Michael Dickinson: How a fly flies

Translator: Joseph Geni Reviewer: Morton Bast

מתרגם: Zeeva Livshitz מבקר: Ido Dekkers

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

גדלתי על צפייה ב"מלחמת הכוכבים". אני אוהב את "מלחמת הכוכבים".

Star Trek made me want to see alien creatures,

"מלחמת הכוכבים" גרמה לי לרצות לראות יצורים חייזריים,

creatures from a far-distant world.

יצורים מעולם הרחק מכאן.

But basically, I figured out that I could find

אבל בעיקרון, מצאתי שיכולתי למצוא

those alien creatures right on Earth.

יצורים חייזרים ממש על כדור הארץ.

And what I do is I study insects.

ומה שאני עושה, אני לומד על חרקים.

I'm obsessed with insects, particularly insect flight.

אני אובססיבי לחרקים, במיוחד טיסת חרקים.

I think the evolution of insect flight is perhaps

אני חושב שהאבולוציה של טיסת חרקים היא אולי

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

אחד האירועים החשובים ביותר בהיסטוריה של החיים.

Without insects, there'd be no flowering plants.

ללא חרקים, לא יהיו צמחים בעלי פרחים.

Without flowering plants, there would be no

בלי צמחים בעלי פרחים, לא יהיו

clever, fruit-eating primates giving TED Talks.

פרימטים חכמים אוכלי פירות שמעבירים שיחות בTED.

(Laughter)

(צחוק)

Now,

עכשיו,

David and Hidehiko and Ketaki

דוד, והידיקיו וקטאקי

gave a very compelling story about

סיפרו סיפור מאוד משכנע אודות

the similarities between fruit flies and humans,

הדמיון בין זבובי פירות לבני אדם,

and there are many similarities,

ויש קווי דמיון רבים,

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

וכך אתם עשויים לחשוב שאם בני אדם דומים לזבובי פירות,

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

הפעולה האהוב של זבוב פירות עשוי להיות זו, לדוגמה-

(Laughter)

(צחוק)

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

אך בשיחה שלי, איני רוצה להדגיש את קווי הדמיון

between humans and fruit flies, but rather the differences,

בין בני אדם לזבובי פירות, אלא דווקא את ההבדלים,

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

ולהתמקד על ההתנהגויות שאני חושב שזבובי הפירות מצטיינים בהן.

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

אז אני רוצה להראות לכם רצף וידאו מהיר

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

של צילום זבוב ב 7,000 מסגרות לשנייה בתאורת אינפרא-אדום,

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

מימין, מחוץ למסך, זהו טורף מאיים אלקטרוני

that is going to go at the fly.

שעומד לתקוף את הזבוב.

The fly is going to sense this predator.

הזבוב עומד לחוש את הטורף הזה.

It is going to extend its legs out.

הוא הולך למתוח את הרגליים שלו החוצה.

It's going to sashay away

הוא הולך להחליק משם

to live to fly another day.

לחיות כדי לעוף עוד יום.

Now I have carefully cropped this sequence

עכשיו אני חתכתי בזהירות את הרצף הזה

to be exactly the duration of a human eye blink,

כדי שיהיה בדיוק כמשך זמן של מצמוץ העין האנושית,

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

כך שבזמן שייקח לכם להניד עפעף,

the fly has seen this looming predator,

הזבוב ראה את הטורף המאיים הזה,

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

העריך את מיקומו, יזם דגם מוטורי כדי להטיס אותו משם,

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

להכות בכנפיו במהירות של 220 פעמים בשניה כשהוא עושה זאת.

I think this is a fascinating behavior

אני חושב שזו התנהגות מרתקת

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

שמראה כמה מהר מוחו של הזבוב יכול לעבד מידע.

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

כעת, טיסה--מה נדרש כדי לעוף?

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

ובכן, כדי לעוף, בדיוק כמו במטוס,

you need wings that can generate sufficient aerodynamic forces,

צריך כנפיים שיכולות לייצר מספיק כוחות אווירודינמיים,

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

צריך מנוע שיספיק לייצר את ההספק הדרוש לטיסה,

and you need a controller,

ואתה צריך בקר,

and in the first human aircraft, the controller was basically

ובמטוסים הראשון, הבקר היה בעצם

the brain of Orville and Wilbur sitting in the cockpit.

