وثق الباحثون كل خطوة من خطوات بناء شبكة العنكبوت
1 نوفمبر 2021
جامعة جونز هوبكنز
اكتشف باحثو جامعة جونز هوبكنز على وجه التحديد كيف تبني العناكب شبكات باستخدام الرؤية الليلية وباستخدام الذكاء الاصطناعي لتتبع وتسجيل كل حركة من جميع الأرجل الثمانية بينما تعمل العناكب في الظلام.
ملخص:
اكتشف الباحثون على وجه التحديد كيف تبني العناكب شبكات باستخدام الرؤية الليلية وبمساعدة الذكاء الاصطناعي لتتبع وتسجيل كل حركة من جميع الأرجل الثمانية بينما اثناء عملها في الظلام. إن خلقهم لكتيب أو خوارزمية لمساعدتهم في بناء الويب يجلب فهمًا جديدًا لكيفية هذه المخلوقات ذات العقول التي تمتلك أدمغة تساوي جزءًا صغيرًا من حجم دماغ الإنسان. كيف لها اني تبني هياكل بهذه الأناقة والتعقيد والدقة الهندسية.
النتائج ، الان متاحة على الإنترنت ، ومن المقرر نشرها في عدد نوفمبر من علم الأحياء الحالي.
اكتشف باحثو جامعة جونز هوبكنز على وجه التحديد كيف تبني العناكب شبكات باستخدام الرؤية الليلية والذكاء الاصطناعي لتتبع وتسجيل كل حركة من جميع الأرجل الثمانية بينما تعمل العناكب في الظلام."
لقد اهتممت بهذا الموضوع لأول مرة عندما كنت خارج المنزل مع ابني. بعد رؤية شبكة الويب الرائعة ، فكرت ،" إذا ذهبت إلى حديقة حيوانات ورأيت شمبانزي يبني هذا، فستعتقد أنه شمبانزي مذهل ومثير للإعجاب. " حسنًا ، هذا مدهش أكثر لأن دماغ العنكبوت صغير جدًا وكنت محبطًا لأننا لم نكن نعرف المزيد عن كيفية حدوث هذا السلوك الرائع ".قال المؤلف الكبير أندرو جوردوس ، عالم الأحياء السلوكية بجامعة جونز هوبكنز.
وتابع "لقد حددنا الآن خريطة التصميم الكوريغرافيا تصميم بأكمله لبناء الويب، والذي لم يتم إجراؤه مطلقًا لأي بنية حيوانية بهذه الدقة.".
لقد نسجت العناكب الويب وبنته بشكل أعمى باستخدام حاسة اللمس فقط وهذا البناء قد ادهش البشر لعدة قرون. لا تبني جميع العناكب شبكات ، ولكن تلك التي تقوم ببناء الشبكات هي من بين مجموعة فرعية من أنواع الحيوانات المعروفة بإبداعاتها المعمارية ، مثل الطيور التي تبني الأعشاش والأسماك المنتفخة التي تخلق دوائر رملية متقنة عند التزاوج.
تتمثل الخطوة الأولى لفهم كيفية دعم العقول الصغيرة نسبيًا لهؤلاء المعماريين للحيوانات في مشاريع البناء عالية المستوى الخاصة بهم ، في توثيق وتحليل السلوكيات والمهارات الحركية المعنية بشكل منهجي ، والتي لم يتم تنفيذها حتى الآن ، ويرجع ذلك أساسًا إلى تحديات الالتقاط وقال جوردس وتسجيل الإجراءات .
هنا قام فريقه بدراسة حائك الجرم السماوي ، وهو عنكبوت موطنه غرب الولايات المتحدة ، وهو صغير بما يكفي للجلوس بشكل مريح على أطراف الأصابع. لمراقبة العناكب أثناء عملهم الليلي لبناء الويب ، صمم المختبر ساحة بها كاميرات تعمل بالأشعة تحت الحمراء وأضواء الأشعة تحت الحمراء. مع هذا الإعداد قاموا بمراقبة وتسجيل ستة عناكب كل ليلة أثناء قيامهم ببناء الشبكات. لقد قاموا بتتبع الملايين من حركات الساق الفردية باستخدام برنامج رؤية الماكينة المصمم خصيصًا لاكتشاف حركة الأطراف.
قال المؤلف الرئيسي أبيل كورفر Abel Corver ، وهو طالب دراسات عليا يدرس صناعة الويب وعلم وظائف الأعضاء العصبية: "حتى لو قمت بتسجيل الفيديو ، فهناك الكثير من الأرجل التي يجب تتبعها ، على مدى فترة طويلة ، عبر العديد من الأفراد". "إن تجاوز كل إطار والتعليق على نقاط الساق يدويًا أمر مبالغ فيه ، لذلك قمنا بتدريب برنامج رؤية الماكينة لاكتشاف وضعية العنكبوت ، إطارًا بإطار ، حتى نتمكن من توثيق كل ما تفعله الأرجل لبناء شبكة كاملة".
وجدوا أن سلوكيات صنع الويب متشابهة تمامًا عبر العناكب ، لدرجة أن الباحثين كانوا قادرين على التنبؤ بالجزء من شبكة الويب التي كان العنكبوت يعمل عليها بمجرد رؤية موضع الساق.
قال جوردس: "حتى لو كان الهيكل النهائي مختلفًا بعض الشيء ، فإن القواعد التي يستخدمونها لبناء الويب هي نفسها". "إنهم جميعًا يستخدمون نفس القواعد ، مما يؤكد أن القواعد مشفرة في أدمغتهم. الآن نريد أن نعرف كيف يتم تشفير هذه القواعد على مستوى الخلايا العصبية."
يتضمن العمل المستقبلي للمختبر تجارب باستخدام عقاقير تغير العقل لتحديد الدوائر في دماغ العنكبوت المسؤولة عن المراحل المختلفة لبناء الويب.
قال كورفر: "إن العنكبوت رائع ، لأنه هنا لديك حيوان بدماغ مبني على نفس لبنات البناء الأساسية مثلنا ، وهذا العمل يمكن أن يعطينا تلميحات حول كيفية فهم أنظمة الدماغ الأكبر ، بما في ذلك البشر ، وأعتقد أن هذا مثير للغاية."
ترجمة: د. سالم موسى القحطاني
Authors also include Nicholas Wilkerson, a former Hopkins undergraduate and current graduate student at Atlantic Veterinary College, and Jeremy Miller, a graduate student at Johns Hopkins.
The work was supported by the National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program and National Institutes of Health grant R35GM124883.
Story Source:
Materials provided by Johns Hopkins University. Original written by Jill Rosen. Note: Content may be edited for style and length.
