Michael Dickinson: How a fly flies

Translator: Joseph Geni Reviewer: Morton Bast

Vertaald door: Rik Delaet Nagekeken door: Els De Keyser

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

Ik ben opgegroeid met Star Trek. Ik hou van Star Trek.

Star Trek made me want to see alien creatures,

Door Star Trek wilde ik buitenaardse wezens leren kennen.

creatures from a far-distant world.

Wezens uit een verre wereld.

But basically, I figured out that I could find

Maar ik vond buitenaardse wezens op aarde.

those alien creatures right on Earth.

Maar ik vond buitenaardse wezens op aarde.

And what I do is I study insects.

Ik bestudeer insecten.

I'm obsessed with insects, particularly insect flight.

Ik ben geobsedeerd door insecten, en vooral hoe ze vliegen.

I think the evolution of insect flight is perhaps

De evolutie van de insectvlucht is misschien

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

een van de belangrijkste gebeurtenissen in de geschiedenis van het leven.

Without insects, there'd be no flowering plants.

Zonder insecten zouden er geen bloemdragende planten zijn.

Without flowering plants, there would be no

Zonder bloemdragende planten zouden er geen

clever, fruit-eating primates giving TED Talks.

slimme, vruchtenetende primaten zijn om TEDTalks te geven.

(Laughter)

(Gelach)

Now,

David, Takahashi en Ketaki

David and Hidehiko and Ketaki

David, Takahashi en Ketaki

gave a very compelling story about

brachten een zeer overtuigend verhaal

the similarities between fruit flies and humans,

over de gelijkenissen tussen fruitvliegen en de mens.

and there are many similarities,

Er zijn veel overeenkomsten,

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

zodat je zou kunnen denken dat als mensen lijken op fruitvliegjes,

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

het favoriete gedrag van een fruitvlieg bijvoorbeeld dit zou kunnen zijn.

(Laughter)

(Gelach)

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

Ik wil echter niet zozeer de overeenkomsten benadrukken

between humans and fruit flies, but rather the differences,

tussen mens en fruitvliegen, maar eerder de verschillen,

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

en me richten op het gedrag waarin fruitvliegjes uitblinken.

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

Ik toon een hoge-snelheid video-opname

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

van een vlieg met 7000 frames per seconde in infrarood belichting.

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

Aan de rechterkant is buiten beeld een gevaarlijk elektronisch roofdier

that is going to go at the fly.

dat de vlieg bedreigt.

The fly is going to sense this predator.

De vlieg gaat dit roofdier opmerken.

It is going to extend its legs out.

Ze gaat haar poten strekken

It's going to sashay away

en ervandoor gaan

to live to fly another day.

om nog wat langer te leven.

Now I have carefully cropped this sequence

Ik heb deze reeks bijgesneden

to be exactly the duration of a human eye blink,

zodat alles even lang duurt als een menselijke oogwenk.

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

In de tijd om met je ogen te knipperen

the fly has seen this looming predator,

heeft de vlieg de dreigende predator gezien,

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

zijn positie bepaald en een bewegingspatroon gestart om ervan weg te vliegen

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

met een vleugelslag van 220 keer per seconde.

I think this is a fascinating behavior

Dit fascinerende gedrag

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

laat zien hoe snel vliegenhersenen informatie kunnen verwerken.

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

Wat is er nodig om te vliegen?

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

Net als bij menselijke vliegtuigen,

you need wings that can generate sufficient aerodynamic forces,

heb je vleugels nodig die voldoende aërodynamische krachten kunnen genereren.

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

Ook heb je een motor nodig.

and you need a controller,

Eveneens een bestuurder.

and in the first human aircraft, the controller was basically

In het eerste menselijke vliegtuig was die bestuurder

the brain of Orville and Wilbur sitting in the cockpit.

het brein van Orville en Wilbur in de cockpit.

Now, how does this compare to a fly?

Waarin lijkt dit op een vlieg?

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

Een groot deel van mijn vroege carrière was gewijd aan de studie

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

hoe insectenvleugels genoeg kracht genereren om de vlieg in de lucht te houden.

And you might have heard how engineers proved

Misschien heb je ooit gehoord over hoe ingenieurs bewezen

that bumblebees couldn't fly.

dat hommels niet konden vliegen.

