Michael Dickinson: How a fly flies

Michael Dickinson: Wie eine Fliege fliegt

Translator: Joseph Geni Reviewer: Morton Bast

Übersetzung: Patricia Calderón Koch Lektorat: Christoph F.

I grew up watching Star Trek. I love Star Trek.

Ich bin mit Star Trek aufgewachsen. Ich liebe Star Trek.

Star Trek made me want to see alien creatures,

Wegen Star Trek wollte ich Aliens sehen,

creatures from a far-distant world.

Kreaturen von einer weit entfernten Welt.

But basically, I figured out that I could find

Aber dann fand ich heraus,

those alien creatures right on Earth.

dass ich Aliens direkt auf der Erde finden konnte.

And what I do is I study insects.

Ich studiere nämlich Insekten.

I'm obsessed with insects, particularly insect flight.

Ich bin besessen von Insekten, besonders von ihrem Flug.

I think the evolution of insect flight is perhaps

Ich halte die Entwicklung des Insektenflugs

one of the most important events in the history of life.

für eines der wichtigsten Ereignisse in der Geschichte des Lebens.

Without insects, there'd be no flowering plants.

Ohne Insekten gäbe es keine blühenden Pflanzen.

Without flowering plants, there would be no

Ohne blühende Pflanzen gäbe es keine

clever, fruit-eating primates giving TED Talks.

cleveren, fruchtessenden Primaten, die TEDTalks halten.

(Laughter)

(Lachen)

Now,

Nun,

David and Hidehiko and Ketaki

David, Hidehiko und Ketaki

gave a very compelling story about

erzählten eine fesselnde Geschichte über

the similarities between fruit flies and humans,

die Gemeinsamkeiten von Fruchtfliegen und Menschen,

and there are many similarities,

und da gibt es viele.

and so you might think that if humans are similar to fruit flies,

Und wenn sich beide ähnlich sind, könnte man denken,

the favorite behavior of a fruit fly might be this, for example --

dass eine Fruchtfliege vielleicht das hier am liebsten macht –

(Laughter)

(Lachen)

but in my talk, I don't want to emphasize on the similarities

aber in meiner Rede möchte ich nicht die Gemeinsamkeiten

between humans and fruit flies, but rather the differences,

von Menschen und Fruchtfliegen herausstelllen, sondern eher ihre Unterschiede

and focus on the behaviors that I think fruit flies excel at doing.

und mich auf die Verhaltensweisen konzentrieren, in denen Fruchtfliegen hervorragend sind.

And so I want to show you a high-speed video sequence

Ich möchte Ihnen eine Hochgeschwindigkeits-Videosequenz zeigen,

of a fly shot at 7,000 frames per second in infrared lighting,

in der man eine Fliege mit 7 000 Bildern pro Sekunde in Infrarotlicht sieht,

and to the right, off-screen, is an electronic looming predator

und rechts, außerhalb des Bildes, ist ein elektronisches Raubtier,

that is going to go at the fly.

das die Fliege angreift.

The fly is going to sense this predator.

Die Fliege nimmt den Räuber wahr.

It is going to extend its legs out.

Sie breitet ihre Beine aus

It's going to sashay away

und huscht weg,

to live to fly another day.

um einen weiteren Tag zu leben.

Now I have carefully cropped this sequence

Diese Sequenz hat bewusst die Länge

to be exactly the duration of a human eye blink,

eines menschlichen Augenblinzelns.

so in the time that it would take you to blink your eye,

In der Zeit, die Sie zum Blinzeln brauchen,

the fly has seen this looming predator,

hat die Fliege dieses bedrohliche Raubtier gesehen,

estimated its position, initiated a motor pattern to fly it away,

seine Position abgeschätzt und die Flucht eingeleitet,

beating its wings at 220 times a second as it does so.

während ihre Flügel 220 Mal pro Sekunde schlagen.

