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

Translator: Joseph Geni Reviewer: Joanna Pietrulewicz

Translator: Shahen Aswad Reviewer: Daban Q. Jaff

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

گەر پرسیارم لێکردیت بیر لە ئاژەڵێکی بکوژی زۆردار بکەیتەوە

you'd probably think of a lion,

لەوانەیە بیر لە شێر بکەیتەوە

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

وە هەمو ئەو بەهرە نایابانەی راوکردن کە شێر هەیەتی

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

جا هێشتا تەنها لە% 20 سەرکەوتو دەبێت لە پەیداکردنی ژەمەکانی

Now, one of the most successful hunters

ئێستا، یەکێک لە باشترین ڕاوچییەکان

in the entire animal kingdom is surprising:

لە هەموو شانشینی ئاژەڵان جێی سەرسوڕمانە:

the dragonfly.

دڕاگۆنفڵای

Now, dragonflies are killer flies,

ئێستا،دڕاگۆنفڵای مێشی بکوژن

and when they see a smaller fly,

کاتێک مێشێکی بچوکتر دەبینن

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

نزیکەی %97یان چانسی بەدەستهێنانی ژەمەخۆراکێکیان هەیە

And this is in mid-flight.

ئەمەش لەناوەڕاستی فریندایە

But how can such a small insect be so precise?

بەڵام چۆن دەتوانێت مێروویەکی بچوک زۆر ورد بێت؟

In this episode, we're going to see

لەم ئەڵقەیە دا، ئێمە دەبینین

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

چۆن مێشکی دراگۆنفلای پسپۆرە لە کوشتن.

[DIY Neuroscience]

زانستی دەمارناسی

So what makes the dragonfly one of the most successful predators

چی وادەکات دراگۆنفڵای دەکات ببێتە یەکێک لە سەرکەوتوترین راوکەرەکان

in the animal kingdom?

لە شانشینی ئاژەڵان؟

One, it's the eyes.

یەک، ئەوە چاوەکانن

It has near 360-degree vision.

نزیکەی 360 پلەی بینین هەیە

Two, the wings.

دوو باڵ

With individual control of its wings,

بە کۆنترۆڵکردنی تاک باڵی خۆی،

the dragonfly can move precisely in any direction.

دراگۆنفلای دەتوانێت بجوڵێ بەتەواوی لەهەر ئاراستەیەک بێ

But the real secret to the dragonfly's success

بەڵام نهێنییە ڕاستەقینەکە بۆ سەرکەوتنی دراگۆنفلای

is how its brain coordinates this complex information

ئەوەیە کە چۆن مێشکەکەی ئەم زانیاریە ئاڵۆزە

between the eyes and the wings

لە نێوان چاو و باڵەکان

and turns hunting into a simple reflex.

وە ڕاوکردن دەگۆڕێت بۆ پەرچەکردارێکی سادە

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

بۆ ئەوەی ئەمە بخوێنیت، جەیمی کاتێکی زۆربەسەر ئەبەیت

socializing with dragonflies.

بەکۆمەڵایەتی کردن لەگەڵ دڕاگۆنفڵای

What do you need to do your experiments?

پێویستت بەچییە بۆ ئەنجامدانی تاقیکردنەوەکانت؟

Jaimie Spahr: First of all, you need dragonflies.