מוחם של אורוויל וויילבור שיושבים בתא הטייס.

Now, how does this compare to a fly?

כעת, כיצד ניתן להשוות זאת לזבוב?

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

ובכן, ביליתי הרבה זמן בתחילת הקריירה שלי, בנסיון להבין

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

איך כנפי חרקים מפיקןת מספיק כוח כדי להחזיק את הזבובים באוויר.

And you might have heard how engineers proved

ואולי שמעתם כיצד מהנדסים הוכיחו

that bumblebees couldn't fly.

שדבורי הבומבוס לא יכלו לטוס.

Well, the problem was in thinking that the insect wings

ובכן, הבעיה היתה בחשיבה שכנפי החרק

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

מתפקדות כמו כנפי מטוסים. אבל הן לא.

And we tackle this problem by building giant,

ואנו מתמודדים עם בעיה זו על-ידי בניית דגמי חרקים רובוטיים ענקיים,

dynamically scaled model robot insects

בעלי קנה מידה משתנה באופן דינמי

that would flap in giant pools of mineral oil

שידשדשו בבריכות ענק של שמן מינרלי

where we could study the aerodynamic forces.

מקום שבו נוכל ללמוד את הכוחות האווירודינמיים.

And it turns out that the insects flap their wings

ומסתבר כי חרקים טופחים בכנפיהם

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

באופן חכם מאוד, בזווית התקפה גבוהה מאוד

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

שיוצרת מבנה בחוד החנית של הכנף,

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

מבנה קצת דמוי טורנדו שנקרא מובילי מערבולת קצה,

and it's that vortex that actually enables the wings

וזו המערבולת שמאפשרת למעשה לכנפיים

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

להפיק מספיק כוח שמאפשר לבעל החיים להישאר באוויר.

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

אבל הדבר שלמעשה בעיקר – אז, מה שמרתק

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

הוא לא כל כך שלכנף יש איזושהי מורפולוגיה מעניינת.

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

מה שחכם הוא האופן שבו הזבוב מנפנף בכנפיים

which of course ultimately is controlled by the nervous system,

מה שכמובן בסופו של דבר הוא נשלט על ידי מערכת העצבים,

and this is what enables flies to perform

וזה מה שמאפשר לזבובים לבצע

these remarkable aerial maneuvers.

תמרונים אוויריים מדהימים אלה .

Now, what about the engine?

עכשיו, מה לגבי המנוע?

The engine of the fly is absolutely fascinating.

המנוע של הזבוב הוא בהחלט מרתק.

They have two types of flight muscle:

יש להם שני סוגים של שרירי טיסה:

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

מה שנקרא כוח השריר, אשר מופעל על-ידי מתיחה,

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

כלומר הוא מפעיל את עצמו ואינו צריך להיות נשלט

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

על בסיס התכווצות אחר התכווצות על ידי מערכת העצבים.

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

הוא התמחה לייצר כוח עצום הדרוש עבור טיסה,

and it fills the middle portion of the fly,

וממלא את חלקו האמצעי של הזבוב,

so when a fly hits your windshield,

כך שכאשר זבוב פוגע בשמשה הקדמית שלך,

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

זהו בעצם כוח השריר שבו אתה מביט.

But attached to the base of the wing

אבל מחוברת לבסיס הכנף

is a set of little, tiny control muscles

יש ערכה של שרירי שליטה קטנים, זעירים,

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

שאינם חזקים מאוד בכלל, אבל הם מאוד מהירים,

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

והם מסוגלים להגדיר מחדש את מפרק הכנף

on a stroke-by-stroke basis,

על בסיס מכה אחר מכה,

and this is what enables the fly to change its wing

וזה מה מאפשר לזבוב לשנות הכנף שלו

and generate the changes in aerodynamic forces

וליצור את השינויים בכוחות האווירודינמיים

which change its flight trajectory.

מה שמשנה את מסלול הטיסה שלו.

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

וכמובן, תפקיד מערכת העצבים היא לפקח על כל זה.

So let's look at the controller.

