How a dragonfly's brain is designed to kill | DIY Neuroscience, a TED series

Translator: Joseph Geni Reviewer: Joanna Pietrulewicz

المترجم: Mahmoud Ahmed المدقّق: Noha Ali

Greg Gage: If I asked you to think of a ferocious killer animal,

غريغ غيج: لو طلبت منك

أن تفكر في حيوان قاتل شرس

you'd probably think of a lion,

ربما يخطر ببالك الأسد،

and for all the wonderful predatory skills that a lion has,

وعلى الرغم من مهارات الافتراس الرائعه التي تمتلكها الأسود

it still only has about a 20 percent success rate at catching a meal.

إلا أن فرص نجاحها في الحصول على وجبة تقدر بحوالي 20%.

الآن، واحد من أكثر الصيادين تفوقاً

Now, one of the most successful hunters

in the entire animal kingdom is surprising:

في مملكه الحيوان بأسرها سيفاجئكم:

the dragonfly.

اليعسوب.

Now, dragonflies are killer flies,

اليعاسيب هي حشرات طائرة مفترسة

and when they see a smaller fly,

عندما ترى ذباباً أصغر حجماً منها تكون فرص افتراسها 97%،

they have about a 97 percent chance of catching it for a meal.

وذلك أثناء التحليق.

And this is in mid-flight.

But how can such a small insect be so precise?

ولكن كيف لهذه الحشرة الصغيرة أن تكون بكل تلك الدقة؟

In this episode, we're going to see

في هذه الحلقة سوف نرى

how the dragonfly's brain is highly specialized to be a deadly killer.

كيف أن عقل اليعسوب متخصص بدرجة كبيرة ليكون قاتلاً فتاكاً.

[DIY Neuroscience]

[جرّب علم الأعصاب بنفسك]

So what makes the dragonfly one of the most successful predators

إذاً ما الذى يجعل اليعسوب واحداً من أنجح المفترسات بمملكة الحيوان؟

in the animal kingdom?

واحد: العينان.

One, it's the eyes.

مدى رؤيتها حوالي 360 درجة.

It has near 360-degree vision.

Two, the wings.

اثنان: الأجنحة.

With individual control of its wings,

يمكن لليعسوب عن طريق التحكم الفردي بأجنحته أن يتحرك بدقة في أي اتجاه.

the dragonfly can move precisely in any direction.

But the real secret to the dragonfly's success

ولكن السر الحقيقي لنجاح اليعسوب هو تنسيق عقله لتلك المعلومات المعقدة

is how its brain coordinates this complex information

between the eyes and the wings

فيما بين العينين والأجنحة

and turns hunting into a simple reflex.

وتحويل عملية الصيد إلى رد فعل بسيط.

To study this, Jaimie's been spending a lot of time

لدراسة هذة العملية، أمضت جيمي الكثير من الوقت

socializing with dragonflies.

تختلط باليعاسيب.

What do you need to do your experiments?

ما الذي تحتاجين إليه لإجراء تجاربك؟

Jaimie Spahr: First of all, you need dragonflies.

جيمي سبار: أول شيء هو اليعاسيب.

أوليفر: أملك شبكة لاصطياد اليعاسيب.

Oliver: I have a mesh cage to catch the dragonflies.

ج س: كلما تعاملت معها أكثر أخاف منها أكثر.

JS: The more I worked with them, the more terrified I got of them.

إنها مخيفة بالفعل، خصوصاً تحت عدسة الميكروسكوب.

They're actually very scary, especially under a microscope.

فلديها فك سفلي حاد للغاية، وتتسم بعدائية كبيرة،

They have really sharp mandibles, are generally pretty aggressive,

والذى فى ظنى يساعدها أيضاً على أن تكون مفترسة بارعة.

which I guess also helps them to be really good predators.

غ غ: لمعرفة ما الذي يدور بداخل عقل اليعسوب

GG: In order to learn what's going on inside the dragonfly's brain

عندما يرى فريسة،

when it sees a prey,

سنتنصت على الحوار

we're going to eavesdrop in on a conversation

الدائر بين العينين والأجنحة.

between the eyes and the wings,

ولعمل ذلك نحتاج الي تخدير اليعسوب باستخدام الثلج

and to do that, we need to anesthetize the dragonfly on ice

and make sure we protect its wings so that we can release it afterwards.