I think this is a fascinating behavior

Ein faszinierendes Verhalten, das zeigt,

that shows how fast the fly's brain can process information.

wie schnell die Fliege Informationen verarbeitet.

Now, flight -- what does it take to fly?

Was braucht man zum Fliegen?

Well, in order to fly, just as in a human aircraft,

Um zu fliegen, genau wie in der Luftfahrt,

you need wings that can generate sufficient aerodynamic forces,

braucht man Flügel, die ausreichende aerodynamische Kräfte entwickeln können,

you need an engine sufficient to generate the power required for flight,

man braucht einen Antrieb, der genug Energie zum Fliegen erzeugt

and you need a controller,

und man braucht Steuerung.

and in the first human aircraft, the controller was basically

Und im ersten Flugzeug war die Steuerung

the brain of Orville and Wilbur sitting in the cockpit.

das Gehirn von Orville und Wilbur, die im Cockpit saßen.

Now, how does this compare to a fly?

Wie verhält sich das bei der Fliege?

Well, I spent a lot of my early career trying to figure out

Einen Großteil meiner frühen Karriere wollte ich herausfinden,

how insect wings generate enough force to keep the flies in the air.

wie die Flügel der Insekten genug Kraft generieren, um sich in der Luft zu halten.

And you might have heard how engineers proved

Vielleicht haben Sie vom Beweis gehört,

that bumblebees couldn't fly.

dass Hummeln nicht fliegen können.

Well, the problem was in thinking that the insect wings

Das Problem war die Annahme, dass Insektenflügel

function in the way that aircraft wings work. But they don't.

so funktionieren wie Flugzeugflügel. Aber das ist nicht so.

And we tackle this problem by building giant,

Und wir bauten für dieses Problem einen dynamisch

dynamically scaled model robot insects

skalierten Riesen-Insekten-Roboter,

that would flap in giant pools of mineral oil

der in riesigen Mineralölpools flatterte,

where we could study the aerodynamic forces.

um die aerodynamischen Kräfte untersuchen zu können.

And it turns out that the insects flap their wings

Wir fanden heraus, dass Insekten ihre Flügel

in a very clever way, at a very high angle of attack

sehr intelligent schlagen, mit einem hohen Anstellwinkel,

that creates a structure at the leading edge of the wing,

der an der Vorderkante eine Struktur schafft,

a little tornado-like structure called a leading edge vortex,

eine tornadoartige Struktur, die Vorderkantenwirbel heißt.

and it's that vortex that actually enables the wings

Und dieser Wirbel lässt die Flügel genügend Kraft erzeugen,

to make enough force for the animal to stay in the air.

damit das Tier sich in der Luft halten kann.

But the thing that's actually most -- so, what's fascinating

Aber das Faszinierendste

is not so much that the wing has some interesting morphology.

ist nicht die interessante Flügelmorphologie.

What's clever is the way the fly flaps it,

Das Clevere dabei ist das Flügelschlagen,

which of course ultimately is controlled by the nervous system,

das letztendlich vom Nervensystem kontrolliert wird.

and this is what enables flies to perform

Und dies ermöglicht Fliegen diese

these remarkable aerial maneuvers.

eindrucksvollen Flugmanöver.

Now, what about the engine?

Aber wie verhält es sich mit dem Motor?

The engine of the fly is absolutely fascinating.

Der Motor der Fliege ist absolut faszinierend.

They have two types of flight muscle:

Sie haben 2 Typen an Flugmuskulatur:

so-called power muscle, which is stretch-activated,

der Kraftmuskel wird durch Strecken aktiviert,

which means that it activates itself and does not need to be controlled

er aktiviert sich also selbst und bedarf nicht bei

on a contraction-by-contraction basis by the nervous system.

jeder einzelnen Kontraktion die Steuerung des Nervensystems.

It's specialized to generate the enormous power required for flight,

Er generiert die enorme Kraft, die für das Fliegen nötig ist,

and it fills the middle portion of the fly,

und macht den mittleren Teil einer Fliege aus.

so when a fly hits your windshield,

Bei einer Fliege auf Ihrer Windschutzscheibe

it's basically the power muscle that you're looking at.

sehen Sie im Prinzip also ihren Kraftmuskel.

