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

Translator: Joseph Geni Reviewer: Joanna Pietrulewicz

Tradutor: Nadia Tira Revisora: Margarida Ferreira

Greg Gage: Se pensarem num animal que é um assassino feroz,

talvez pensam num leão,

Mas, apesar de todas as qualidades predatórias que um leão tem,

ele só tem cerca de 20% de sucesso a apanhar uma presa.

Um dos caçadores mais bem sucedidos

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

em todo o reino animal é uma surpresa:

you'd probably think of a lion,

é a libelinha.

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

As libelinhas são insetos assassinos,

quando veem uma mosca pequena,

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

têm cerca de 97% de hipóteses de a apanhar para uma refeição.

Now, one of the most successful hunters

Isto, enquanto voam.

Mas como pode um inseto tão pequeno ser tão exato?

in the entire animal kingdom is surprising:

the dragonfly.

Neste episódio vamos ver

Now, dragonflies are killer flies,

como o cérebro da libelinha é altamente especializado para um assassino mortal.

and when they see a smaller fly,

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

[Neurociência Caseira]

And this is in mid-flight.

But how can such a small insect be so precise?

O que torna a libelinha um dos predadores mais bem sucedidos

In this episode, we're going to see

de todo o reino animal?

Número um, os seus olhos.

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

Tem uma visão de 360 graus.

Número dois, as asas.

[DIY Neuroscience]

Com um controlo independente das asas,

a libelinha pode mover-se com precisão em qualquer direção.

So what makes the dragonfly one of the most successful predators

Mas o segredo do sucesso da libelinha

in the animal kingdom?

é a forma como o cérebro coordena a complexa informação

One, it's the eyes.

It has near 360-degree vision.

Two, the wings.

entre os olhos e as asas

o que torna a caçada num simples reflexo.

With individual control of its wings,

the dragonfly can move precisely in any direction.

Para estudar isto, Jamie tem passado muito tempo

But the real secret to the dragonfly's success

a socializar com as libelinhas.

O que precisas para as tuas experiências?

is how its brain coordinates this complex information

Jamie Spahr: Primeiro, precisamos de libelinhas.

between the eyes and the wings

Oliver: Tenho uma rede para apanhar libelinhas.

and turns hunting into a simple reflex.

JS: Quanto mais trabalho com elas, mais medo me metem.

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

socializing with dragonflies.

São muito assustadoras, sobretudo vistas ao microscópio.

What do you need to do your experiments?

Têm mandibulas muito afiadas, e são muito agressivas,

Jaimie Spahr: First of all, you need dragonflies.

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

o que as ajuda a serem boas predadoras.

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

GG: Para perceber o que se passa no cérebro de uma libelinha

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

quando vê uma presa,

vamos ouvir uma conversa

They have really sharp mandibles, are generally pretty aggressive,

entre os olhos e as asas dela.

Para isso, precisamos de a anestesiar com gelo

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

e de proteger as asas dela para depois podermos libertá-la.

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

O cérebro da libelinha é feito de células especializadas chamadas neurónios,

when it sees a prey,

we're going to eavesdrop in on a conversation

between the eyes and the wings,

Estes neurónios são o que permite à libelinha

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

ver e mover-se tão depressa.

Os neurónios formam circuitos ao conectarem-se uns ao outros

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

através de uns fios pequenos e compridos chamados axónios.

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

Os neurónios comunicam através destes axónios usando eletricidade.

and these neurons are what allow the dragonfly

Vamos colocar na libelinha pequenos fios de metal, ou elétrodos,

to see and move so quickly.

The individual neurons form circuits by connecting to each other

ao longo dos axónios.

Isto é mesmo interessante.

via long, tiny threads called axons

A libelinha só tem 16 neurónios

and the neurons communicate over these axons using electricity.

— oito em cada olho —

que dizem às asas exatamente onde está o alvo.

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

Colocámos os elétrodos de modo a poder gravar a partir dos neurónios

along the axon tracks,

que conectam os olhos às asas.

and this is what's really cool.

