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

Translator: Joseph Geni Reviewer: Joanna Pietrulewicz

Translator: Maryam Aji K Reviewer: Nauka N. Prasadini

Greg Gage: Jika saya minta Anda memikirkan hewan pembunuh ganas,

Anda mungkin memikirkan seekor singa,

dan untuk keahlian luar biasanya sebagai seekor predator,

singa hanya memiliki tingkat keberhasilan sekitar 20 persen dalam menangkap mangsa.

Nah, mengejutkan bahwa salah satu pemburu tersukses

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

dalam dunia hewan adalah capung.

you'd probably think of a lion,

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

Capung adalah lalat pembunuh,

dan saat melihat lalat yang lebih kecil,

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

mereka memiliki peluang sekitar 97 persen untuk memangsanya.

Now, one of the most successful hunters

Ini terjadi saat terbang.

Tapi, bagaimana serangga sekecil itu bisa sangat jitu?

in the entire animal kingdom is surprising:

the dragonfly.

Dalam episode ini, kita akan melihat

Now, dragonflies are killer flies,

bagaimana otak capung terspesialisasi untuk menjadi pembunuh yang mematikan.

and when they see a smaller fly,

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

[DIY Neurosains]

And this is in mid-flight.

Jadi, apa yang membuat capung menjadi salah satu predator tersukses

But how can such a small insect be so precise?

In this episode, we're going to see

dalam dunia hewan?

Pertama, matanya.

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

Capung bisa melihat hampir 360 derajat.

Kedua, sayapnya.

[DIY Neuroscience]

Dengan kendali atas sayapnya,

capung dapat bergerak tepat ke segala arah.

So what makes the dragonfly one of the most successful predators

Tapi rahasia utama dari kesuksesan capung

in the animal kingdom?

adalah bagaimana otaknya mengoordinasikan informasi kompleks

One, it's the eyes.

It has near 360-degree vision.

antara mata dan sayapnya

Two, the wings.

dan mengubah perburuan menjadi sebuah refleks sederhana.

With individual control of its wings,

Untuk mempelajari ini, Jamie menghabiskan banyak waktu

the dragonfly can move precisely in any direction.

But the real secret to the dragonfly's success

bergaul dengan capung.

Apa yang dibutuhkan untuk melakukan penelitianmu?

is how its brain coordinates this complex information

Jamie Spahr: Pertama, kau butuh capung.

between the eyes and the wings

Oliver: Aku punya sangkar jala untuk menangkap capung.

and turns hunting into a simple reflex.

JS: Semakin sering meneliti capung, semakin takut aku dengan mereka.

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

Mereka sebenarnya sangat seram, apalagi dilihat dari mikroskop.

socializing with dragonflies.

What do you need to do your experiments?

Mereka memiliki rahang yang tajam, umumnya cukup agresif,

Jaimie Spahr: First of all, you need dragonflies.

yang sepertinya membantu mereka menjadi predator yang andal.

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

GG: Dalam rangka mempelajari apa yang terjadi di otak capung

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

saat melihat mangsanya,

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

kita akan menguping percakapan

antara mata dan sayapnya,

They have really sharp mandibles, are generally pretty aggressive,

Untuk melakukan itu, kita harus membius capung dengan es

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

dan memastikan kita melindungi sayapnya agar bisa kita lepaskan kembali.

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

Nah, otak capung terdiri dari sel khusus yang disebut dengan neuron

when it sees a prey,

we're going to eavesdrop in on a conversation

dan neuron inilah yang memungkinkan capung

between the eyes and the wings,

untuk dapat melihat dan bergerak dengan cepat.

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

Masing-masing neuron membentuk sirkuit dengan berhubungan satu sama lain

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

melalui benang kecil panjang yang bernama akson.

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

Neuron berkomunikasi melalui akson ini menggunakan impuls listrik.

and these neurons are what allow the dragonfly

Di capung, kita akan menempatkan kabel logam kecil, atau elektroda,

to see and move so quickly.

The individual neurons form circuits by connecting to each other

sepanjang jalur akson,

dan inilah yang sangat keren.

via long, tiny threads called axons

Dalam capung, hanya ada 16 neuron;

and the neurons communicate over these axons using electricity.

delapan di setiap matanya

yang memberitahu sayap di mana target persisnya.

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

Kami telah menempatkan elektroda agar dapat merekam neuron

along the axon tracks,

yang menghubungkan mata ke sayap.

and this is what's really cool.

Setiap kali sebuah pesan disampaikan dari mata ke sayap,

In the dragonfly, there's only 16 neurons;

elektroda kami memotong percakapan itu dalam bentuk arus listrik,

that's eight per eye

that tell the wings exactly where the target is.

dan memperkuatnya.