But attached to the base of the wing

Aber an der Flügelbasis

is a set of little, tiny control muscles

ist ein Satz kleiner Kontrollmuskeln,

that are not very powerful at all, but they're very fast,

die gar nicht stark sind, aber dafür sehr schnell,

and they're able to reconfigure the hinge of the wing

und die in der Lage sind, das Flügelscharnier

on a stroke-by-stroke basis,

Schlag für Schlag zu rekonfigurieren

and this is what enables the fly to change its wing

und das befähigt Fliegen dazu, ihre Flügel zu ändern

and generate the changes in aerodynamic forces

und die aerodynamischen Kräfte zu generieren,

which change its flight trajectory.

die den Lauf der Flugbahn ändern.

And of course, the role of the nervous system is to control all this.

Und das Nervensystem steuert natürlich alles.

So let's look at the controller.

Sehen wir uns die Steuerung an.

Now flies excel in the sorts of sensors

Fliegen haben Unmengen dieser Sensoren

that they carry to this problem.

zur Problemlösung.

They have antennae that sense odors and detect wind detection.

Sie haben Antennen, die Düfte und Windströme wahrnehmen.

They have a sophisticated eye which is

Ihr ausgeklügeltes Auge ist

the fastest visual system on the planet.

das schnellste visuelle System unseres Planeten.

They have another set of eyes on the top of their head.

Auf dem Kopf haben sie noch einen Satz Augen.

We have no idea what they do.

Wir haben keine Ahnung, wozu.

They have sensors on their wing.

Sie haben Sensoren auf ihren Flügeln.

Their wing is covered with sensors, including sensors

Ihre Flügel sind mit Sensoren übersät, einige können auch

that sense deformation of the wing.

eine Flügeldeformation erkennen.

They can even taste with their wings.

Sie können sogar mit ihren Flügeln schmecken.

One of the most sophisticated sensors a fly has

Einer der ausgeklügeltsten Sensoren einer Fliege

is a structure called the halteres.

ist eine Struktur namens "Halteren".

The halteres are actually gyroscopes.

Halteren sind Gyroskope.

These devices beat back and forth about 200 hertz during flight,

Sie schlagen während des Fluges mit einer Frequenz von 200 Hertz

and the animal can use them to sense its body rotation

und die Fliege kann damit ihre Körperdrehung erfühlen

and initiate very, very fast corrective maneuvers.

und sehr schnell Korrekturmanöver einleiten.

But all of this sensory information has to be processed

Aber all diese sensorischen Informationen brauchen

by a brain, and yes, indeed, flies have a brain,

ein Gehirn. Ja, Fliegen haben ein Gehirn

a brain of about 100,000 neurons.

mit etwa 100.000 Nervenzellen.

Now several people at this conference

Einige Konferenzteilnehmer

have already suggested that fruit flies could serve neuroscience

deuteten bereits an, dass Fruchtfliegen der Neurowissenschaft dienen können,

because they're a simple model of brain function.

weil sie ein simples Modell einer Gehirnfunktion besitzen.

And the basic punchline of my talk is,

Das Verblüffende an meinem Vortrag ist aber,

I'd like to turn that over on its head.

dass ich das auf den Kopf stellen möchte.

I don't think they're a simple model of anything.

Ich halte sie überhaupt nicht für ein simples Modell.

And I think that flies are a great model.

Fliegen sind ein großartiges Modell.

They're a great model for flies.

Ein großartiges Modell für Fliegen.

(Laughter)

(Lachen)

And let's explore this notion of simplicity.

Lassen Sie uns diese Vorstellung der Einfachheit untersuchen.

So I think, unfortunately, a lot of neuroscientists,

Unglücklicherweise sind viele der Neurobiologen

we're all somewhat narcissistic.

irgendwie narzisstisch.