بالاضافة للتأكد من حمايتنا لأجنحته حتى نستطيع إطلاق سراحه لاحقاً.

الآن، يتكون عقل اليعسوب من خلايا متخصصة تُسمى الخلايا العصبية

Now, the dragonfly's brain is made up of specialized cells called neurons

و هذه الخلايا العصبية هي التي تسمح لليعسوب

and these neurons are what allow the dragonfly

to see and move so quickly.

بأن يرى و يتحرك سريعاً.

The individual neurons form circuits by connecting to each other

تشكل كل خلية عصبية دوائر كهربية عن طريق اتصالها ببعض

بواسطة خيوط دقيقة وطويلة تُسمى المحاور،

via long, tiny threads called axons

and the neurons communicate over these axons using electricity.

وتتواصل الخلايا العصبية عن طريق هذه المحاور باستخدام الكهرباء.

In the dragonfly, we're going to place little metal wires, or electrodes,

سوف نضع أسلاك معدنية أو أقطاب صغيرة في اليعسوب

بطول مسارات المحور العصبي

along the axon tracks,

and this is what's really cool.

وهذا هو الرائع في الأمر.

بداخل اليعسوب لا يوجد سوى 16 خلية عصبية فقط،

In the dragonfly, there's only 16 neurons;

that's eight per eye

أي 8 لكل عين،

that tell the wings exactly where the target is.

وهي التى تُطلع الأجنحة على مكان الفريسة بدقة.

لقد وضعنا الأقطاب الكهربية بحيث نستطيع تسجيل قراءات الخلايا

We've placed the electrodes so that we can record from these neurons

التى تربط بين العينين والأجنحة.

that connect the eyes to the wings.

Whenever a message is being passed from the eye to the wing,

وقتما تمر رسالة من العينين إلى الأجنحة

our electrode intercepts that conversation in the form of an electrical current,

تعترض أقطابنا هذه المحادثة على شكل تيار كهربي

وتضخمها.

and it amplifies it.

Now, we can both hear it and see it in the form of a spike,

فنحن الآن نستطيع سماعها ورؤيتها أيضاً على شكل نبضة كهربية،

which we also call an action potential.

والذي نطلق عليه أيضاً سلوكاً محتملاً.

الآن دعونا نستمع.

Now let's listen in.

Right now, we have the dragonfly flipped upside down,

حالياً لدينا اليعسوب مقلوباً على ظهره

so he's looking down towards the ground.

وبالتالي ينظر إلى أسفل ناحية الأرض.

We're going to take a prey, or what we sometimes call a target.

سنأخذ فريسة أو ما نسميها في بعض الاحيان هدفاً.

In this case, the target's going to be a fake fly.

فى هذه الحالة سيكون الهدف ذبابة وهمية.

سنحركها داخل مدى نظر اليعسوب.

We're going to move it into the dragonfly's sights.

(طنين)

(Buzzing)

Oh!

يا إلهي!

Oh, look at that.

انظروا إلى هذا.

Look at that, but it's only in one direction.

انظرو الى هذا، لكنها في اتجاه واحد

Oh, yes!

يا إلهي، نعم!

You don't see any spikes when I go forward,

لا ترون أي نبضات عندما أتجه إلى الأمام،

but they're all when I come back.

ولكن تظهر جميعها عندما أعود.

In our experiments,

في تجاربنا

استطعنا أن نرى أن الخلايا العصبية لدى اليعسوب

we were able to see that the neurons of the dragonfly

fired when we moved the target in one direction but not the other.

عمِلت عندما حركنا الهدف في اتجاهٍ واحد دون الآخر.

Now, why is that?

الآن، لماذا حدث ذلك؟

هل تتذكرون عندما ذكرتُ أن اليعسوب

Remember when I said that the dragonfly

لديه مدى رؤية حوالي 360 درجة.

had near 360-degree vision.