پێش هەموو شتێک تۆ پێویستیت بە دڕاگۆنفڵایە

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

قەفەزی مێشم هەیە بۆ گرتنی دراگۆنفڵایەکان

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

تا زیاتر کاریان لەگەڵ دەکەم زیاتر لێیان تۆقیم

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

لەڕاستیدا زۆر ترسناکن بەتایبەتی لەژێر مایکرۆسکۆب

They have really sharp mandibles, are generally pretty aggressive,

ئەوان زۆر بە توندی شلەی تیژیان هەیە بە شێوەیەکی گشتی زۆر شەڕانگێزن

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

کە پێم وایە یارمەتیشیان دەدات کە بەڕاستی دڕندەی باش بن

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

بۆ ئەوەی فێرببم چی ڕوودەدات لە ناو مێشکی دراگۆنفلای

when it sees a prey,

کاتێک نێچیرێک دەبینێت

we're going to eavesdrop in on a conversation

ئێمە گوێبیستی گفتوگۆیەک دەبین

between the eyes and the wings,

لە نێوان چاوەکان و باڵەکان،

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

وە بۆ ئەنجامدانی ئەمە، پێویستمان بە بۆ بێهوودەکردنی دراگۆنفلای لەسەر سەهۆڵ

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

وە دڵنیابین لەوەی کە پارێزگاری لە باڵەکانی دەکەین بۆ ئەوەی دواتر بیکەین

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

ئێستا، مێشکی دراگۆنفلای دروست کراوە لەخانەی تایبەتمەند پێی دەوترێت دەمارەخانە

and these neurons are what allow the dragonfly

وە ئەم دەمارانە ئایا ڕێگە بە دراگۆنفلای دەدات

to see and move so quickly.

بۆ بینین و جوڵاندنی خێرا

The individual neurons form circuits by connecting to each other

دەمارە تاکە کەسیەکان بازنەیان دروست کرد بۆ پەیوەندی کردن بە یەکترەوە

via long, tiny threads called axons

بە درێژای، دەزووێکی بچووک کە پێی دەوترا ئەکسۆن

and the neurons communicate over these axons using electricity.

وە دەمارەخانانە پەیوەندی دەکەن لەسەر ئەم ئەکسۆنانە کارەبا بەکار ئەهێنیت

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

لە دراگۆنفلای، ئێمە دەڕۆین بۆ شوێنێک وایەری مێتاڵ یان ئەلیکترۆد

along the axon tracks,

بە درێژایی تراکەکانی ئەکسۆن

and this is what's really cool.

بۆ بینین و جوڵاندنی خێرا

In the dragonfly, there's only 16 neurons;

لە دراگۆنفلای تەنها 16 دەمارەخانە هەیە

that's eight per eye

کە بۆ هەر چاوێک هەشتە

that tell the wings exactly where the target is.

کە بە باڵەکان بڵێ مەبەستەکە لە کوێیە

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

کارەبامان دانا بۆ ئەوەی بتوانرێت تۆمار بکەین لەم دەمارانە

that connect the eyes to the wings.

کە چاوەکان بە باڵەوە گرێ بدات

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

هەر کاتێک نامەیەک تێپەڕی لە چاو تا باڵ

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

ئەم گفتوگۆیەمان کرد لەشێوەی تەزوی کارەبا

and it amplifies it.

وە ئەوە زۆر دەکات

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

ئێستا، هەردووکمان دەتوانین بیبیستین و بیبینین لە شێوەی تروکاندن

which we also call an action potential.

هەروەها ئێمە پێی دەڵێین ئەگەری کردار

Now let's listen in.

ئێستا با گوێی لە ژورەوە بگرین

Right now, we have the dragonfly flipped upside down,

ئێستا، ئێمە دراگۆنفڵایمان هەیە بە سەروخواردا هەڵگەڕاوەتەوە

so he's looking down towards the ground.

بۆیە ئەو بەرەو خوارەوە سەیری زەوی دەکات

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

ئێمە نێچیرێک ئەبەین یان ئەوەی کە ئێمە هەندێک جار پێی دەڵێین ئامانج

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

لەم حاڵەتەدا ئامانجی ویرای ببیت بە مێشێکی ساختە

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

ئێمە دەیجوڵێین بۆ ناو دیمەنەکانی دراگۆنفلای

(Buzzing)

دەنگی دراگۆنفڵای

Oh!

ئۆه

Oh, look at that.

سەیری ئەوە بکە

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

سەیری ئەوە بکە، بەڵام تەنها بە یەک ئاڕاستە

Oh, yes!

ئۆه بەڵێ!

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

تۆ هیچ ترووکانێک نابینیت کاتێک کە بەرەو پێشەوە دەڕۆم

but they're all when I come back.

بەڵام کاتێک دێمەوە

In our experiments,

لە تاقیکردنەوەکانماندا

we were able to see that the neurons of the dragonfly

ئێمە توانیومان ببینین کە دەمارەکانی دراگۆنفلای

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

تەقەمان کرد کاتێک ئامانجەکەیمان گواستەوە بە ئاراستەیەک بەڵام نەک ئەوی تر

Now, why is that?

ئێستا، بۆچی ئەوە؟

Remember when I said that the dragonfly

لەبیرتە کاتێک وتم کە دراگۆنفلای

had near 360-degree vision.