When we think of brain, we of course imagine our own brain.

Bei Gehirnen denken wir natürlich an unser eigenes.

But remember that this kind of brain,

Aber erinnert euch, dass diese Art Gehirn

which is much, much smaller

viel, viel kleiner ist –

— instead of 100 billion neurons, it has 100,000 neurons —

statt 100 Milliarden Nervenzellen hat es 100.000 –

but this is the most common form of brain on the planet

aber es ist die häufigste Gehirnform auf der Erde,

and has been for 400 million years.

und dies seit 400 Millionen Jahren.

And is it fair to say that it's simple?

Und ist es dann fair zu behaupten, dass es simpel ist?

Well, it's simple in the sense that it has fewer neurons,

Gut, es hat viel weniger Nervenzellen,

but is that a fair metric?

aber ist das ein faires Maß?

And I would propose it's not a fair metric.

Nein, würde ich sagen, ist es nicht.

So let's sort of think about this. I think we have to compare --

Überlegen wir mal. Wir müssen vergleichen ...

(Laughter) —

(Lachen)

we have to compare the size of the brain

wir müssen die Größe des Gehirns vergleichen

with what the brain can do.

mit dem, was das Gehirn kann.

So I propose we have a Trump number,

Ich schlage also eine Trump-Zahl vor,

and the Trump number is the ratio of this man's

also ist das Verhältnis des Verhaltensrepertoires

behavioral repertoire to the number of neurons in his brain.

dieses Mannes im Vergleich zur Anzahl seiner Neuronen.

We'll calculate the Trump number for the fruit fly.

Wir kalkulieren die Trump-Zahl der Fruchtfliege.

Now, how many people here think the Trump number

Wie viele Leute denken hier, dass die Trump-Zahl

is higher for the fruit fly?

der Fruchtfliege größer ist?

(Applause)

(Applaus)

It's a very smart, smart audience.

Ein sehr, sehr schlaues Publikum.

Yes, the inequality goes in this direction, or I would posit it.

Ja, die Ungleichheit geht in diese Richtung.

Now I realize that it is a little bit absurd

Es ist natürlich ein bisschen absurd,

to compare the behavioral repertoire of a human to a fly.

das Verhaltensrepertoire eines Menschen mit dem einer Fliege zu vergleichen.

But let's take another animal just as an example. Here's a mouse.

Aber nehmen wir ein anderes Tier. Eine Maus zum Beispiel.

A mouse has about 1,000 times as many neurons as a fly.

Eine Maus hat tausendmal mehr Nervenzellen als eine Fliege.

I used to study mice. When I studied mice,

Früher erforschte ich Mäuse. Damals

I used to talk really slowly.

sprach ich immer ganz langsam.

And then something happened when I started to work on flies.

Aber dann, als ich mit Fliegen arbeitete ...

(Laughter)

(Lachen)

And I think if you compare the natural history of flies and mice,

Und die Naturgeschichte von Mäusen und Fliegen

it's really comparable. They have to forage for food.

ist wirklich vergleichbar. Sie müssen Futter suchen.

They have to engage in courtship.

Sie müssen sich in der Balz einbringen.

They have sex. They hide from predators.

Sie haben Sex. Sie verstecken sich vor Räubern.

They do a lot of the similar things.

Sie machen viele ähnliche Sachen.

But I would argue that flies do more.

Aber ich würde behaupten, Fliegen tun mehr.

So for example, I'm going to show you a sequence,

Beispielsweise zeige ich Ihnen jetzt eine Sequenz

and I have to say, some of my funding comes from the military,

und ich muss gestehen, dass das Militär einiges finanziert,

so I'm showing this classified sequence

Ich zeige also diese geheime Sequenz

and you cannot discuss it outside of this room. Okay?

und Sie dürfen außerhalb dieses Saals nicht darüber reden, ok?

So I want you to look at the payload

Achten Sie auf den Ballast

at the tail of the fruit fly.

am Hinterteil der Fruchtfliege.