Well, there's a section of the eye called the fovea

حسناً، هناك جزء في العين يسمى النقرة

and this is the part that has the sharpest visual acuity,

و هذا هو الجزء حيث أدق حدةٍ للبصر،

and you can think of it as its crosshairs.

و يمكنكم أيضاً ان تعتبروه مرمى البصر بالنسبة له.

Remember when I told you the dragonfly had individual precise control of its wings?

أتذكرون عندما أخبرتكم أن اليعسوب يمتلك تحكماً فردياً دقيقاً بأجنحته؟

When a dragonfly sees its prey, it trains its crosshairs on it

عندما يرى اليعسوب فريسته فاِنه يدرب مرمى بصره عليها

and along its axons it sends messages only to the neurons

ويرسل رسائل بطول محاوره العصبية إلى الخلايا العصبية

التي تتحكم بأجزاء الأجنحة

that control the parts of the wings

that are needed to keep that dragonfly on target.

اللازمة لإبقاء اليعسوب محافظاً على هدفه.

So if the prey is on the left of the dragonfly,

لذا إذا كانت الفريسة على يسار اليعسوب

فإن الخلايا العصبية التي تحرك الأجنحة اليسرى هي فقط التي تعمل.

only the neurons that are tugging the wings to the left are fired.

And if the prey moves to the right of the dragonfly,

و لو تحركت الفريسة إلى يمين اليعسوب

those same neurons are not needed, so they're going to remain quiet.

فاِنه ليس بحاجة الى الخلايا العصبية نفسها، لذا ستكون في حالة سكون.

And the dragonfly speeds toward the prey

يسرع اليعسوب أيضاً متجهاً نحو الفريسة

at a fixed angle that's communicated by this crosshairs to the wings,

بزاويةٍ ثابتة يرسلها مرمى البصر إلى الأجنحة

and then boom, dinner.

وبعدها: بووم، وجبة العشاء.

Now, all this happens in a split second, and it's effortless for the dragonfly.

الآن كل هذا يحدث في جزء من الثانية وبلا مجهود من اليعسوب،

It's almost like a reflex.

إنه بالكاد ردة فعل.

And this whole incredibly efficient process is called fixation.

وهذه العملية بأكملها وفعاليتها المدهشة تسمى تثبيت النظر.

But there's one more story to this process.

ولكن هناك قصة أخرى لهذه لعملية.

We saw how the neurons respond to movements,

رأينا كيف تستجيب الخلايا العصبية للحركة،

but how does the dragonfly know that something really is prey?

ولكن كيف لليعسوب أن يتعرف على الفريسة؟

This is where size matters.

المهم هنا هو الحجم.

Let's show the dragonfly a series of dots.

لنُرِى اليعسوب سلسلة من النقاط.

يا إلهي، نعم! اترين هذا؟ إنه أقوى بكثير.

Oh, yeah!

JS: Yeah, it prefers that one.

ج س: إنه يفضل هذه

GG: Out of all the sizes,

غ غ: من بين كل الأحجام

we found that the dragonfly responded to smaller targets over larger ones.

وجدنا أن اليعسوب استجاب إلى الأهداف الصغيرة دوناً عن الكبرى.

In other words, the dragonfly was programmed to go after smaller flies

بعبارةٍ أخرى، اليعسوب مبرمَج ليسعى خلف ذبابٍ أصغر حجماً

versus something much larger, like a bird.

على عكس الأشياء الأكبر حجماً كالطيور.

And as soon as it recognizes something as prey,

و حالما يتعرف علي فريسته

that poor little fly only has seconds to live.

لا تحظى تلك الذبابة الصغيرة المسكينة إلا بعدة ثوانٍ لتعيشها.

Today we got to see how the dragonfly's brain works

اليوم تمكنا من رؤية كيف يعمل عقل اليعسوب

to make it a very efficient killer.

ليجعله قاتلاً بارعاً.

And let's be thankful that we didn't live 300 million years ago

فلنكن شاكرين أننا لم نعش منذ 300 مليون سنة

عندما كانت اليعاسيب بحجم القطط.

when dragonflies were the size of cats.