אז בואו ונסתכל בבקר.

Now flies excel in the sorts of sensors

כעת זבובים מצטיינים בסוגי חיישנים

that they carry to this problem.

שהם נושאים לצורך בעיה זו.

They have antennae that sense odors and detect wind detection.

יש להם אנטנה שחשה ריחות, ומבחינה באיתור הרוח.

They have a sophisticated eye which is

יש להם עין מתוחכמת שהיא

the fastest visual system on the planet.

מערכת הראייה המהירה ביותר על פני כדור הארץ.

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

יש להם מערכת אחרת של עיניים בקצה הראש שלהם.

We have no idea what they do.

שאין לנו מושג מה הן עושות.

They have sensors on their wing.

יש להם חיישנים על הכנף שלהם.

Their wing is covered with sensors, including sensors

הכנף שלהם מכוסה בחיישנים, כולל חיישנים

that sense deformation of the wing.

שחשים עיוות של הכנף.

They can even taste with their wings.

הם יכולים גם לטעום עם כנפיהם.

One of the most sophisticated sensors a fly has

אחד החיישנים המתוחכמים ביותר שיש לזבוב

is a structure called the halteres.

הוא מבנה שנקרא משקולות.

The halteres are actually gyroscopes.

המשקולות הן למעשה ג'ירוסקופים.

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

התקנים אלה מכים הלוך ושוב בתדר של כ- 200 הרץ במהלך הטיסה,

and the animal can use them to sense its body rotation

והחיה יכולה להשתמש בהם כדי לחוש את רוטצית הגוף שלה

and initiate very, very fast corrective maneuvers.

וליזום תמרונים מתקנים מהירים מאוד.

But all of this sensory information has to be processed

אבל את כל המידע החושי הזה יש לעבד

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

על-ידי המוח, ועל כן, אכן, לזבובים יש מוח,

a brain of about 100,000 neurons.

מוח של כ-100,000 נוירונים .

Now several people at this conference

כעת מספר אנשים בכנס הזה

have already suggested that fruit flies could serve neuroscience

כבר הציעו שזבובי פירות יכולים לשמש במדעי המוח

because they're a simple model of brain function.

מאחר שהם מודל פשוט של תפקוד המוח.

And the basic punchline of my talk is,

ושורת המחץ הבסיסית של השיחה שלי היא,

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

הייתי רוצה להפוך זאת על הראש

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

אני לא חושב שהם מודל פשוט של משהו.

And I think that flies are a great model.

ואני חושב שזבובים הם דגם מצוין.

They're a great model for flies.

הם דגם מצוין לזבובים.

(Laughter)

(צחוק)

And let's explore this notion of simplicity.

והבה ונחקור את המושג הזה של פשטות.

So I think, unfortunately, a lot of neuroscientists,

אז אני חושב, למרבה הצער, הרבה מדעני-מוח

we're all somewhat narcissistic.

אנחנו כולנו קצת נרקיסיסטים.

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

כאשר אנחנו חושבים על המוח, אנחנו כמובן מדמיינים את המוח שלנו.

But remember that this kind of brain,

אך יש לזכור כי סוג זה של מוח,

which is much, much smaller

שהוא הרבה, הרבה יותר קטן

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

— במקום 100 מיליארד נוירונים, יש לו 100,000 נוירונים —

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

אבל זה הצורה הנפוצה ביותר של מוח על פני כדור הארץ

and has been for 400 million years.

כבר מזה 400 מיליון שנים.

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

והאם זה הוגן לומר שזה פשוט?

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

ובכן, זה פשוט במובן שיש בו פחות נוירונים ,

but is that a fair metric?

אבל האם זה מדד הוגן?

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

והייתי מציע שהוא לא מדד הוגן.

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

אז בואו ונחשוב על זה איכשהו. אני חושב שעלינו להשוות-

(Laughter) —

(צחוק) —

we have to compare the size of the brain

אנחנו צריכים להשוות את הגודל של המוח

with what the brain can do.

עם מה שהמוח יכול לעשות.

So I propose we have a Trump number,

אז אני מציע שיש לנו מספר טראמפ,

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

ומספר טראמפ הוא היחס של הרפרטואר

behavioral repertoire to the number of neurons in his brain.