Watch it very closely,

Beobachten Sie ihn genau,

and you'll see why my six-year-old son

und Sie werden wissen, warum mein 6-jähriger Sohn

now wants to be a neuroscientist.

nun Neurowissenschaftler werden möchte.

Wait for it.

Gleich kommt's ...

Pshhew.

Pschiuuu!

So at least you'll admit that if fruit flies are not as clever as mice,

Vielleicht sind Fliegen nicht so klug wie Mäuse,

they're at least as clever as pigeons. (Laughter)

aber doch mindestens so klug wie Tauben. (Lachen)

Now, I want to get across that it's not just a matter of numbers

Es geht hier also nicht nur um reine Zahlen, sondern auch

but also the challenge for a fly to compute

um die Herausforderung für die Fliege,

everything its brain has to compute with such tiny neurons.

wenn sie alles mit winzigen Nervenzellen berechnen muss.

So this is a beautiful image of a visual interneuron from a mouse

Dies ist ein schönes Bild der optischen Interneurone einer Maus

that came from Jeff Lichtman's lab,

vom Labor von Jeff Lichtman.

and you can see the wonderful images of brains

Sie können die wunderbaren Bilder von Gehirnen sehen,

that he showed in his talk.

die er in seinem Vortrag zeigte.

But up in the corner, in the right corner, you'll see,

Aber in der rechten oberen Ecke sehen Sie

at the same scale, a visual interneuron from a fly.

im gleichen Maßstab das optische Interneuron einer Fliege.

And I'll expand this up.

Und ich vergrößere dies.

And it's a beautifully complex neuron.

Eine wunderbar komplexe Nervenzelle.

It's just very, very tiny, and there's lots of biophysical challenges

Sie ist superklein und beim es gibt viele biophysische Herausforderungen

with trying to compute information with tiny, tiny neurons.

beim Berechnen von Informationen mit winzigen Neuronen.

How small can neurons get? Well, look at this interesting insect.

Wie klein kann eine Nervenzelle sein? Schauen Sie sich dieses Insekt an.

It looks sort of like a fly. It has wings, it has eyes,

Sieht aus wie eine Fliege. Es hat Flügel, Augen,

it has antennae, its legs, complicated life history,

Antennen, Beinchen, eine komplizierte Lebensgeschichte.

it's a parasite, it has to fly around and find caterpillars

Dieser Parasit muss herumfliegen und Raupen finden,

to parasatize,

um sie zu parasitieren.

but not only is its brain the size of a salt grain,

Sein Gehirn ist nur so groß wie ein Salzkorn,

which is comparable for a fruit fly,

was mit dem der Fruchtfliege vergleichbar wäre.

it is the size of a salt grain.

Er ist so groß wie ein Salzkorn.

So here's some other organisms at the similar scale.

Hier sehen Sie andere Organismen im gleichen Maßstab.

This animal is the size of a paramecium and an amoeba,

Dieses Tierchen hat die Größe einer Amöbe

and it has a brain of 7,000 neurons that's so small --

und ein Gehirn mit 7.000 Nervenzellen, das so klein ist –

you know these things called cell bodies you've been hearing about,

Sie haben sicher schon mal von den Zellkörpern gehört,

where the nucleus of the neuron is?

worin sich der Kern der Nervenzelle befindet?

This animal gets rid of them because they take up too much space.

Dieses Tier hat keine, weil sie zu viel Platz verbrauchen.

So this is a session on frontiers in neuroscience.

Hier sind also die Grenzen der Neurowissenschaft.

I would posit that one frontier in neuroscience is to figure out how the brain of that thing works.

Die Neurowissenschaft sollte erforschen, wie das Gehirn dieses Dings funktioniert.

But let's think about this. How can you make a small number of neurons do a lot?

Denken wir mal nach. Wie veranlassen wir wenige Nervenzellen, viel zu machen?