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

Kini, kita bisa mendengar dan melihat ini dalam bentuk lonjakan grafik,

that connect the eyes to the wings.

yang juga kita sebut sebagai potensial aksi.

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

Mari kita dengarkan.

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

Kita telah meletakkan capung dalam posisi terbalik,

jadi dia melihat ke bawah.

and it amplifies it.

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

Kita akan mengambil seekor mangsa, kadang kita menyebutnya sebagai target.

which we also call an action potential.

Dalam kasus ini, targetnya adalah seekor lalat palsu.

Now let's listen in.

Right now, we have the dragonfly flipped upside down,

Kita akan memindahkannya ke arah pandang capung.

so he's looking down towards the ground.

(Suara dengung)

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

Oh!

Oh, lihat itu!

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

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

Lihat itu, tapi ini hanya pada satu arah.

(Buzzing)

Oh, ya!

Tidak terlihat lonjakan grafik jika aku memajukannya,

Oh!

Oh, look at that.

tapi terlihat ketika aku memundurkannya.

Dalam eksperimen kami,

kami mendapati bahwa neuron capung

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

terpancing saat kami memindahkan target ke satu arah, tapi tidak ke arah lain.

Oh, yes!

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

Lalu, mengapa demikian?

Ingat saat saya bilang bahwa capung

but they're all when I come back.

melihat hampir 360 derajat?

In our experiments,

Nah, di matanya ada bagian yang disebut fovea,

we were able to see that the neurons of the dragonfly

bagian yang memiliki ketajaman visual paling tajam.

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

Anda dapat menganggapnya sebagai garis bidik.

Now, why is that?

Remember when I said that the dragonfly

Ingat saat saya bilang bahwa capung memiliki kendali yang tepat atas sayapnya?

had near 360-degree vision.

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

Ketika seekor capung melihat mangsa, ia membidikkan garis bidik ke arah mangsa.

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

Selagi itu, aksonnya hanya mengirim pesan ke neuron

and you can think of it as its crosshairs.

yang mengontrol bagian-bagian sayapnya

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

yang dibutuhkan agar capung tepat sasaran.

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

Jadi, jika mangsa berada di sebelah kiri capung,

hanya neuron yang menarik sayap ke arah kiri yang terpancing.

and along its axons it sends messages only to the neurons

Dan jika mangsanya bergerak ke arah kanan capung,

that control the parts of the wings

that are needed to keep that dragonfly on target.

neuron yang sama tidak dibutuhkan, jadi mereka akan diam.

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

Capung melaju ke arah mangsanya

pada sudut tetap yang dikomunikasikan oleh garis bidik ke sayap.

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

Lalu, makan malam siap disantap.

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

Ini semua terjadi dalam sepersekian detik, dan dengan mudah bagi capung.

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

Hampir seperti refleks.

And the dragonfly speeds toward the prey

Proses yang sangat efisien ini disebut dengan fiksasi.

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

Tapi ada satu cerita lagi dalam proses ini.

and then boom, dinner.

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

Kita telah melihat cara neuron merespons gerakan,

tapi bagaimana cara capung memastikan bahwa suatu benda adalah mangsanya?

It's almost like a reflex.

And this whole incredibly efficient process is called fixation.

Di sinilah pentingnya ukuran.

Mari kami tunjukkan serangkaian titik pada capung.

But there's one more story to this process.

We saw how the neurons respond to movements,

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

This is where size matters.

Let's show the dragonfly a series of dots.

Ya!

JS: Capungnya lebih suka yang itu.

GG: Dari semua ukuran,

kami menemukan bahwa capung lebih merespons target yang berukuran kecil.

Dengan kata lain, capung diprogram untuk memangsa lalat kecil

Oh, yeah!

dibanding sesuatu yang jauh lebih besar, seperti burung.

JS: Yeah, it prefers that one.

GG: Out of all the sizes,

Segera setelah capung menyadari bahwa sesuatu adalah mangsa,

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

sisa waktu hidup lalat kecil malang itu hanya beberapa detik.

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

Hari ini kita telah mempelajari bagaimana cara kerja otak capung

membuatnya jadi pembunuh yang sangat efisien.

versus something much larger, like a bird.

Mari bersyukur karena kita tidak hidup 300 juta tahun yang lalu,

And as soon as it recognizes something as prey,

that poor little fly only has seconds to live.

ketika capung berukuran sebesar kucing.

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

to make it a very efficient killer.

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

when dragonflies were the size of cats.