ההתנהגותי של האיש למספר הנוירונים במוח שלו.

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

אנחנו נחשב את מספר טראמפ של זבוב הפירות.

Now, how many people here think the Trump number

עכשיו, כמה אנשים כאן חושבים שמספר טראמפ

is higher for the fruit fly?

הוא גבוה יותר עבור זבוב הפירות?

(Applause)

(מחיאות כפיים)

It's a very smart, smart audience.

זהו קהל חכם מאוד, חכם.

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

כן, אי-השוויון הולך בכיוון זה, או שאניח אותו.

Now I realize that it is a little bit absurd

עכשיו אני מבין שזה קצת מגוחך

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

להשוות את הרפרטואר התנהגותי של אדם לזבוב.

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

אך בואו וניקח חיה אחרת רק כדוגמה. הנה עכבר.

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

לעכבר יש בערך פי 1,000 יותר נוירונים מאשר לזבוב.

I used to study mice. When I studied mice,

נהגתי לחקור עכברים. כאשר למדתי על עכברים,

I used to talk really slowly.

נהגתי לדבר ממש לאט.

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

ולאחר מכן משהו קרה כשהתחלתי לעבוד על זבובים.

(Laughter)

(צחוק)

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

ואני חושב שאם משווים את ההסטוריה הטבעית של זבובים ועכברים

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

היא באמת ברת השוואה. הם צריכים לתור אחר מזון.

They have to engage in courtship.

הם צריכים לחזר אחר בני זוג.

They have sex. They hide from predators.

הם עושים סקס. הם מתחבאים מטורפים.

They do a lot of the similar things.

הם עושים הרבה דברים דומים.

But I would argue that flies do more.

אבל אני אטען שזבובים עושים יותר.

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

כך למשל, אני עומד להראות לכם רצף,

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

ועלי לומר, שחלק מהמימון שלי מגיע מהצבא,

so I'm showing this classified sequence

אז אני מציג רצף מסווג זה

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

ואינכם יכולים לדון בו מחוץ לחדר זה. טוב?

So I want you to look at the payload

אז אני רוצה להסתכל על המטען

at the tail of the fruit fly.

שבזנב של זבוב הפירות.

Watch it very closely,

צפו בזה בתשומת לב,

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

ותראו למה הבן שלי בן השש,

now wants to be a neuroscientist.

עכשיו רוצה להיות מדען מוח.

Wait for it.

המתינו.

Pshhew.

פשיו.

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

אז לפחות תודו שזבובי פירות אינם חכמים כמו עכברים

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

הם לפחות חכמים כמו יונים. (צחוק)

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

עכשיו, אני רוצה להסביר שזה לא רק עניין של מספרים

but also the challenge for a fly to compute

אבל גם האתגר עבור הזבוב לחשב

everything its brain has to compute with such tiny neurons.

את כל מה שמוחו צריך לחשב עם נוירונים זעירים כאלה.

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

אז זוהי תמונה יפה של נוירון מהאזור החזותי של עכבר

that came from Jeff Lichtman's lab,

שבא ממעבדת ג'ף ליכטמן,

and you can see the wonderful images of brains

אתם יכולים לראות את התמונות הנהדרות של מוחות

that he showed in his talk.

שהוא הראה בשיחה שלו.

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

אך למעלה בפינה, בפינה הימנית, תראו,

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

באותו קנה מידה, נוירון מהאזור החזותי של זבוב.

And I'll expand this up.

וארחיב זאת.

And it's a beautifully complex neuron.

וזה נוירון מורכב להפליא.

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

הוא פשוט מאוד מאוד זעיר, ויש המון אתגרים ביופיזיקליים

with trying to compute information with tiny, tiny neurons.

בנסיון לחשב מידע עם נוירונים קטנים, קטנטנים.

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

עד כמה קטנים יכולים נוירונים להיות? ובכן, הביטו זה חרק מעניין.