And I think, from an engineering perspective,

Aus einer Ingenieursperspektive denkt man

you think of multiplexing.

vielleicht an Mehrfachnutzung.

You can take a hardware and have that hardware

Man kann die Hardware verschiedene Dinge

do different things at different times,

zu verschiedenen Zeiten tun lassen.

or have different parts of the hardware doing different things.

Oder eine Hardware führt verschiedene Dinge aus.

And these are the two concepts I'd like to explore.

Das sind die beiden Konzepte, die ich erforschen möchte.

And they're not concepts that I've come up with,

Und sie sind mir nicht selbst eingefallen,

but concepts that have been proposed by others in the past.

sondern anderen vor mir.

And one idea comes from lessons from chewing crabs.

Eine Idee kommt vom Kauen der Krebse

And I don't mean chewing the crabs.

und ich meine nicht, dass wir Krebse kauen.

I grew up in Baltimore, and I chew crabs very, very well.

Ich bin aus Baltimore und kann Krebse sehr gut zerkauen.

But I'm talking about the crabs actually doing the chewing.

Aber ich rede von Krebsen, die selber kauen.

Crab chewing is actually really fascinating.

Das Kauen der Krebse ist faszinierend.

Crabs have this complicated structure under their carapace

Krebse haben diese komplizierte Struktur unter ihrem Panzer,

called the gastric mill

die Magenmühle heißt

that grinds their food in a variety of different ways.

und ihre Nahrung auf verschiedenste Art zermalmt.

And here's an endoscopic movie of this structure.

Hier sehen Sie einen endoskopischen Film dieser Struktur.

The amazing thing about this is that it's controlled

Am erstaunlichsten daran ist, dass sie

by a really tiny set of neurons, about two dozen neurons

von einem minimalen Neuronensatz, etwa zwei Dutzend, kontrolliert werden,

that can produce a vast variety of different motor patterns,

die eine ganze Reihe verschiedener Bewegungsmuster produzieren,

and the reason it can do this is that this little tiny ganglion

und der Grund dafür ist dieser kleine Nervenknoten,

in the crab is actually inundated by many, many neuromodulators.

der von vielen Neuromodulatoren quasi überschwemmt wird.

You heard about neuromodulators earlier.

Sie haben schon vorher von Neuromodulatoren gehört.

There are more neuromodulators

Es gibt mehr Neuromodulatoren,

that alter, that innervate this structure than actually neurons in the structure,

die diese Struktur verändern, als es in ihr Nervenzellen gibt.

and they're able to generate a complicated set of patterns.

Und sie können eine Anzahl komplizierter Muster generieren.

And this is the work by Eve Marder and her many colleagues

Das ist die Arbeit von Eve Marder und ihrer vielen Kollegen,

who've been studying this fascinating system

die dieses faszinierende System erforscht haben.

that show how a smaller cluster of neurons

Es zeigt, wie eine kleine Neuronengruppe

can do many, many, many things

so viele Sachen machen kann,

because of neuromodulation that can take place on a moment-by-moment basis.

wegen der Neuromodulation, die zu jedem Zeitpunkt stattfinden kann.

So this is basically multiplexing in time.

Grundsätzlich ist das eine zeitliche Mehrfachnutzung.

Imagine a network of neurons with one neuromodulator.

Nehmen wir ein Neuronennetzwerk mit einem Modulator.

You select one set of cells to perform one sort of behavior,

Sie selektieren einen Zellsatz, um irgendein Verhalten auszulösen,

another neuromodulator, another set of cells,

ein anderer Neuronenregler hat einen anderen Zellsatz

a different pattern, and you can imagine

und Muster und Sie können sich denken,

you could extrapolate to a very, very complicated system.

dass dies in einem äußerst komplizierten System funktioniert.

Is there any evidence that flies do this?

Gibt es irgendwelche Anhaltspunkte, dass Fliegen so etwas tun?

