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

Translator: Joseph Geni Reviewer: Joanna Pietrulewicz

Traduttore: Joseph Geni Revisore: Chiara Polesinanti

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

Greg Cage: Se vi chiedessi di pensare a un feroce predatore

you'd probably think of a lion,

forse pensereste a un leone,

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

ma il leone, nonostante tutte le sue abilità predatorie,

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

ha solo il 20% di probabilità di riuscire a catturare la preda.

Now, one of the most successful hunters

Ora, uno dei predatori di maggior successo dell’intero regno animale è, a sorpresa,

in the entire animal kingdom is surprising:

the dragonfly.

la libellula.

Now, dragonflies are killer flies,

Le libellule cacciano le mosche

and when they see a smaller fly,

e quando ne vedono una piccola,

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

hanno circa il 97% di probabilità di riuscire a catturarla.

And this is in mid-flight.

E questo mentre sono in volo.

But how can such a small insect be so precise?

Ma come può un insetto così piccolo essere così preciso?

In this episode, we're going to see

In questo episodio, vedremo

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

come il cervello della libellula sia altamente specializzato per uccidere.

[DIY Neuroscience]

[NEUROSCIENZA FAI-DA-TE]

So what makes the dragonfly one of the most successful predators

Cosa rende la libellula uno dei predatori di maggior successo

in the animal kingdom?

del regno animale?

One, it's the eyes.

Primo, gli occhi.

Ha una vista a quasi 360 gradi.

It has near 360-degree vision.

Two, the wings.

Secondo, le ali.

With individual control of its wings,

Grazie al controllo separato delle ali

the dragonfly can move precisely in any direction.

può muoversi con precisione in ogni direzione.

But the real secret to the dragonfly's success

Ma il vero segreto del successo della libellula

è il modo in cui il suo cervello coordina queste complesse informazioni

is how its brain coordinates this complex information

tra gli occhi e le ali

between the eyes and the wings

and turns hunting into a simple reflex.

rendendo la caccia un semplice riflesso.

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

Per studiare questo, Jaimie ha passato molto tempo

socializing with dragonflies.

a socializzare con le libellule.

What do you need to do your experiments?

Cosa serve per gli esperimenti?

JS: Prima di tutto, le libellule.

Jaimie Spahr: First of all, you need dragonflies.

Oliver: Ho un retino per catturare le libellule.

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

JS: Più lavoravo con loro, più mi spaventavano.

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

Sono davvero spaventose, sopratutto al microscopio.

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

Hanno mandibole affilate, sono generalmente aggressive,

They have really sharp mandibles, are generally pretty aggressive,

cosa che le aiuta ad essere dei buoni predatori.

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

Per sapere cosa succede nel cervello di una libellula

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

quando vede una preda,

when it sees a prey,

origlieremo una conversazione fra gli occhi e le ali.

we're going to eavesdrop in on a conversation

between the eyes and the wings,

Per farlo, dobbiamo anestetizzare la libellula col ghiaccio

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.

facendo in modo di proteggere le ali così da poterla poi liberare.

Il cervello della libellula è formato da cellule specializzate chiamate neuroni

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

e questi neuroni le permettono di vedere e muoversi rapidamente.

and these neurons are what allow the dragonfly

to see and move so quickly.

The individual neurons form circuits by connecting to each other

I singoli neuroni formano dei circuiti

connettendosi fra di loro tramite lunghi fili sottili, detti assoni,

via long, tiny threads called axons

and the neurons communicate over these axons using electricity.

e i neuroni comunicano attraverso gli assoni

usando l'elettricità.

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

Metteremo dei piccoli fili metallici, o elettrodi, nella libellula

along the axon tracks,

lungo gli assoni.

and this is what's really cool.

Ed ecco la cosa davvero forte.

In the dragonfly, there's only 16 neurons;

Nella libellula, ci sono solo 16 neuroni,

that's eight per eye

otto per ciascun occhio,

that tell the wings exactly where the target is.

che dicono alle ali l’esatta posizione del bersaglio.

Abbiamo posizionato gli elettrodi per registrare da questi neuroni

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

che connettono gli occhi alle ali.

that connect the eyes to the wings.