Well, the problem was in thinking that the insect wings

Men dacht dat insectenvleugels

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

net als vliegtuigvleugels werkten. Maar dat is niet zo.

And we tackle this problem by building giant,

Wij pakken dit probleem aan

dynamically scaled model robot insects

met dynamisch geschaalde model-robotinsecten

that would flap in giant pools of mineral oil

die ‘vliegen’ in reuzengrote baden van minerale olie.

where we could study the aerodynamic forces.

Zo bestuderen we de aërodynamische krachten.

And it turns out that the insects flap their wings

Het blijkt dat insecten hun vleugels

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

op een zeer slimme manier slaan, met een zeer hoge invalshoek.

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

Dat creëert een structuur aan de voorkant van de vleugel,

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

een beetje tornadoachtige structuur, de voorkantkolk genaamd.

and it's that vortex that actually enables the wings

Die kolk geeft de vleugels

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

genoeg kracht om het dier in de lucht te houden.

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

Het meest fascinerende

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

is niet zozeer dat de vleugel een interessante morfologie heeft.

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

Het knapste is de manier waarop de vlieg haar vleugels beweegt.

which of course ultimately is controlled by the nervous system,

Dat wordt gecontroleerd door het zenuwstelsel.

and this is what enables flies to perform

Daardoor kunnen vliegen

these remarkable aerial maneuvers.

die opmerkelijke luchtmanoeuvres uitvoeren.

Now, what about the engine?

En de motor?

The engine of the fly is absolutely fascinating.

De motor van de vlieg is absoluut fascinerend.

They have two types of flight muscle:

Ze hebben twee soorten vliegspieren:

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

de zogenaamde krachtspieren zijn ‘rek-geactiveerd’.

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

Dat betekent dat ze zichzelf activeren en niet gecontroleerd hoeven te worden

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

op basis van contractie-door-contractie door het zenuwstelsel.

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

Ze zijn gespecialiseerd om het enorme vermogen te genereren nodig voor de vlucht.

and it fills the middle portion of the fly,

Ze beslaan het hele middengedeelte van de vlieg.

so when a fly hits your windshield,

Als een vlieg je voorruit raakt,

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

kijk je eigenlijk tegen die krachtspier aan.

But attached to the base of the wing

Maar aan de basis van de vleugel

is a set of little, tiny control muscles

zit een verzameling van uiterst kleine controlespieren

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

die helemaal niet krachtig zijn, maar wel zeer snel,

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

en in staat om het scharnier van de vleugel opnieuw te configureren

on a stroke-by-stroke basis,

op basis van slag-na-slag.

and this is what enables the fly to change its wing

Dit stelt de vlieg in staat haar vleugel te veranderen

and generate the changes in aerodynamic forces

en de wijzigingen in aërodynamische krachten te genereren

which change its flight trajectory.

die zijn vluchttraject veranderen.

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

De rol van het zenuwstelsel bestaat erin dit alles te sturen.

So let's look at the controller.

Laten we die bestuurder eens bekijken.

Now flies excel in the sorts of sensors

Vliegen blinken uit in de soorten sensoren die ze

that they carry to this problem.

op hun lijf hebben om dit op te lossen.

They have antennae that sense odors and detect wind detection.

Ze hebben antennes die geuren en wind detecteren.

They have a sophisticated eye which is

Ze hebben een verfijnd oog,

the fastest visual system on the planet.

het snelste visuele systeem op de planeet.

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

Ze hebben nog een set ogen boven op hun kop.

We have no idea what they do.

We hebben geen idee wat die doen.

They have sensors on their wing.

Ze hebben sensoren op hun vleugel.

Their wing is covered with sensors, including sensors

Hun vleugel is bedekt met sensoren, waaronder sensoren

that sense deformation of the wing.

die vervorming van de vleugel voelen.

They can even taste with their wings.

Ze kunnen zelfs proeven met hun vleugels.

One of the most sophisticated sensors a fly has

Een van de meest geavanceerde sensoren van een vlieg

is a structure called the halteres.

zijn de halters. Dit zijn gyroscopen.

The halteres are actually gyroscopes.

zijn de halters. Dit zijn gyroscopen.