نزیکەی 360 پلە بینینیان هەبوو

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

باشە، بەشێک هەیە لە چاو کە پێی دەوترا فۆڤە

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

وە ئەم بەشی کە تیژترین دیمەنی هەیە

and you can think of it as its crosshairs.

وە دەتوانیت وەک دوو سەرەکەی بیر بکەیتەوە

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

لەبیرتە کاتێک پێم وتی کە دراگۆنفلای کۆنترۆڵی وردی باڵەکانی دەکات؟

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

کاتێک دراگۆنفلای نێچیرەکەی دەبینێت، ئەو راهێنانی لە سەر دەکات

and along its axons it sends messages only to the neurons

وە بەدرێژایی ئەکسۆنەکانی ئەو نامە دەنێرێت تەنها بۆ دەمارەخانەکان

that control the parts of the wings

کە کۆنترۆڵی بەشەکانی باڵەکان دەکات

that are needed to keep that dragonfly on target.

کە پێویستە بۆ ئەوەی ئەو دراگۆنفلایە لەسەر ئامانج بهێڵمەوە

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

کەواتە ئەگەر نێچیرەکە لەلای چەپی دراگۆنفلای

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

تەنها دەمارە دەمارەکان کە دەکڕن باڵەکانی لای چەپ دەردەکەن

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

وە ئەگەر نێچیرەکە بجوڵێت بۆ لای ڕاستی دراگۆنفلای

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

هەمان دەمارەخانەکان پێویست نین بۆیە بێدەنگ دەمێننەوە

And the dragonfly speeds toward the prey

وە دراگۆنفلای خێرا بەرەو نێچیرەکە

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

لە گۆشەیەکی جێگیرکەدا کە پەیوەندی بە بەو پەڕی باڵەوە

and then boom, dinner.

پاشان بووم، نانی ئێوارە

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

ئێستا، هەموو ئەمانە لە چرکەی جیاکردنەوەدا ڕوودەدات وە بێ ماندووبوونە بۆ ئەژدیهافلای

It's almost like a reflex.

ئەوە وەک پەرچەکردارێک وایە

And this whole incredibly efficient process is called fixation.

وە ئەم هەموو کارامەییە بە پرۆسەی جێگیرکردن ناودەبرێت

But there's one more story to this process.

بەڵام یەک چیرۆکی تر هەیە بۆ ئەم کردارە

We saw how the neurons respond to movements,

بینیمان چۆن دەمارەخانەکان وەڵامی جوڵەکان دەدەنەوە

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

بەڵام چۆن دڕاگۆنفلای دەزانێت کە شتێکی بەڕاستی نێچیرە؟

This is where size matters.

ئەمە ئەو شوێنەیە کە قەبارەی گرنگە

Let's show the dragonfly a series of dots.

ئەوە وەک پەرچەکردارێک وایە

Oh, yeah!

ئۆه بەڵێ!

JS: Yeah, it prefers that one.

بەڵێ، ئەو دانەی پێ باشترە

GG: Out of all the sizes,

لە هەموو قەبارەکان،

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

ئێمە دۆزیمانەوە کە دراگۆنفلای وەڵامی دایەوە بۆ ئامانجی بچوکتر لەسەر ئامانجی گەورەتر

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

بە ووتەیەکی تر ، دراگۆنفلای بەرنامەڕێژکرابوو بۆ ئەوەی بڕوات بەدوای مێشی بچووکتر

versus something much larger, like a bird.

بەرامبەر شتێکی گەورەتر، وەک باڵندە

And as soon as it recognizes something as prey,

وە هەر کە زانی شتێک وەک نێچیر

that poor little fly only has seconds to live.

ئەو مێشە بچووکە داماوە تەنها چرکەی هەیە بۆ ژیان

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

ئەمڕۆ پێویستە ببینین مێشکی دراگۆنفلای چۆن کاردەکات

to make it a very efficient killer.

بۆ ئەوەی بیکەینە بکوژێکی زۆر کارامە

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

بۆ ئەوەی بیکەینە بکوژێکی زۆر کارامە

when dragonflies were the size of cats.

کاتێک ئەژدیهامێشەکان بەقەبارەی پشیلەکان بوون