Michael Dickinson: How a fly flies

Майкл Дикинсон: Как мухи летают

Translator: Joseph Geni Reviewer: Morton Bast

Переводчик: Nadja Cebakovska Редактор: Наталия Пятакова

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

В детстве я смотрел Звёздный путь. Я люблю этот фильм.

Star Trek made me want to see alien creatures,

Это увлечение пробудило во мне желание увидеть инопланетных созданий,

creatures from a far-distant world.

существ из далёких миров.

But basically, I figured out that I could find

В прочем, я понял, что подобных существ

those alien creatures right on Earth.

можно отыскать прямо на нашей планете.

And what I do is I study insects.

И вот я занимаюсь изучением насекомых.

I'm obsessed with insects, particularly insect flight.

Я помешан на насекомых, в особенности на их полёте.

I think the evolution of insect flight is perhaps

Я считаю, что эволюция полёта насекомых, возможно,

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

является одним из наиболее важных событий всей истории развития жизни на Земле.

Without insects, there'd be no flowering plants.

Если бы не было насекомых, то не было бы цветковых растений.

Without flowering plants, there would be no

А не было бы цветковых растений, то не существовало бы

clever, fruit-eating primates giving TED Talks.

и умных, питающихся фруктами приматов, произносящих речи для TED Talks.

(Laughter)

(Смех)

Now,

Итак,

David and Hidehiko and Ketaki

Дэвид и Хидехико и Кетаки

gave a very compelling story about

рассказали захватывающую историю

the similarities between fruit flies and humans,

об общих чертах, присущих как плодовым мушкам, так и людям,

and there are many similarities,

и подобных сходных черт очень много,

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

и поэтому вы можете подумать, что если люди схожи с плодовыми мушками,

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

то их излюбленным действием будет следующее, например...

(Laughter)

(Смех)

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

но в своём выступлении, я хотел бы обратить ваше внимание не на сходства

between humans and fruit flies, but rather the differences,

людей и плодовых мушек, а скорее на различия,

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

и уделить особое внимание типам поведения, в которых, как мне кажется, мушкам нет равных.

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

Итак, я хочу показать вам высокоскоростное видео,

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

7 000 кадров в секунду, на котором запечатлена муха, освещённая инфракрасными лучами,

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

а справа, за пределами экрана, затаился электронный хищник,

that is going to go at the fly.

который собирается напасть на муху.

The fly is going to sense this predator.

Муха чувствует присутствие этого хищника.

It is going to extend its legs out.

Она вытягивает ножки.

It's going to sashay away

Она ускользает от него,

to live to fly another day.

жива-здорова.

Now I have carefully cropped this sequence

Сейчас, я очень аккуратно вырезал именно эту последовательность кадров,

to be exactly the duration of a human eye blink,

продолжительность которых в точности соответствует времени мигания человеческого глаза.

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

Получается, что за тот промежуток времени, за который вы мигнёте,

the fly has seen this looming predator,

муха успела увидеть затаившегося хищника,

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

оценила его расположение, запустила двигательный сценарий, чтобы отлететь от него,

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

со скоростью вращения крыльев 220 раз в секунду.

I think this is a fascinating behavior

Я считаю, что это завораживающее поведение,

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

свидетельствует о том, насколько быстро мозг мухи способен обрабатывать информацию.

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

Теперь о полете — что нужно для того, что бы полететь?

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

Ну что ж, для того чтобы полететь на обычном самолёте,

you need wings that can generate sufficient aerodynamic forces,

нам понадобятся крылья, способные возбудить достаточные аэродинамические силы,

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

двигатель, достаточной мощности, способный выработать энергию для полёта,

and you need a controller,

а так же вам понадобится контроллер,

and in the first human aircraft, the controller was basically

в самых первых самолётах, контроллерами были

the brain of Orville and Wilbur sitting in the cockpit.

умы Орвилла и Вилбера, помещённые в кабину пилота.

Now, how does this compare to a fly?

Теперь посмотрим, как всё это можно соотнести с полётом мухи.

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

В самом начале своей карьеры я потратил кучу времени, пытаясь понять,

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

каким образом крылья насекомого способны выработать достаточную силу, чтобы удержать муху в воздухе.