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

Ze trillen met ongeveer 200 keer per seconde heen en weer tijdens de vlucht.

and the animal can use them to sense its body rotation

Het dier kan ze gebruiken om zijn eigen lichaamsrotatie te voelen

and initiate very, very fast corrective maneuvers.

en heel snel corrigerende manoeuvres op te starten.

But all of this sensory information has to be processed

Maar al deze sensorische informatie moet worden verwerkt

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

door een brein - ja, inderdaad, vliegen hebben een brein -

a brain of about 100,000 neurons.

van ongeveer 100.000 neuronen.

Now several people at this conference

Verschillende mensen hebben hier

have already suggested that fruit flies could serve neuroscience

al gesuggereerd dat fruitvliegjes nuttig kunnen zijn voor de neurowetenschappen

because they're a simple model of brain function.

omdat ze een eenvoudig model voor hersenwerking zijn.

And the basic punchline of my talk is,

In feite kan ik daar niet mee akkoord gaan.

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

In feite kan ik daar niet mee akkoord gaan.

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

Ik denk niet dat ze een eenvoudig model zijn van om het even wat.

And I think that flies are a great model.

Ik denk dat vliegen een geweldig model zijn.

They're a great model for flies.

Maar dan voor vliegen.

(Laughter)

(Gelach)

And let's explore this notion of simplicity.

Laten we dit idee van eenvoud eens nader bekijken.

So I think, unfortunately, a lot of neuroscientists,

Wij neurowetenschappers

we're all somewhat narcissistic.

zijn vaak nogal narcistisch.

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

We denken natuurlijk in de eerste plaats aan onze eigen hersenen.

But remember that this kind of brain,

Maar vergeet niet dat dit soort hersenen,

which is much, much smaller

die veel, veel kleinere hersenen

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

- in plaats van 100 miljard neuronen, hebben ze 100.000 neuronen —

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

de meest voorkomende vorm van hersenen op de planeet zijn,

and has been for 400 million years.

en dat al 400 miljoen jaar lang.

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

Is het dan eerlijk om te zeggen dat ze eenvoudig zijn?

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

Ze hebben minder neuronen,

but is that a fair metric?

maar is dat een eerlijke maatstaf?

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

Ik vind van niet.

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

Ik denk dat we moeten vergelijken...

(Laughter) —

(Gelach)

we have to compare the size of the brain

We moeten de grootte van de hersenen vergelijken

with what the brain can do.

met wat die hersenen aankunnen.

So I propose we have a Trump number,

Ik stel een Trump-getal voor:

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

de verhouding van het gedragsrepertoire van deze man

behavioral repertoire to the number of neurons in his brain.

tot het aantal neuronen in zijn hersenen.

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

We gaan nu het Trump-getal voor de fruitvlieg berekenen.

Now, how many people here think the Trump number

Hoeveel mensen hier schatten het Trump-getal

is higher for the fruit fly?

van de fruitvlieg hoger in?

(Applause)

(Applaus)

It's a very smart, smart audience.

Dit is een zeer, zeer slim publiek.

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

Ja, de ongelijkheid gaat die kant op, denk ik toch.

Now I realize that it is a little bit absurd

Nu realiseer ik me dat het een beetje absurd is

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

om het gedragsrepertoire van een mens met dat van een vlieg te vergelijken.

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

Maar laten we eens een ander dier als voorbeeld nemen. Hier is een muis.

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

Een muis heeft ongeveer 1000 keer zoveel neuronen als een vlieg.

I used to study mice. When I studied mice,

Ik heb muizen bestudeerd.

I used to talk really slowly.

Toen praatte ik echt langzaam.

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

Er gebeurde iets toen ik met vliegen begon te werken.

(Laughter)

(Gelach)

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

De biologie van vliegen en muizen is nogal vergelijkbaar

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

Ze moeten allebei voedsel zoeken.

They have to engage in courtship.

Ze vertonen paringsrituelen.

They have sex. They hide from predators.

Ze hebben seks. Ze verbergen zich voor roofdieren.

They do a lot of the similar things.

Ze doen een heleboel gelijkaardige dingen.

But I would argue that flies do more.

Maar ik zou zeggen dat vliegen meer doen.

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

Ik vertoon een beeldenreeks

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

- een deel van mijn financiering komt van het leger -

so I'm showing this classified sequence

wat ik hier laat zien

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

blijft dus binnenskamers. Oké?

