Kolibri deluju kao čudo prirode i inženjeringa: živo biće koje može da lebdi blizu cveta sa hirurškom preciznošću. Kako to rade?
Iako je mehanika leta kolibrija dobro proučena, daleko se manje zna o tome kako njihovo čulo dodira pomaže ovim sićušnim, energičnim pticama da piju nektar sa cveta, a da ne udare u njega. Većina onoga što naučnici znaju o tome kako se dodir obrađuje u mozgu potiče iz studija na sisarima, ali mozak ptica se veoma razlikuje od mozga sisara.
Istraživanje koje je predvodio UCLA objavljeno u Current Biology pokazuje da kolibri kreiraju 3D mapu svog tela kada neuroni na dve specifične tačke vatre u prednjem mozgu – kao nalet vazduha dodiruju perje na prednjoj ivici njihovih krila i koži nogu.
Receptori na njihovom kljunu, licu i glavi takođe rade u tom pravcu. Intenzitet vazdušnog pritiska, na koji utiču faktori, uključujući blizinu objekta, preuzimaju nervne ćelije u osnovi perja i kože nogu i prenose se na mozak, koji meri orijentaciju tela u odnosu na objekat.
Zebraste zebe, koje su takođe proučavali istraživači, imaju istu opštu organizaciju sa nešto manje osetljivosti u nekim oblastima od ptica kolibrića, što sugeriše da ove oblasti pomažu u visoko specijalizovanoj dinamici leta kolibrija. Rad doprinosi znanju o tome kako životinje percipiraju i kreću se u svojim svetovima i može pomoći u identifikaciji načina da se prema njima postupa humanije.
Ljudi prave taktilnu mapu tela koja napreduje od nožnih prstiju u centru mozga, do nogu, leđa i mnogo veće površine koja predstavlja dodir lica i ruku. Ove oblasti, koje se koriste za dodirivanje i dodirne zadatke, su uvećane u ljudskom mozgu.
„Kod sisara, znamo da se dodir obrađuje preko spoljašnje površine prednjeg mozga u korteksu“, rekao je Dankan Lič, dopisni autor i profesor integrativne biologije na UCLA.
„Ali ptice imaju mozak bez slojevite strukture korteksa, tako da je bilo široko otvoreno pitanje kako je dodir predstavljen u njihovim mozgovima. Pokazali smo tačno gde različite vrste dodira aktiviraju specifične neurone u ovim regionima i kako je dodir organizovan u njihovim prednjim mozgovima. .“
Prethodne studije u kojima je pticama ubrizgavana boja pokazala su da njihov mozak ima jedan region u prednjem mozgu za obradu dodira lica i glave, i jedan za dodir bilo gde na telu. Kod sova, na primer, dodirni centri koji obično odgovaraju dodiru lica posvećeni su isključivo kandžama. Ali pošto kolibri žive drugačije od sova, nije izgledalo verovatno da će to važiti za njih.
Leitch i koautori sa Kraljevskog veterinarskog koledža i Univerziteta Britanske Kolumbije bili su u mogućnosti da posmatraju neurone kako se aktiviraju u realnom vremenu tako što su postavljali elektrode na kolibrije i zebe i nežno ih dodirivali pamučnim tamponima ili udisajima vazduha. Kompjuter je pojačavao signale sa elektroda i pretvarao ih u zvuk radi lakše analize.
Eksperimenti su potvrdili da je dodir za glavu i telo mapiran u različitim regionima prednjeg mozga i po prvi put pokazali da vazdušni pritisak aktivira specifične klastere neurona u ovim regionima. Ispitivanje krila pokazalo je mrežu nervnih ćelija koje su verovatno poslale signal mozgu kada se aktiviraju oblacima vazduha na perju.
Istraživači su pronašli posebno velike grupe moždanih ćelija koje su reagovale na stimulaciju ivica krila, za koje misle da pomažu pticama da prilagode let na nijansiran način. Takođe su otkrili da su stopala akutno osetljiva na dodir i da je ovaj dodir imao veliku zastupljenost u mozgu, verovatno da bi pomogao pri spuštanju.
Istraživači nagađaju da bi ova područja mogla biti još veća kod papagaja i drugih ptica koje koriste svoja stopala da hvataju i pomeraju predmete.
U svojoj studiji, istraživači su identifikovali receptivna polja na pticama, u kojima bi dodir pokrenuo neuron da se aktivira. Kod kolibrija su neka od ovih polja — posebno na kljunu, licu i glavi — bila veoma mala, što znači da su mogla da osete i najlakši dodir. Zebraste zebe su imale ista, ali veća receptivna polja, što sugeriše da ovi regioni kod zeba nisu baš toliko osetljivi i verovatno od većeg značaja za kolibrije koje se oslanjaju na stalan, stabilan precizan let.
„Kolibri su često reagovali i na najmanji prag koji smo im mogli dati“, rekao je Leitch.
Učenje više o tome kako različite životinje mapiraju dodir po svom telu može dovesti do napretka u tehnologijama koje koriste senzore za kretanje ili obavljanje zadatka, kao što su protetski udovi ili autonomni uređaji. Ali poboljšanja dobrobiti životinja su možda neposredniji rezultat istraživanja.
„Ako možemo da razumemo kako životinje doživljavaju svoj osećaj dodira, možemo da razvijemo prakse koje su manje uznemirujuće za njih“, rekao je Lič.
