Poznato je da se ponašanje životinja oslanja na transformaciju senzornih informacija u motoričke komande, na koje često utiču unutrašnje potrebe životinje. Dok je kod sisara i drugih velikih životinja ovaj proces podržan složenim moždanim procesima, jednostavnije verzije mogu takođe voditi ponašanje manjih živih organizama, uključujući insekte.
Da bi planirale svoje akcije kada senzorni signali nisu dostupni, neke životinje su evoluirale da se umesto toga oslanjaju na unutrašnje predstave o svom odnosu sa okolinom. Ove reprezentacije mogu uključivati informacije vezane za njihov pravac glave ili prikupljene od ćelija mesta, neurona u hipokampusu koji formiraju unutrašnje ‘mape’ okruženja.
Istraživači sa Medicinskog instituta Hauard Hjuz nedavno su istražili kako voćne mušice istovremeno mapiraju nova okruženja i koriste ove interne reprezentacije da saznaju koje ciljeve treba da slede. Njihov rad, objavljen u Neuronu, nudi novi uvid u to kako unutrašnje reprezentacije mogu voditi ciljano ponašanje životinja.
„Usidrenje ciljeva za prostorne reprezentacije omogućava fleksibilnu navigaciju, ali je izazovno u novim okruženjima kada se obe reprezentacije moraju steći istovremeno“, napisali su Chuntao Dan, Bred K. Hulse i njihove kolege u svom radu. „Predlažemo okvir za to kako Drosophila koristi unutrašnje reprezentacije pravca glave (HD) da bi izgradila prikaze cilja nakon selektivnog termičkog ojačanja.“
Istraživači su sproveli eksperimente na običnim voćnim mušicama (Drosophila melanogaster). Ponašanje muva je uslovljeno toplotom, što je bilo povezano sa različitim slučajevima ponavljanja vizuelnih obrazaca.
Ovi vizuelni obrasci su promenili unutrašnje HD reprezentacije muva, omogućavajući istraživačima da posmatraju kako je evolucija HD predstava u interakciji sa ciljevima muva da bi na kraju oblikovala njihovo ponašanje. Koristeći algoritme za mašinsko učenje i podatke prikupljene tokom prethodnih studija o voćnim mušicama, istraživači su pokušali da utvrde kako se ovi procesi mogu odvijati unutar regiona mozga insekata poznatog kao centralni kompleks (CKS).
„Pokazali smo da muve koriste stohastički generisane fiksacije i usmerene sakade da izraze preferencije naslova u operantnoj paradigmi vizuelnog učenja i da su HD neuroni potrebni da modifikuju ove preferencije na osnovu pojačanja“, napisali su Dan, Hulse i njihove kolege. „Koristili smo simetričnu vizuelnu postavku da bismo otkrili kako se HD i ciljna reprezentacija muva koevoluiraju i kako pouzdanost ovih interakcijskih predstava utiče na ponašanje.
Nalazi ove nedavne studije nude novi uvid u to kako muve istovremeno mapiraju svoje okruženje i povezuju unutrašnje ciljeve sa kreiranim mapama dok u početku doživljavaju novo okruženje. Analizom svojih eksperimentalnih podataka i prethodno prikupljenih rezultata korišćenjem računarskih modela, istraživači su zatim kreirali okvir koji opisuje kako mozak voćnih mušica podržava ponašanje insekata usmereno ka cilju u novim okruženjima.
„Opisujemo kako brzo učenje novih naslova ciljeva može počivati na politici ponašanja čiji su parametri fleksibilni, ali čiji je oblik genetski kodiran u arhitekturi kola“, napisali su Dan, Hulse i njihove kolege. „Takve evolutivno strukturirane arhitekture, koje omogućavaju brzo adaptivno ponašanje vođeno unutrašnjim reprezentacijama, mogu biti relevantne za sve vrste.
Dok je tim sprovodio svoje eksperimente na voćnim mušicama, arhitekture kola i procesi koji liče na one koje su otkrili mogu postojati i kod drugih vrsta. Buduće studije koje koriste genetske tehnike mogle bi baciti dodatno svetlo na ćelije koje posreduju u procesu učenja usmerenog na cilj koji su identifikovali istraživači ili bi mogle pomoći da se identifikuju analogni procesi kod drugih životinja.