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

הוא נראה בערך כמו זבוב. יש לו כנפיים, יש לו עיניים,

it has antennae, its legs, complicated life history,

יש לו משושים, הרגליים שלו, סיפור חיים מסובך,

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

זהו טפיל, עליו לעוף ולמצוא תולעים

to parasatize,

שישמשו לו כפונדקאים,

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

אבל לא רק שמוחו שלו הוא בגודל של גרגר מלח,

which is comparable for a fruit fly,

בדומה לזבוב פירות,

it is the size of a salt grain.

הוא בגודל של גרגר מלח.

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

אז הנה כמה אורגניזמים אחרים בקנה מידה דומה.

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

בעל חיים זה הוא בגודל של סנדלית ושל אמבה,

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

ויש לו מוח של 7,000 נוירונים שהוא כל כך קטן-

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

אתם מכירים דברים אלה שנקראים גופי תא שמעתם עליהם

where the nucleus of the neuron is?

היכן שנמצא הגרעין של הנוירון?

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

בעל חיים זה נפטר מהם משום שהם תופסים מקום רב מדי.

So this is a session on frontiers in neuroscience.

אז זהו מפגש שמדבר על חזיתות בחקר המוח.

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

אני מציג עמדה שטוענת שחזית אחת בחקר המוח היא להבין איך עובד המוח של הדבר הזה.

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

אבל בואו ונחשוב על זה. כיצד ניתן לגרום למספר קטן של נוירונים לעשות הרבה?

And I think, from an engineering perspective,

ואני חושב, מנקודת מבט הנדסית,

you think of multiplexing.

אתם חושבים על ריבוב.

You can take a hardware and have that hardware

ניתן לקחת חומרה, ולגרום לחומרה זו

do different things at different times,

לעשות דברים שונים בזמנים שונים,

or have different parts of the hardware doing different things.

או לגרום לחלקים שונים של החומרה לעשות דברים שונים.

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

ואלה שני מושגים שאני רוצה לחקור.

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

והם אינם מושגים שהמצאתי,

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

אלא מושגים שהוצעו על-ידי אחרים בעבר.

And one idea comes from lessons from chewing crabs.

ורעיון אחד מגיע מנסיון של לעיסת סרטנים.

And I don't mean chewing the crabs.

ואני לא מתכוון ללעיסה של סרטנים.

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

גדלתי בבולטימור, ואני לועס סרטנים מאוד,טוב מאוד.

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

אבל אני מדבר על סרטנים שמבצעים את פעולת הלעיסה.

Crab chewing is actually really fascinating.

לעיסת סרטנים היא למעשה באמת מרתקת.

Crabs have this complicated structure under their carapace

לסרטנים יש מבנה מורכב זה תחת השריון שלהם

called the gastric mill

שנקרא מטחנה קיבתית

that grinds their food in a variety of different ways.

שטוחנת את המזון במגוון דרכים שונות.

And here's an endoscopic movie of this structure.

והנה סרט אנדוסקופי של מבנה זה.

The amazing thing about this is that it's controlled

הדבר המדהים לגבי זה הוא שהוא נשלט

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

על-ידי קבוצה של נוירונים ממש זעירים , כעשרים וארבעה נוירונים

that can produce a vast variety of different motor patterns,

שיכולים לייצר מגוון עצום של דפוסים מוטוריים שונים,

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

והסיבה לכך שהיא יכולה לעשות את זה היא שצביר זעיר זה

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

בסרטן למעשה מוצף על-ידי אפנני נוירונים רבים.

You heard about neuromodulators earlier.

שמעתם על אפנני נוירונים קודם לכן.

There are more neuromodulators

יש יותר אפנני נוירונים

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

שמשנים, שמעצבבים מבנה זה מאשר למעשה נוירונים במבנה,

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

והם מסוגלים להפיק מערכת מסובכת של תבניות.

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

וזוהי העבודה של איב מרדר ועמיתיה הרבים

who've been studying this fascinating system

שכבר למדו את המערכת המרתקת הזו

that show how a smaller cluster of neurons

שמראה כיצד אשכול קטן יותר של נוירונים

can do many, many, many things

יכול לעשות הרבה, הרבה, הרבה דברים

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

בגלל אפנני נוירונים שיכולים לקרות על בסיס של רגע לרגע.

So this is basically multiplexing in time.

אז זה הוא בעצם ריבוב בזמן.

Imagine a network of neurons with one neuromodulator.