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

Ogni volta che viene trasmesso un messaggio dall’occhio all’ala,

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

l’elettrodo intercetta il dialogo sotto forma di corrente elettrica,

e lo amplifica.

and it amplifies it.

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

Adesso possiamo ascoltarlo e vederlo sotto forma di un picco,

which we also call an action potential.

detto anche potenziale d’azione.

Now let's listen in.

Ora ascoltate.

Right now, we have the dragonfly flipped upside down,

In questo momento la libellula è capovolta

so he's looking down towards the ground.

quindi sta guardano per terra.

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

Prenderemo una preda, o quello che chiamiamo un bersaglio.

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

In questo caso, il bersaglio sarà una mosca finta.

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

La muoveremo davanti a lei.

(Ronzio)

(Buzzing)

Oh!

Oh, look at that.

Oh, guarda.

La vede, ma solo in una direzione.

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

Oh, yes!

Oh, sì!

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

Non si vede nessun picco se lo muovo in avanti

but they're all when I come back.

ma si vedono quando torno indietro.

In our experiments,

Con i nostri esperimenti,

abbiamo potuto vedere che i neuroni della libellula

we were able to see that the neurons of the dragonfly

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

sparano quando muoviamo il bersaglio in una direzione, ma non nell’altra.

Now, why is that?

Perché questo?

Ricordate quando ho detto

Remember when I said that the dragonfly

che la libellula ha una vista a quasi 360 gradi?

had near 360-degree vision.

Beh, c’è una sezione dell’occhio chiamata fovea

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

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

in cui la vista è più acuta.

and you can think of it as its crosshairs.

Potete immaginarvela come un mirino.

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

Ricordate quando ho detto che la libellula può muovere le ali separatamente?

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

Quando vede una preda, punta il suo mirino su di essa

and along its axons it sends messages only to the neurons

e, attraverso gli assoni, manda un messaggio

solo ai neuroni che controllano le parti delle ali

that control the parts of the wings

that are needed to keep that dragonfly on target.

che servono a tenere la libellula sul bersaglio.

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

Quindi se la preda è alla sinistra della libellula,

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

sparano solo i neuroni che controllano le ali a sinistra.

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

E se la preda si sposta alla sua destra,

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

quei neuroni non servono, quindi rimangono inattivi.

And the dragonfly speeds toward the prey

E la libellula si lancia verso la preda

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

con un angolo stabilito dal messaggio trasmesso dal suo mirino alle ali,

and then boom, dinner.

e poi boom, la cena è pronta.

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

Tutto ciò accade in una frazione di secondo,

senza sforzo da parte della libellula.

It's almost like a reflex.

È quasi come un riflesso.

And this whole incredibly efficient process is called fixation.

E questo processo così efficiente si chiama attenzione selettiva.

But there's one more story to this process.

Ma c’è ancora una cosa riguardo a questo processo.

We saw how the neurons respond to movements,

Abbiamo visto come rispondono i neuroni ai movimenti

ma come fa la libellula a capire se si tratta di una preda?

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

This is where size matters.

Qui contano le dimensioni.

Let's show the dragonfly a series of dots.

Mostriamo alla libellula una serie di punti.

Oh, yeah!

JS: Yeah, it prefers that one.

Sì, preferisce questo qui.

GG: Out of all the sizes,

Fra tutte le dimensioni,

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

la libellula reagiva di più ai bersagli piccoli che a quelli grandi.

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

In altre parole, la libellula è programmata per cacciare piccole mosche

versus something much larger, like a bird.

anziché qualcosa di più grande, come un uccello.

And as soon as it recognizes something as prey,

E non appena riconosce qualcosa come preda,

that poor little fly only has seconds to live.

a quella povera piccola mosca restano pochi secondi di vita.

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

Abbiamo visto come funziona il cervello di una libellula

to make it a very efficient killer.

rendendola un così abile killer.

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

E ringraziamo il fatto di non aver vissuto 300 milioni di anni fa

when dragonflies were the size of cats.

quando le libellule erano grandi come gatti.