And you might have heard how engineers proved

Вы, возможно, слышали, что инженеры доказали,

that bumblebees couldn't fly.

что шмели не могут летать.

Well, the problem was in thinking that the insect wings

Их ошибка заключается в неправильном представлении, что крылья насекомых

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

функционируют точно так же как крылья самолёта. Но это не так.

And we tackle this problem by building giant,

Нам удалось решить эту проблему при помощи гигантской,

dynamically scaled model robot insects

динамически подобной модели насекомого-робота,

that would flap in giant pools of mineral oil

машущего крыльями в громадных бассейнах, заполненных минеральными маслами,

where we could study the aerodynamic forces.

за счёт чего мы могли наблюдать за аэродинамическими силами.

And it turns out that the insects flap their wings

И оказалось, что насекомые очень хитро машут

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

собственными крыльями, так что угол набегающего потока настолько велик,

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

что создаёт особую структуру на передней кромке крыла,

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

похожую на вихрь, которую назвали вихрь передней кромки.

and it's that vortex that actually enables the wings

Именно этот вихрь позволяет крыльям

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

генерировать достаточные силы, чтобы удержать насекомое в воздухе.

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

Но на самом деле то, что действительно потрясает воображение —

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

не столько относится к этим интересным особенностям строения крыла.

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

Поражает, то насколько искусен взмах крыла мухи,

which of course ultimately is controlled by the nervous system,

который, в конце концов, контролируется деятельностью нервной системы,

and this is what enables flies to perform

и именно она позволяет мухе выполнять

these remarkable aerial maneuvers.

эти замечательные воздушные манёвры.

Now, what about the engine?

Ну а что на счёт двигателя?

The engine of the fly is absolutely fascinating.

Двигатель мухи просто невероятен.

They have two types of flight muscle:

У них имеется два типа летательных мышц:

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

так называемые силовые мышцы, активируемые за счёт растяжения,

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

это значит, что они активируют себя сами и для их функционирования не требуется

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

контроля со стороны нервной системы при каждом их сокращении.

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

Их задачей является производство огромного количества энергии, необходимого для полёта,

and it fills the middle portion of the fly,

и они заполняют всю среднюю часть туловища мухи,

so when a fly hits your windshield,

поэтому, когда муха ударяется о ветровое стекло вашей машины,

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

вы видите как раз эти силовые мышцы.

But attached to the base of the wing

К основанию крыла также прикреплено

is a set of little, tiny control muscles

множество крошечных контролирующих мышц,

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

которые вовсе не отличаются особой силой, но очень быстры

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

и они способны изменять конфигурацию петли крыла

on a stroke-by-stroke basis,

после каждого взмаха,

and this is what enables the fly to change its wing

и как раз это позволяет мухе изменять положение крыла

and generate the changes in aerodynamic forces

и направление приложения аэродинамических сил,

which change its flight trajectory.

что, в свою очередь, позволяет менять ей траекторию полёта.

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

И, конечно же, роль нервной системы заключается в контроле всех этих процессов.

So let's look at the controller.

Посмотрим на устройство контроллера.

Now flies excel in the sorts of sensors

Мухи отличаются теми типами сенсоров,

that they carry to this problem.

которые используются для решения проблемы полёта.

They have antennae that sense odors and detect wind detection.

У них есть щупальца, которые улавливают запахи и определяют направление ветра.

They have a sophisticated eye which is

У них очень высокоразвитые глаза, которые

the fastest visual system on the planet.

являются самой быстродействующей системой зрительных анализаторов на нашей планете.

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

У них есть ещё одна пара глаз на верхушке головы.

We have no idea what they do.

Мы понятия не имеем, зачем они нужны.

They have sensors on their wing.

У них есть сенсоры на крыльях.

Their wing is covered with sensors, including sensors

Их крылья покрыты сенсорами, включая сенсоры,

that sense deformation of the wing.

способные чувствовать деформацию крыла.

They can even taste with their wings.

Они даже могут чувствовать вкус благодаря крыльям.

One of the most sophisticated sensors a fly has

Самым высокочувствительным сенсором является структура,

is a structure called the halteres.

под названием жужжальца.

The halteres are actually gyroscopes.

Жужжальца по сути представляют собой гироскопы.