Well, for many years in my laboratory and other laboratories around the world,

Lange Zeit wurde in meinem Labor und vielen anderen weltweit

we've been studying fly behaviors in little flight simulators.

das Verhalten der Fliegen in kleinen Flugsimulatoren erforscht.

You can tether a fly to a little stick.

Man bindet eine Fliege an ein Stöckchen

You can measure the aerodynamic forces it's creating.

und misst die aerodynamischen Kräfte.

You can let the fly play a little video game

Sie können die Fliege ein Videospiel spielen lassen,

by letting it fly around in a visual display.

indem Sie sie in einer visuellen Anzeige herumfliegen lassen.

So let me show you a little tiny sequence of this.

Hier sehen Sie eine kleine Sequenz.

Here's a fly

Hier ist eine Fliege

and a large infrared view of the fly in the flight simulator,

und eine große Infrarotansicht der Fliege im Flugsimulator

and this is a game the flies love to play.

und dieses Spiel hier findet die Fliege toll.

You allow them to steer towards the little stripe,

Sie lassen sie in die Richtung der kleinen Streifen bewegen

and they'll just steer towards that stripe forever.

und sie wird es für immer tun.

It's part of their visual guidance system.

Es ist Teil ihres visuellen Orientierungssystems.

But very, very recently, it's been possible

Aber seit kurzem ist es möglich,

to modify these sorts of behavioral arenas for physiologies.

diese Verhaltensspielräume für die Physiologie zu modifizieren.

So this is the preparation that one of my former post-docs,

Diese Versuchsanordung hat eine meiner Postdoktoranden,

Gaby Maimon, who's now at Rockefeller, developed,

Gaby Maimon, jetzt an der Rockefeller University, entwickelt.

and it's basically a flight simulator

Es ist eigentlich ein Flugsimulator,

but under conditions where you actually can stick an electrode

bei dem man eine Elektrode im Gehirn

in the brain of the fly and record

der Fliege anbringen kann und dann eine Aufzeichnung

from a genetically identified neuron in the fly's brain.

einer genetisch identifizierten Nervenzelle machen kann

And this is what one of these experiments looks like.

Und so sieht ein solches Experiment aus:

It was a sequence taken from another post-doc in the lab,

Diese Sequenz ist von einer anderen Postdoktorandin,

Bettina Schnell.

Bettina Schnell.

The green trace at the bottom is the membrane potential

Die grüne Spur unten ist das Membranpotential

of a neuron in the fly's brain,

einer Nervenzelle im Gehirn einer Fliege.

and you'll see the fly start to fly, and the fly is actually

Die Fliege beginnt zu fliegen und man sieht sie

controlling the rotation of that visual pattern itself

die Rotation des visuellen Musters mittels ihrer

by its own wing motion,

Flügelbewegung kontrollieren.

and you can see this visual interneuron

Dieses visuelle Interneuron

respond to the pattern of wing motion as the fly flies.

reagiert auf die Flügelbewegung der Fliege.

So for the first time we've actually been able to record

Wir konnten also zum ersten Mal Nervenzellen

from neurons in the fly's brain while the fly

im Gehirn der Fliege aufzeichnen –

is performing sophisticated behaviors such as flight.

während sie ein anspruchsvolles Verhalten zeigt wie das Fliegen.

And one of the lessons we've been learning

Und wir haben gelernt,

is that the physiology of cells that we've been studying

dass die Physiologie der Zellen, die wir jahrelang

for many years in quiescent flies

bei ruhenden Fliegen erforschten,

is not the same as the physiology of those cells

nicht dieselbe wie bei den Zellen ist,

when the flies actually engage in active behaviors

wenn die Fliegen sich aktiv verhalten,

like flying and walking and so forth.

also fliegen oder laufen usw.

And why is the physiology different?

Und warum ist diese Physiologie anders?

Well it turns out it's these neuromodulators,

Wegen der Neuromodulatoren,

just like the neuromodulators in that little tiny ganglion in the crabs.

wie diese in den kleinen Nervenknoten der Krebse.