Quando uma mensagem passa do olho para a asa,

In the dragonfly, there's only 16 neurons;

os nossos elétrodos intercetam a conversa sob a forma de corrente elétrica,

that's eight per eye

that tell the wings exactly where the target is.

e amplificam-na.

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

Agora podemos ouvi-la e vê-la sob a forma de um pico,

that connect the eyes to the wings.

a que chamamos potencial de ação.

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

Vamos ouvir.

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

Neste momento, temos a libelinha virada de cabeça para baixo,

por isso está a olhar para o chão.

and it amplifies it.

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

Vamos usar uma presa, ou aquilo a que, por vezes, chamamos de alvo.

which we also call an action potential.

Neste caso, o alvo vai ser uma mosca falsa.

Now let's listen in.

Right now, we have the dragonfly flipped upside down,

Vamos movê-la até ao campo de visão da libelinha.

so he's looking down towards the ground.

(Zumbido)

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

Oh!

Olhem para isto.

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

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

Olhem para isto, mas é apenas numa direção.

(Buzzing)

Oh, sim!

Oh!

Não vemos nenhuns picos quando avançamos,

Oh, look at that.

mas estão lá quando recuamos.

Nas nossas experiências,

víamos que os neurónios da libelinha se acendiam

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

quando mudávamos o alvo para uma direção mas não para a outra.

Oh, yes!

Porque será?

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

Lembram-se quando eu disse que a libelinha

but they're all when I come back.

tinha uma visão de quase 360 graus?

In our experiments,

Bem, há uma parte do olho chamada fóvea

we were able to see that the neurons of the dragonfly

que é a parte com maior acuidade visual.

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

Podem pensar nessa parte como uma mira.

Now, why is that?

Remember when I said that the dragonfly

Lembram-se quando vos disse que ela tinha controlo independente sobre as asas?

had near 360-degree vision.

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

Quando a libelinha vê a sua presa, aponta a sua mira para ela

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

e, pelos seus axónios, manda mensagens apenas para os neurónios

and you can think of it as its crosshairs.

que controlam as partes das asas

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

necessárias para manter a libelinha na mira.

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

Assim, se a presa está à esquerda da libelinha,

só disparam os neurónios responsáveis por controlar a asa esquerda.

and along its axons it sends messages only to the neurons

Se a presa se movimentar para a direita da libelinha,

that control the parts of the wings

that are needed to keep that dragonfly on target.

esses neurónios não são precisos por isso ficam quietos

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

Quando a libelinha avança para a presa num ângulo fixo,

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

isso é comunicado pela mira para as asas.

Depois bum! jantar.

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

Tudo isto acontece numa fração de segundos e não custa nada à libelinha.

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

É quase como um reflexo.

And the dragonfly speeds toward the prey

Este processo incrivelmente eficiente chama-se fixação.

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

and then boom, dinner.

Mas há mais uma história neste processo.

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

Vimos como os neurónios reagem a movimentos,

mas como é que a libelinha sabe que aquilo é mesmo uma presa?

It's almost like a reflex.

And this whole incredibly efficient process is called fixation.

O tamanho é importante.

Vamos mostrar à libelinha uma série de pontos.

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.

Oh, sim!

JS: Sim, ela prefere aquele.

GG: De todos os tamanhos,

descobrimos que a libelinha prefere alvos mais pequenos do que maiores.

Por outras palavras, a libelinha foi programada para caçar moscas pequenas

Oh, yeah!

e não uma coisa maior, como um pássaro.

JS: Yeah, it prefers that one.

GG: Out of all the sizes,

Assim que reconhece algo como uma presa,

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

essa pequena mosca só tem segundos para viver.

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

Hoje vimos como funciona o cérebro de uma libelinha

que a transforma numa assassina eficaz.

versus something much larger, like a bird.

Ainda bem que não vivemos há 300 milhões de anos

And as soon as it recognizes something as prey,

that poor little fly only has seconds to live.

quando as libelinhas eram do tamanho de gatos.

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.