So I want you to look at the payload

Kijk naar de lading

at the tail of the fruit fly.

aan de staart van de fruitvlieg.

Watch it very closely,

Bekijk het nauwlettend

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

en je begrijpt waarom mijn zoon van zes

now wants to be a neuroscientist.

neurowetenschapper wil worden.

Wait for it.

Wacht even.

Pshhew.

Daar.

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

Je zal ten minste moeten toegeven dat als fruitvliegen niet zo slim als muizen zijn,

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

ze toch minstens zo slim als duiven zijn. (Gelach)

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

Ik wil duidelijk maken dat het niet alleen om cijfers gaat

but also the challenge for a fly to compute

maar ook om de uitdaging voor een vlieg

everything its brain has to compute with such tiny neurons.

om alles te berekenen met zo’n kleine neuronen.

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

Dit is een mooi beeld van een visueel interneuron van een muis

that came from Jeff Lichtman's lab,

uit het lab van Jeff Lichtman.

and you can see the wonderful images of brains

Het zijn prachtige beelden van hersenen

that he showed in his talk.

die hij in zijn toespraak toonde.

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

Bovenaan rechts zie je op dezelfde schaal een visueel interneuron van een vlieg.

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

Bovenaan rechts zie je op dezelfde schaal een visueel interneuron van een vlieg.

And I'll expand this up.

Ik vergroot het even.

And it's a beautifully complex neuron.

Het is een mooi complex neuron.

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

Het is zeer klein, en er zijn veel biofysische uitdagingen

with trying to compute information with tiny, tiny neurons.

om informatie te berekenen met zeer kleine neuronen.

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

Hoe klein kunnen neuronen wel zijn? Bekijk dit interessante insect.

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

Het lijkt wat op een vlieg. Het heeft vleugels, ogen,

it has antennae, its legs, complicated life history,

antennes, poten en een ingewikkelde biologie.

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

Het is een parasiet, het moet rondvliegen en rupsen vinden

to parasatize,

om ze te parasiteren.

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

De hersenen van een fruitvlieg

which is comparable for a fruit fly,

zijn zo groot als een zoutkorrel.

it is the size of a salt grain.

Maar dit hele insect is maar zo groot als een zoutkorrel.

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

Hier zie je nog wat organismen van een dergelijke grootte.

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

Dit dier heeft de grootte van een pantoffeldiertje of een amoebe.

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

Zijn brein telt slechts 7000 neuronen.

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

Jullie weten wel dat cellen, ook neuronen,

where the nucleus of the neuron is?

een celkern bevatten.

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

Dit dier heeft geen celkernen omdat ze te veel ruimte in beslag nemen.

So this is a session on frontiers in neuroscience.

Dit gaat dus over de grenzen van de neurowetenschappen.

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

Een grensgebied zou al gaan over erachter komen hoe de hersenen van dat ding werken.

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

Hoe laat je een klein aantal neuronen veel doen?

And I think, from an engineering perspective,

Als ingenieur

you think of multiplexing.

denk je dan aan multiplexen.

You can take a hardware and have that hardware

Je laat de hardware verschillende dingen doen op verschillende tijdstippen,

do different things at different times,

Je laat de hardware verschillende dingen doen op verschillende tijdstippen,

or have different parts of the hardware doing different things.

of je laat verschillende delen van de hardware tegelijkertijd verschillende dingen doen.

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

Deze twee concepten wil ik verkennen.

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

Ik ben daar niet opgekomen.

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

Dat deden anderen al eerder.

And one idea comes from lessons from chewing crabs.

Een idee komt uit de studie van kauwende krabben.

And I don't mean chewing the crabs.

Ik bedoel niet kauwen op krabben.

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

Ik ben opgegroeid in Baltimore, en ik kan zeer, zeer goed op krabben kauwen.

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

Maar ik heb het over krabben die kauwen.

Crab chewing is actually really fascinating.

Het kauwen van krabben is echt fascinerend.

Crabs have this complicated structure under their carapace

Krabben hebben een gecompliceerde structuur onder hun kopborststuk,

called the gastric mill

de ‘maag-molen’ genaamd.

that grinds their food in a variety of different ways.

Die maalt hun voedsel op allerlei manieren.

And here's an endoscopic movie of this structure.