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

Эти устройства двигаются вперёд и назад с частотой около 200Гц во время полёта,

and the animal can use them to sense its body rotation

и с их помощью насекомое может ощущать вращение собственного тела

and initiate very, very fast corrective maneuvers.

и запускать чрезвычайно быстрые корректирующие манёвры.

But all of this sensory information has to be processed

Но все эти сенсорные данные требуют обработки

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

мозгом, и да, у мух есть мозг,

a brain of about 100,000 neurons.

мозг, состоящий из около 100 000 нейронов.

Now several people at this conference

Несколько выступающих на этой конференции

have already suggested that fruit flies could serve neuroscience

уже предложили использовать плодовых мушек в нейробиологических исследованиях,

because they're a simple model of brain function.

потому что они представляют собой простую модель мозговой деятельности.

And the basic punchline of my talk is,

Но я хочу перевернуть эти представления

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

вверх тормашками.

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

Я не считаю, что мухи являются простой моделью чего-либо.

And I think that flies are a great model.

Я думаю, что мухи являются великой моделью.

They're a great model for flies.

Они являются великой моделью для самих мух.

(Laughter)

(Смех)

And let's explore this notion of simplicity.

Давайте посмотрим, в чем же заключается эта кажущаяся простота.

So I think, unfortunately, a lot of neuroscientists,

Я думаю, что, к сожалению, многие нейробиологи,

we're all somewhat narcissistic.

отличаются в некотором роде самолюбованием.

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

Когда мы думаем о мозге, то в первую очередь представляем человеческий мозг.

But remember that this kind of brain,

Но учтите, что мозг такого типа,

which is much, much smaller

который намного меньше —

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

вместо 100 млрд нейронов, в нём всего 100 000 нейронов —

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

является наиболее распространённым видом мозга на нашей планете

and has been for 400 million years.

уже 400 миллионов лет.

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

И справедливо ли утверждать, что он отличается простотой устройства?

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

Он, конечно же, проще с точки зрения количества нейтронов,

but is that a fair metric?

но справедливо ли сравнение, основанное на данной системе показателей?

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

Я считаю, что нет.

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

Давайте разберёмся, почему это так. Я считаю, что нам следует сравнивать…

(Laughter) —

(Смех)

we have to compare the size of the brain

Мы должны сравнивать размер мозга

with what the brain can do.

с тем количеством операций, которые он может исполнять.

So I propose we have a Trump number,

К примеру, возьмём число Трампа,

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

где число Трампа — это отношение поведенческого репертуара

behavioral repertoire to the number of neurons in his brain.

этого человека к числу нейронов в его мозге.

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

Теперь рассчитаем число Трампа для плодовой мушки.

Now, how many people here think the Trump number

Теперь, кто из вас считает, что число Трампа

is higher for the fruit fly?

больше у плодовой мушки?

(Applause)

(Аплодисменты)

It's a very smart, smart audience.

Вы очень смышлёная аудитория.

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

Да, в действительности неравенство смещено в эту сторону.

Now I realize that it is a little bit absurd

Я понимаю, что слегка абсурдно

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

сравнивать поведенческий репертуар человека и мухи.

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

Но давайте возьмём другое животное для примера. Вот мышь.

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

У мыши примерно в 1 000 раз больше нейронов по сравнению с мухой.

I used to study mice. When I studied mice,

Я занимался изучением мышей. Когда я изучал мышей,

I used to talk really slowly.

я говорил очень медленно.

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

И тут что-то произошло, когда я начал работать с мухами.

(Laughter)

(Смех)

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

И если сравнить естественный ход развития мух и мышей,

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

то они действительно аналогичны. Им приходилось добывать себе пропитание.

They have to engage in courtship.

Они участвуют в ухаживаниях.

They have sex. They hide from predators.

Они совокупляются. Они прячутся от хищников.

They do a lot of the similar things.

Они делают множество сходных вещей.

But I would argue that flies do more.

Но я утверждаю, что мухи делают намного больше.

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

Так для примера, я покажу вам последовательность кадров,

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

я должен вас предупредить, что многие из этих заключений получены в ходе военных исследований,

so I'm showing this classified sequence

поэтому я покажу вам засекреченную съёмку

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

и вы не должны говорить об этом за пределами данной аудитории. Хорошо?