תארו לעצמכם רשת נוירונים עם אפנן נוירוני אחד.

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

אתם בוחרים מערכת אחת של תאים כדי לבצע סוג אחד של התנהגות,

another neuromodulator, another set of cells,

מאפנן עצב אחר, קבוצה אחרת של תאים,

a different pattern, and you can imagine

תבנית אחרת, ואתם יכולים לדמיין

you could extrapolate to a very, very complicated system.

אתם יכולים לגדל מערכת מאד,מאד מסובכת..

Is there any evidence that flies do this?

האם יש ראיות שזבובים עושים את זה?

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

ובכן, במשך שנים רבות במעבדה שלי ובמעבדות אחרות ברחבי העולם,

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

אנחנו עוסקים בלמידת התנהגויות בסימולטורים תעופתיים קטנים.

You can tether a fly to a little stick.

ניתן לרתום זבוב למקל קטן.

You can measure the aerodynamic forces it's creating.

ניתן למדוד את הכוחות האווירודינמיים שהוא יוצר.

You can let the fly play a little video game

ניתן לתת לזבוב לשחק משחק וידאו קטן

by letting it fly around in a visual display.

על-ידי כך שמאפשרים לו לעוף בתצוגה חזותית.

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

אז הרשו לי להראות לכם רצף קטן זעיר של זה.

Here's a fly

הנה זבוב

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

ומראה אינפרא-אדום גדול של הזבוב בסימולטור טיסה,

and this is a game the flies love to play.

וזה משחק שהזבובים אוהבים לשחק.

You allow them to steer towards the little stripe,

מאפשרים להם לנווט לכיוון פס קטן,

and they'll just steer towards that stripe forever.

הם פשוט ינווטו לכיוון הרצועה הזו לנצח.

It's part of their visual guidance system.

זה חלק ממערכת ההנחיה החזותית שלהם.

But very, very recently, it's been possible

אבל מאוד מאוד לאחרונה, התאפשר

to modify these sorts of behavioral arenas for physiologies.

לשנות מיני זירות התנהגותיות אלו לפיסיולוגיות.

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

אז זוהי ההכנה של אחד הפוסט-דוקטורט הקודמים שלי,

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

גבי מימון, שנמצא כעת ברוקפלר, פיתח,

and it's basically a flight simulator

וזה למעשה סימולטור טיסה

but under conditions where you actually can stick an electrode

אבל בתנאים שניתן למעשה לשתול אלקטרודה

in the brain of the fly and record

במוח הזבוב ולהקליט

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

על פי נוירון שמזוהה גנטית במוחו של הזבוב.

And this is what one of these experiments looks like.

וכך נראה אחד מהניסויים האלה.

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

זה היה רצף שנלקח מפוסט-דוקטורט אחר במעבדה,

Bettina Schnell.

בטינה שנל.

The green trace at the bottom is the membrane potential

המעקב הירוק בתחתית הוא פוטנציאל הממברנה

of a neuron in the fly's brain,

של נוירון במוח של הזבוב,

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

ותראו שהזבוב מתחיל לעוף, והזבוב למעשה

controlling the rotation of that visual pattern itself

שולט בסיבוב של התבנית החזותית עצמה

by its own wing motion,

על-ידי תנועת הכנף שלו,

and you can see this visual interneuron

ואתם יכולים לראות את תא הנוירון המתווך החזותי הזה

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

מגיב לתבנית של תנועת הכנף כשהזבוב עף.

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

אז בפעם הראשונה אנו למעשה כבר היינו מסוגלים להקליט

from neurons in the fly's brain while the fly

מנוירונים במוח של הזבוב בעודו

is performing sophisticated behaviors such as flight.

מבצע התנהגויות מתוחכמות כמו טיסה.

And one of the lessons we've been learning

אחד הלקחים שכבר למדנו

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

הוא שהפיזיולוגיה של התאים שכבר למדנו

for many years in quiescent flies

במשך שנים רבות בזבובים במנוחה

is not the same as the physiology of those cells

אינו זהה לפיזיולוגיה של תאים אלה

when the flies actually engage in active behaviors

כאשר הזבובים למעשה עסוקים בהתנהגויות פעילות

like flying and walking and so forth.