Hier is een endoscopische film van die structuur.

The amazing thing about this is that it's controlled

Het verbazende is dat dit wordt gecontroleerd

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

door een echt klein aantal neuronen, ongeveer twee dozijn neuronen.

that can produce a vast variety of different motor patterns,

Die kunnen een grote verscheidenheid van bewegingen produceren

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

Dat komt omdat dit uiterst kleine ganglion

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

overspoeld wordt door veel verschillende neuronmodulators.

You heard about neuromodulators earlier.

Jullie hebben eerder al over neuronmodulators gehoord.

There are more neuromodulators

Er bestaan meer neuronmodulators

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

die deze neuronen veranderen dan neuronen zelf.

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

Daardoor kunnen ze een gecompliceerde set patronen genereren.

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

Eve Marder en haar collega's

who've been studying this fascinating system

hebben dit fascinerende systeem bestudeerd.

that show how a smaller cluster of neurons

Ze hebben aangetoond hoe een kleinere cluster van neuronen

can do many, many, many things

heel veel dingen kan doen

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

door neuronmodulatie die van moment tot moment kan wijzigen.

So this is basically multiplexing in time.

Dit is in principe multiplexen in de tijd.

Imagine a network of neurons with one neuromodulator.

Stel je een netwerk van neuronen voor met een neuronmodulator.

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

Eén set cellen vertoont één soort gedrag.

another neuromodulator, another set of cells,

Met een andere neuronmodulator en een andere set cellen,

a different pattern, and you can imagine

krijg je een ander gedrag. Je kan je voorstellen

you could extrapolate to a very, very complicated system.

dat je dat kan extrapoleren naar een zeer gecompliceerd systeem.

Is there any evidence that flies do this?

Is er enig bewijs voor dat vliegen dit doen?

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

Vele jaren lang in mijn laboratorium en in andere laboratoria over de hele wereld,

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

hebben we vliegengedrag in kleine vluchtsimulators bestudeerd.

You can tether a fly to a little stick.

Je kunt een vlieg aan een klein stokje vastmaken.

You can measure the aerodynamic forces it's creating.

Je kunt de aërodynamische krachten die ze opwekt, meten.

You can let the fly play a little video game

Je kunt ze een soort videospel laten spelen

by letting it fly around in a visual display.

door ze te laten rondvliegen in een visuele display.

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

Ik laat daar even iets van zien.

Here's a fly

Hier is een vlieg.

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

Je ziet een infrarood beeld van de vlieg in de vluchtsimulator.

and this is a game the flies love to play.

De vliegen zijn gek van dit spelletje.

You allow them to steer towards the little stripe,

Je laat ze zich richten naar de kleine streep

and they'll just steer towards that stripe forever.

en ze zullen altijd naar die streep blijven gaan.

It's part of their visual guidance system.

Het is een deel van hun visuele geleidingssysteem.

But very, very recently, it's been possible

Maar zeer onlangs werd het mogelijk

to modify these sorts of behavioral arenas for physiologies.

dit soort gedragsarena's voor fysiologie te veranderen.

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

Dit is een opstelling van een van mijn vroegere assistenten,

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

Gaby Maimon, nu bij Rockefeller.

and it's basically a flight simulator

Het is eigenlijk een vluchtsimulator

but under conditions where you actually can stick an electrode

maar waarbij je een elektrode

in the brain of the fly and record

in de hersenen van de vlieg kunt steken en signalen registreren

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

van een genetisch geïdentificeerd neuron in de vliegenhersenen.

And this is what one of these experiments looks like.

Zo ziet een van deze experimenten eruit.

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

De opnames gebeurden door een andere assistente,

Bettina Schnell.

Bettina Schnell.

The green trace at the bottom is the membrane potential

De groene lijn onderaan is het membraanpotentiaal

of a neuron in the fly's brain,

van een neuron in de vliegenhersenen.

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

Als de vlieg begint te vliegen,

controlling the rotation of that visual pattern itself

zie je dat ze de rotatie van dat visuele patroon zelf beheert

by its own wing motion,

door haar vleugelbewegingen.

and you can see this visual interneuron

Ook zie je dat het visuele interneuron

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

reageert op het patroon van de vleugelbeweging.