So I want you to look at the payload

Я хочу, что бы вы посмотрели на отделение груза,

at the tail of the fruit fly.

происходящее с хвоста плодовой мушки.

Watch it very closely,

Смотрите внимательно,

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

и вы поймёте, почему мой 6-летний сын

now wants to be a neuroscientist.

теперь хочет стать нейробиологом.

Wait for it.

Ждём.

Pshhew.

Пшшшу.

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

Ну, теперь по крайней мере, вы согласитесь с тем, что плодовые мушки глупее мышей,

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

но они по интеллекту не уступают голубям. (Смех)

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

Я хочу, что бы вы поняли, что всё дело не только в числах,

but also the challenge for a fly to compute

но и в особенности обрабатывать

everything its brain has to compute with such tiny neurons.

необходимые данные при помощи такого маленького числа нейронов.

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

Здесь представлено красивое изображение зрительного промежуточного нейрона мыши,

that came from Jeff Lichtman's lab,

полученное лабораторией Джеффа Ликмана,

and you can see the wonderful images of brains

и вы можете увидеть прекрасные изображения мозга,

that he showed in his talk.

которые были показаны в ходе его выступления.

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

А здесь, в правом углу, можно видеть,

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

в точно таком же масштабе, зрительный промежуточный нейрон мухи.

And I'll expand this up.

Я увеличу изображение.

And it's a beautifully complex neuron.

Это прекрасный сложный нейрон.

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

Он совсем крошечный, но перед ним стоит множество биофизических задач,

with trying to compute information with tiny, tiny neurons.

которые можно решить путём обработки информации при помощи этих крошечных нейронов.

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

Насколько малыми по размеру могут быть нейроны? Давайте посмотрим на одно интересное насекомое.

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

Оно похоже на муху. У него есть крылья, глаза,

it has antennae, its legs, complicated life history,

щупальца, ножки, сложный жизненный цикл,

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

это паразит, он летает в поисках гусениц,

to parasatize,

на теле которых он паразитирует,

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

и не то чтобы размер его мозга был сопоставим с крупицей соли,

which is comparable for a fruit fly,

а именно таков размер мозга плодовой мушки,

it is the size of a salt grain.

само это насекомое размером с крупицу соли.

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

Здесь представлены другие организмы, обладающие сходными размерами.

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

Это существо размером с туфельку и амёбу,

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

обладает мозгом из 7 000 нейтронов, при этом оно такое маленькое —

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

вы знаете, этих существ ещё называют клеточными телами,

where the nucleus of the neuron is?

где же у них располагаются ядра нейронов?

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

Эти микроорганизмы избавились от них, потому что они занимали слишком много места.

So this is a session on frontiers in neuroscience.

В данной секции речь идёт о до сих пор неисследованных областях нейробиологии.

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

Я утверждаю, что одной из таких областей является изучение работы мозга подобных существ.

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

Давайте рассмотрим данный вопрос. Как можно заставить небольшое количество нейронов делать многое?

And I think, from an engineering perspective,

И я думаю, что с инженерной точки зрения,

you think of multiplexing.

вы подумали бы о мультиплексировании.

You can take a hardware and have that hardware

Мы можем взять аппаратные средства, и с помощью них

do different things at different times,

выполнять различные задачи в разные промежутки времени,

or have different parts of the hardware doing different things.

или же разные элементы аппаратных средств будут выполнять различные операции.

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

Вот те две концепции, которые я хотел бы рассмотреть.

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

И я отнюдь не являюсь автором подобных концепций,

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

данные концепции были разработаны ещё до меня.

And one idea comes from lessons from chewing crabs.

Одна из идей возникла при изучении жевания крабов.

And I don't mean chewing the crabs.

Я не имею в виду поедание крабов.

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

Я вырос в Балтиморе, и отведал их сполна.

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

Речь идёт о том, каким образом крабы пережёвывают пищу.

Crab chewing is actually really fascinating.

Этот процесс пережёвывания действительно очень интересен.

Crabs have this complicated structure under their carapace

У крабов имеется сложная структура, которая расположена под панцирем,

called the gastric mill

её называют желудочной мышцей,

that grinds their food in a variety of different ways.

которая размалывает пищу множеством различных способов.