So here's a picture of the octopamine system.

Hier sehen Sie das Octopamin-System.

Octopamine is a neuromodulator

Octopamin ist ein Neuromodulator,

that seems to play an important role in flight and other behaviors.

der beim Flug und anderem Verhalten sehr wichtig zu sein scheint.

But this is just one of many neuromodulators

Aber dies ist nur einer von vielen

that's in the fly's brain.

im Gehirn der Fliege.

So I really think that, as we learn more,

Je mehr wir also von ihnen lernen,

it's going to turn out that the whole fly brain

desto mehr wird sich herausstellen, dass ihr Gehirn

is just like a large version of this stomatogastric ganglion,

nur eine große Version dieses Magennervenknotens ist.

and that's one of the reasons why it can do so much with so few neurons.

Und das erklärt mit, warum es so viel mit so wenig Nervenzellen anstellen kann.

Now, another idea, another way of multiplexing

Eine andere Art von Mehrfachnutzung wäre

is multiplexing in space,

die räumliche Mehrfachnutzung:

having different parts of a neuron

verschiedene Teile der Nervenzelle

do different things at the same time.

machen verschiedene Sachen gleichzeitig.

So here's two sort of canonical neurons

Hier sind zwei Arten von gewöhnlichen Nervenzellen

from a vertebrate and an invertebrate,

von Wirbeltieren und Wirbellosen,

a human pyramidal neuron from Ramon y Cajal,

eine menschliche pyramidenförmige Nervenzelle von Ramón y Cajal

and another cell to the right, a non-spiking interneuron,

und rechts davon eine nicht spikende Interneurone,

and this is the work of Alan Watson and Malcolm Burrows many years ago,

das Werk von Alan Watson und Malcolm Burrows.

and Malcolm Burrows came up with a pretty interesting idea

Malcolm Burrows kam auf die interessante Idee,

based on the fact that this neuron from a locust

die darauf basiert, dass die Nervenzelle einer Heuschrecke

does not fire action potentials.

keine Aktionspotentiale abfeuert.

It's a non-spiking cell.

Eine nicht spikende Zelle.

So a typical cell, like the neurons in our brain,

Eine typische Zelle wie die in unserem Gehirn

has a region called the dendrites that receives input,

hat eine Region, die Dendriten, die den Input erhalten,

and that input sums together

und dieser Input summiert sich

and will produce action potentials

und wird Aktionspotentiale auslösen,

that run down the axon and then activate

die dann unterhalb des Axons verlaufen und

all the output regions of the neuron.

all die Output-Areale der Nervenzelle aktivieren.

But non-spiking neurons are actually quite complicated

Aber nicht spikende Neuronen sind gerade sehr kompliziert,

because they can have input synapses and output synapses

denn sie können sowohl Input- als auch Output-Synapsen haben,

all interdigitated, and there's no single action potential

alle miteinander verzahnt und ohne alleiniges Aktionspotential,

that drives all the outputs at the same time.

das alle Outputs zur selben Zeit auslöst.

So there's a possibility that you have computational compartments

Vielleicht gibt es also Rechenabteilungen,

that allow the different parts of the neuron

die den verschiedenen Teilen einer Nervenzelle erlauben,

to do different things at the same time.

verschiedene Dinge gleichzeitig zu tun.

So these basic concepts of multitasking in time

Dies sind also Grundkonzepte der Mehrfachnutzung

and multitasking in space,

sowohl zeitlich als auch räumlich.

I think these are things that are true in our brains as well,

Ich denke, diese Dinge treffen ebenso für unser Gehirn zu,

but I think the insects are the true masters of this.

aber die Insekten sind darin die wahren Meister.

So I hope you think of insects a little bit differently next time,

Ich hoffe also, dass Sie das nächste Mal anders über Insekten denken

and as I say up here, please think before you swat.

und bitte denken Sie nach, bevor Sie sie zerquetschen.

(Applause)

(Applaus)