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

Dus waren we voor het eerst in staat om signalen te registreren

from neurons in the fly's brain while the fly

van neuronen in vliegenhersenen

is performing sophisticated behaviors such as flight.

terwijl de vlieg vliegt.

And one of the lessons we've been learning

Het blijkt dat de celfysiologie

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

Het blijkt dat de celfysiologie

for many years in quiescent flies

die vroeger alleen bij vliegen in rust kon worden bestudeerd

is not the same as the physiology of those cells

niet hetzelfde is als de celfysiologie

when the flies actually engage in active behaviors

van vliegen met een actief gedrag

like flying and walking and so forth.

zoals vliegen, lopen enzovoort.

And why is the physiology different?

Waarom is die fysiologie anders?

Well it turns out it's these neuromodulators,

Het blijkt door neuronmodulators

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

net in dat kleine ganglion van de krabben.

So here's a picture of the octopamine system.

Hier een foto van het octopamine-systeem.

Octopamine is a neuromodulator

Octopamine is een neuronmodulator

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

die een belangrijke rol lijkt te spelen bij het vliegen en ander gedrag.

But this is just one of many neuromodulators

Maar dit is maar één van vele neuronmodulators

that's in the fly's brain.

van vliegenhersenen.

So I really think that, as we learn more,

Ik denk dat als we er meer over gaan weten,

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

zal blijken dat de vliegenhersenen

is just like a large version of this stomatogastric ganglion,

een grotere versie van dit stomatogastrisch ganglion zijn.

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

Daarom kan het zo veel met zo weinig neuronen.

Now, another idea, another way of multiplexing

Een andere manier om te multiplexen,

is multiplexing in space,

is ruimtelijk multiplexen:

having different parts of a neuron

verschillende delen van een neuron

do different things at the same time.

verschillende dingen laten doen op hetzelfde moment.

So here's two sort of canonical neurons

Hier zie je twee soorten typische neuronen:

from a vertebrate and an invertebrate,

een van een gewerveld dier en een van een ongewerveld dier.

a human pyramidal neuron from Ramon y Cajal,

Een menselijke piramidale neuron van Ramon y Cajal,

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

en een andere cel rechts, een interneuron zonder uitsteeksels.

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

Dit is het werk van Alan Watson en Malcolm Burrows van vele jaren geleden.

and Malcolm Burrows came up with a pretty interesting idea

Malcolm Burrows kwam met een interessant idee

based on the fact that this neuron from a locust

gebaseerd op het feit dat dit neuron van een sprinkhaan

does not fire action potentials.

geen actiepotentialen afvuurt.

It's a non-spiking cell.

Het is een cel zonder uitsteeksels.

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

Zo een typische cel, zoals de neuronen in onze hersenen,

has a region called the dendrites that receives input,

heeft dendrieten waar signalen binnenkomen.

and that input sums together

Die input wordt gesommeerd

and will produce action potentials

en produceert actiepotentialen

that run down the axon and then activate

langs het axon en activeert de uitvoergebieden van het neuron.

all the output regions of the neuron.

langs het axon en activeert de uitvoergebieden van het neuron.

But non-spiking neurons are actually quite complicated

Maar niet-stekelige neuronen zijn vrij ingewikkeld

because they can have input synapses and output synapses

omdat ze input- en outputsynapsen kunnen hebben

all interdigitated, and there's no single action potential

die met elkaar verstrengeld zijn. Er is dan niet één enkele actiepotentiaal

that drives all the outputs at the same time.

die alle uitgangen op hetzelfde moment aanstuurt.

So there's a possibility that you have computational compartments

Dat opent de mogelijkheid voor computationele compartimenten

that allow the different parts of the neuron

die de verschillende onderdelen van het neuron toelaten

to do different things at the same time.

verschillende dingen te doen op hetzelfde moment.

So these basic concepts of multitasking in time

Ik denk dat deze basisconcepten van multitasking in tijd en in ruimte,

and multitasking in space,

Ik denk dat deze basisconcepten van multitasking in tijd en in ruimte,

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

dingen zijn die ook in onze hersenen gebeuren,

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

maar dat de insecten er de ware meesters in zijn.

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

Ik hoop dat je insecten nu een beetje anders gaat bekijken.

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

Denk asjeblief even na voor je er nog een platslaat.

(Applause)

(Applaus)