And here's an endoscopic movie of this structure.

Здесь показана эндоскопическая съёмка данной структуры.

The amazing thing about this is that it's controlled

Наиболее удивительно то, что контроль над этим процессом

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

осуществляется с помощью очень малого набора нейронов — их около двух десятков,

that can produce a vast variety of different motor patterns,

и при этом они могут генерировать огромное разнообразие двигательных паттернов,

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

и они способны на это благодаря этому крошечному нервному узлу,

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

заполненному множеством нейромодуляторов.

You heard about neuromodulators earlier.

Вы уже слышали о нейромодуляторах.

There are more neuromodulators

По сути нейромодуляторов,

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

запускающих, возбуждающих эту структуру, больше чем нейронов в самой этой структуре,

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

и они способны генерировать сложный набор паттернов.

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

Эта работа была проведена Евой Мардер и её многочисленными коллегами,

who've been studying this fascinating system

изучавшими эту чрезвычайно интересную систему,

that show how a smaller cluster of neurons

которая доказывает тот факт, что небольшое скопление нейронов

can do many, many, many things

может выполнять огромное количество действий

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

благодаря процессам нейромодуляции, которые протекают в каждый момент времени.

So this is basically multiplexing in time.

Так что это своего рода мультиплексирование по времени.

Imagine a network of neurons with one neuromodulator.

Представьте себе сеть нейронов с одним нейромодулятором.

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

Вы выбираете один набор клеток для осуществления одного типа поведения,

another neuromodulator, another set of cells,

другой неромодулятор, другой набор клеток,

a different pattern, and you can imagine

другой поведенческий паттерн, и теперь вы можете

you could extrapolate to a very, very complicated system.

экстраполировать данную систему до очень и очень сложной.

Is there any evidence that flies do this?

Существую ли какие-либо свидетельства наличия подобных процессов у мух?

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

Что ж, в течение многих лет моя лаборатория и многие другие лаборатории по всему миру

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

занимались изучением поведения мух с использованием маленьких симуляторов полёта.

You can tether a fly to a little stick.

Можно привязать муху к крошечной палочке.

You can measure the aerodynamic forces it's creating.

Можно измерять создаваемые ей аэродинамические силы.

You can let the fly play a little video game

Мы позволяем мухе сыграть в небольшую электронную игру,

by letting it fly around in a visual display.

при этом она будет облетать экран дисплея.

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

Перед вами крошечный отрезок этого эксперимента.

Here's a fly

Вот муха

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

и инфракрасное представление мухи в симуляторе полётов,

and this is a game the flies love to play.

а вот игра, в которую любит играть муха.

You allow them to steer towards the little stripe,

Мы позволяем ей двигаться в направлении маленькой полосочки,

and they'll just steer towards that stripe forever.

и так она может двигаться в этом направлении вечно.

It's part of their visual guidance system.

Это элемент её системы визуального неведения.

But very, very recently, it's been possible

Но совсем недавно стало возможным

to modify these sorts of behavioral arenas for physiologies.

смоделировать подобные поведенческие сцены с точки зрения физиологии.

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

Это подготовительная работа, осуществлённая одним из моих бывших научных сотрудников

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

Габи Маймон,

and it's basically a flight simulator

в принципе, это и есть симулятор полёта,

but under conditions where you actually can stick an electrode

но особенность заключается в том, что электрод можно закрепить непосредственно

in the brain of the fly and record

в мозге мухи и фиксировать сведения

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

с генетически выявленного нейрона в мозге мухи.

And this is what one of these experiments looks like.

А вот так выглядит один из таких экспериментов.

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

Вот последовательность из исследования ещё одного научного сотрудника из моей лаборатории,

Bettina Schnell.

Беттины Шанел.

The green trace at the bottom is the membrane potential

Зелёная кривая снизу — это мембранный потенциал

of a neuron in the fly's brain,

нейрона в мозге мухи,

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

и можно видеть, что когда муха поднимается в воздух,

controlling the rotation of that visual pattern itself

она на самом деле самостоятельно контролирует вращение этого визуального паттерна

by its own wing motion,

посредством движения собственных крыльев.

and you can see this visual interneuron

И мы можем видеть ответную реакцию зрительного

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

промежуточного нейрона на ход движений крыла во время полёта.

