem som respons på de forskellige bevægelsestyper og sammenlignede dem med tests, der blev udført på samme måde på Zebra finker og duer.
Forskerne besejrede betydelige vanskeligheder for at være i stand til at tilpasse hjerneoptagelsesteknikker til den lille størrelse og delikatesse af kolibrierne, sagde aviær neurologisk forsker Gonzalo Marín fra University of Chile, som ikke var involveret i denne undersøgelse.
I modsætning til i finker eller duer synes neuronerne i kolibriernes bevægelsesfølende hjerneområde at være indstillet til at foretrække bevægelse fra alle forskellige retninger temmelig lige, ifølge undersøgelsen offentliggjort i dag i tidsskriftet Current Biology .
Hvorfor skulle den lille kolibri gøre tingene så unikt? Fordi de skal, ifølge Gaede.
”De skal være opmærksomme på deres omgivelser på en anden måde end andre dyr, ” siger Gaede. Tænk over det: Når du bruger en masse tid på at svæve foran små blomster for at drikke, skal du have præcis kontrol over deres bevægelser - alt sammen med at slå dine vinger omkring 50 gange i sekundet. Andre fugle som falk kan bevæge sig lige så hurtigt, mens de jages, men de bevæger sig normalt gennem åben luft uden nogen hindringer i nærheden. "De svæver ofte på blomster i et rodet miljø [...] de ønsker ikke at blive banket væk, " siger hun.
At kunne sanse bevægelse lige i alle retninger kan også give kolibrier en fordel, når de flyver i høje hastigheder, undgår rovdyr og laver intense parringsdykker for at imponere kvinder. Det ville dog ikke give dem den samme fordel ved at se potentielle rovdyr bagfra, som andre dyr har.
Gaede håber ved siden af at studere kolibrier, når de er i bevægelse for at se, hvordan deres hjerner behandler information. ”Det er måske et endnu mere interessant billede, ” siger hun, selvom fuglenes lille størrelse og dynamik gør det stadig uklart, hvordan det bliver gjort. Marín sagde, at lignende undersøgelser af svevende insekter har fundet respons på visuel stimulering, som ikke blev set, når de udførte tests, mens de var immobiliserede.
Hos mennesker kan neurodegenerative lidelser, såsom former for parese, der forringer en persons balance, skade det menneskelige bevægelsesfølende hjerneområde, siger Gaede. Mere forskning i, hvordan disse områder behandler bevægelse hos kolibrier kan føre til bedre forståelse af, hvordan dette område fungerer også hos mennesker, og hvordan det kan stoppe med at arbejde og blive fikset. At lære mere om kolibrier, der svæver så godt, kan også hjælpe en anden flyvende ting, der er nødt til at svæve præcist, siger Gaede: droner.
"Dette kunne give information til bestemmelse af nye algoritmer til visuel vejledning, " siger Gaede. Virksomheder kan muligvis bedre programmere, hvordan dronerne bruger deres kameraer for at undgå forhindringer, mens de for eksempel flytter og svæver. En dag kan vi takke kolibrier, når vi modtager vores Amazon-pakker med drone.