כמו טיסה והליכה, וכן הלאה.

And why is the physiology different?

ומהי הסיבה שהפיזיולוגיה שונה?

Well it turns out it's these neuromodulators,

ובכן מסתבר שאלה הם אפנני הנוירונים

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

בדיוק כמו אפנני העצבים בצביר הזעיר שבסרטנים.

So here's a picture of the octopamine system.

אז הנה תמונה של מערכת האוקטופמין.

Octopamine is a neuromodulator

אוקטופמין הוא אפנן נוירוני

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

שנראה שהוא משחק תפקיד חשוב בטיסה ובהתנהגויות אחרות.

But this is just one of many neuromodulators

אבל זה רק אחד מתוך אפנני נוירון רבים

that's in the fly's brain.

שבמוחו של הזבוב.

So I really think that, as we learn more,

אז אני באמת חושב, שככל שאנו לומדים יותר,

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

ילך ויתברר שכל המוח של הזבוב

is just like a large version of this stomatogastric ganglion,

הוא בדיוק כמו גרסה גדולה של צביר סטומטוגסטרי זה,

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

וזו אחת הסיבות מדוע הוא יכול לעשות כל כך הרבה עם כל כך מעט נוירונים.

Now, another idea, another way of multiplexing

עכשיו, עוד רעיון, דרך נוספת לריבוב

is multiplexing in space,

היא ריבוב בחלל,

having different parts of a neuron

שיש בו חלקים שונים של נוירון

do different things at the same time.

לעשות דברים שונים באותו זמן.

So here's two sort of canonical neurons

אז הנה סוג של שני נוירונים קאנוניים

from a vertebrate and an invertebrate,

של בעלי חוליות, ושל חסרי חוליות,

a human pyramidal neuron from Ramon y Cajal,

נוירון פירמידלי אנושי מרמון וקז'אל,

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

ותא אחר מימין, תא עצב מתווך בלתי ממסמר

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

וזוהי העבודה של ווטסון אלן ומלקולם בורווז מלפני שנים רבות,

and Malcolm Burrows came up with a pretty interesting idea

ומלקולם בורוז בא עם רעיון מעניין למדי

based on the fact that this neuron from a locust

שהתבסס על העובדה שנוירון זה של ארבה

does not fire action potentials.

אינו מצית פוטנציאל פעולה.

It's a non-spiking cell.

זהו תא בלתי ממסמר.

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

אז לתא אופייני, כמו הנוירונים במוחנו,

has a region called the dendrites that receives input,

יש אזור שנקרא הדנדריטים שמקבל קלט,

and that input sums together

וקלט זה מסכם יחד

and will produce action potentials

וייצר פוטנציאלי פעולה

that run down the axon and then activate

שרצים מטה באקסון ולאחר מכן מפעילים

all the output regions of the neuron.

את כל אזורי הפלט של הנוירון.

But non-spiking neurons are actually quite complicated

אבל נוירונים בלתי ממוסמרים הינם למעשה מסובכים למדי

because they can have input synapses and output synapses

כי יכולים להיות להם סינפסות קלט או סינפסות פלט

all interdigitated, and there's no single action potential

כולם משולבים ואין פוטנציאל של פעולה בודדת

that drives all the outputs at the same time.

שמוביל את כל כל תוצרי הפלט באותו זמן.

So there's a possibility that you have computational compartments

אז יש אפשרות שיש לכם תאים חישוביים

that allow the different parts of the neuron

שמאפשרים לחלקים השונים של הנוירון

to do different things at the same time.

לעשות דברים שונים באותו זמן.

So these basic concepts of multitasking in time

אז מושגי יסוד אלה של ריבוי משימות בזמן

and multitasking in space,

וריבוי משימות בחלל,

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

לדעתי אלה הם דברים שהם נכונים גם במוחנו,

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

אבל אני חושב שהחרקים הם המאסטרים האמיתיים של זה.

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

אז אני מקווה שתחשבו מעט אחרת על חרקים בעתיד,

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

וכפי שאמרתי כאן למעלה, בבקשה חישבו לפני שאתם חובטים בהם.

(Applause)

(מחיאות כפיים)