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

Так мы в первый раз смогли считать информацию

from neurons in the fly's brain while the fly

с нейронов мозга мухи во время

is performing sophisticated behaviors such as flight.

осуществления такого сложного типа поведения как полет.

And one of the lessons we've been learning

И одна вещь, которую мы продолжаем изучать в течение многих лет —

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

это то, что физиологические характеристики клеток у мух,

for many years in quiescent flies

находящихся в состоянии покоя,

is not the same as the physiology of those cells

отличаются от подобных характеристик

when the flies actually engage in active behaviors

в случае если муха активна —

like flying and walking and so forth.

летит, ходит и тому подобное.

And why is the physiology different?

Так почему же физиология различается?

Well it turns out it's these neuromodulators,

Оказывается, что эти нейромодуляторы

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

схожи с нейромодуляторами в этом крошечном нервном узле краба.

So here's a picture of the octopamine system.

На рисунке представлена система октопамина.

Octopamine is a neuromodulator

Октопамин — нейромодулятор,

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

который играет важную роль как в процессе полёта, так и для осуществления других поведенческих паттернов.

But this is just one of many neuromodulators

Но это всего лишь один из множества нейромодуляторов,

that's in the fly's brain.

которые присутствуют в мозге мухи.

So I really think that, as we learn more,

Поэтому я думаю, в конечном счёте

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

выяснится, что мозг мухи в целом

is just like a large version of this stomatogastric ganglion,

представляет собой укрупнённую версию ротожелудочного нервного узла,

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

и это ещё одно объяснение как с помощью малого числа нейронов можно сделать так много.

Now, another idea, another way of multiplexing

Теперь, ещё одна идея, другой способ мультиплексирования —

is multiplexing in space,

это мультиплексирование в пространстве,

having different parts of a neuron

когда разные части нейрона

do different things at the same time.

занимаются разными операциями в одно и то же время.

So here's two sort of canonical neurons

Вот два вида канонических нейронов

from a vertebrate and an invertebrate,

у позвоночных и беспозвоночных,

a human pyramidal neuron from Ramon y Cajal,

человеческий пирамидальный нейрон, открытый Рамоном И Кахал,

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

а другая клетка справа, бесспайковый промежуточный нейрон,

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

это работа Алана Уотсона и Малкольма Берроуза, проведённая много лет назад.

and Malcolm Burrows came up with a pretty interesting idea

У Малькольма Берроуза возникла очень интересная идея,

based on the fact that this neuron from a locust

основанная на том факте, что нейрон, принадлежащий саранче,

does not fire action potentials.

не запускает потенциалы действия.

It's a non-spiking cell.

Это бесспайковая клетка.

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

Так любая типовая клетка, такая как нейрон мозга,

has a region called the dendrites that receives input,

обладает областью, называемый дендритом, который служит для получения входных сигналов,

and that input sums together

а сложение этих входных сигналов

and will produce action potentials

и приводит к генерации потенциалов действия,

that run down the axon and then activate

которые передаются аксону и затем запускают

all the output regions of the neuron.

все участки выработки выходных сигналов нейроном.

But non-spiking neurons are actually quite complicated

Но бесспайковые нейроны обладают довольно сложным строением,

because they can have input synapses and output synapses

так как имеют интегрированные входные и выходные синапсы,

all interdigitated, and there's no single action potential

и не имеется единственного потенциала действия,

that drives all the outputs at the same time.

который бы позволил запустить все выходные сигналы единовременно.

So there's a possibility that you have computational compartments

Возможно, имеются вычислительные ячейки,

that allow the different parts of the neuron

которые позволяют отдельным участкам нейрона

to do different things at the same time.

осуществлять различные операции одновременно.

So these basic concepts of multitasking in time

Так эти две фундаментальные концепции многозадачности во времени

and multitasking in space,

и многозадачности в пространстве,

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

как мне кажется, верны и для нашего мозга,

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

но именно насекомые по-настоящему преуспели в этом.

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

Я надеюсь, что теперь вы будете немного иначе воспринимать насекомых,

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

и как написано здесь, пожалуйста, подумайте, прежде чем прихлопните очередное насекомое.

(Applause)

(Аплодисменты)