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

Translator: Joseph Geni Reviewer: Joanna Pietrulewicz

Translator: Joseph Geni Reviewer: Thu Ha Tran

Greg Gage: Nếu tôi yêu cầu bạn nghĩ về một động vật săn mồi hung hãn,

bạn có thể nghĩ đến sư tử,

và với tất cả các kĩ năng săn mồi tuyệt vời mà sư tử có,

chúng vẫn chỉ thành công 20% trong việc bắt được bữa ăn của mình.

Một trong những kẻ đi săn thành công nhất

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

trong thế giới động vật sẽ rất bất ngờ:

you'd probably think of a lion,

đó là chuồn chuồn.

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

Chuồn chuồn là kẻ tiêu diệt ruồi,

và khi chúng thấy con mồi nhỏ hơn

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

chúng có khoảng 97% cơ hội bắt được bữa ăn của mình.

Now, one of the most successful hunters

Và đó là khi đang bay.

nhưng bằng cách nào một loại côn trùng nhỏ lại chính xác như thế?

in the entire animal kingdom is surprising:

the dragonfly.

Trong tập này, chúng ta sẽ nhìn thấy

Now, dragonflies are killer flies,

cách não bộ chuồn chuồn được chuyên biệt để trở thành kẻ giết chóc

and when they see a smaller fly,

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

[DIY Khoa học thần kinh]

And this is in mid-flight.

But how can such a small insect be so precise?

Vậy điều gì làm chuồn chuồn là một trong những kẻ săn giỏi nhất

In this episode, we're going to see

trong thế giới động vật?

Đầu tiên, đó là đôi mắt.

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

Thị lực của chúng gần 360 độ.

Thứ hai là đôi cánh.

[DIY Neuroscience]

Với sự kiểm soát đôi cánh riêng biệt,

chuồn chuồn có thể di chuyển chính xác mọi hướng.

So what makes the dragonfly one of the most successful predators

Nhưng bí mật thật sự để chuồn chuồn thành công

in the animal kingdom?

là cách não bộ của chúng kết hợp nguồn thông tin phức tạp

One, it's the eyes.

It has near 360-degree vision.

Two, the wings.

giữa đôi mắt và cánh

và biến việc đi săn thành một phản xạ đơn giản.

With individual control of its wings,

the dragonfly can move precisely in any direction.

Để nghiên cứu chúng, Jaimie tốn rất nhiều thời gian

But the real secret to the dragonfly's success

kết nối với chuồn chuồn.

Bạn cần những gì cho thí nghiệm này?

is how its brain coordinates this complex information

Jaimie Spahr: Đầu tiên, bạn cần chuồn chuồn.

between the eyes and the wings

Oliver: Bạn cần một lồng lưới thép để bắt chúng.

and turns hunting into a simple reflex.

JS: Càng nghiên cứu chuồn chuồn, tôi càng sợ hãi chúng.

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

socializing with dragonflies.

Chúng thật sự đáng sợ, đặc biệt khi nhìn dưới kính hiển vi.

What do you need to do your experiments?

Chúng có hàm trên rất sắc, nhìn chung khá hung dữ,

Jaimie Spahr: First of all, you need dragonflies.

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

tôi đoán nó giúp đỡ chúng trở thành kẻ săn mồi giỏi.

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

GG: Để biết được điều gì diễn ra trong bộ não của chuồn chuồn

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

khi chúng thấy con mồi,

chúng ta sẽ nghe lén một cuộc nói chuyện

They have really sharp mandibles, are generally pretty aggressive,

giữa đôi mắt và đôi cánh.

Và để làm như thế, chúng ta cần gây mê chúng trên băng

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

và đảm bảo bảo vệ đôi cánh của chúng để có thể thả chúng ra sau đó.

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

Não của chúng cấu tạo bởi các tế bào chuyên biệt gọi là các neuron

when it sees a prey,

we're going to eavesdrop in on a conversation

between the eyes and the wings,

và các neuron thần kinh cho phép chuồn chuồn

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

nhìn và di chuyển nhanh chóng.

Mỗi neurons hình thành các mạch bằng cách kết nối với nhau

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

thông qua các dây tí hon, dài gọi là sợi trục.

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

và các neuron giao tiếp thông qua các sợi trục bằng điện.

and these neurons are what allow the dragonfly

Chúng ta sẽ đặt các dây kim loại hoặc các điện cực nhỏ lên chuồn chuồn,

to see and move so quickly.

The individual neurons form circuits by connecting to each other

dọc các đường của sợi trục

và điều này rất tuyệt vời.

via long, tiny threads called axons

Ở chuồn chuồn, chỉ có 16 neuron,

and the neurons communicate over these axons using electricity.

có tám neuron trên mỗi mắt,

báo với đôi cánh chính xác mục tiêu ở đâu.

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

Chúng tôi đặt các điện cực do đó có thể ghi lại từ các neuron

along the axon tracks,

kết nối mắt với đôi cánh của chúng.

and this is what's really cool.

Bắt cứ khi nào thông điệp được truyền từ mắt sang cánh,

In the dragonfly, there's only 16 neurons;

điên cực sẽ chặn cuộc hội thoại này bằng cách tạo nên các dòng diện,

that's eight per eye

that tell the wings exactly where the target is.

và khuếch đại chúng lên.

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

Giờ chúng ta có thể nghe và nhìn chúng dưới dạng tần số,

that connect the eyes to the wings.

thứ mà chúng ta gọi là tiềm năng hành động.

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

Bây giờ hãy lắng nghe.

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

Ngay bây giờ, chúng ta có chuồn chuồn lật ngược,

do đó nó đang nhìn xuống phía mặt đất.

and it amplifies it.

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

Chúng ta sẽ đi bắt con mồi, hoặc đôi khi được gọi là mục tiêu.

which we also call an action potential.

Trường hợp này, mục tiêu sẽ là một con ruồi giả.

Now let's listen in.

Right now, we have the dragonfly flipped upside down,

Chúng ta sẽ di chuyển nó vào tầm nhìn của chuồn chuồn.

so he's looking down towards the ground.

(Kêu vo vo)

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

Ồ!

Nhìn kìa.

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

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

Nhìn vào nó, nhưng nó chỉ trong một hướng.

(Buzzing)

Ồ, đúng rồi!

Oh!

Bạn không thấy tần số khi tôi tiến về trước,

Oh, look at that.

nhưng sẽ thấy tất cả khi tôi quay lại.

Trong thí nghiệm của chúng tôi,

ta có thể thấy rằng các neuron của chuồn chuồn

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

phát sáng khi ta di chuyển mục tiêu chỉ theo một hướng.

Oh, yes!

Vậy tại sao lại thế?

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

Nhớ rằng tôi đã nói chuồn chuồn

but they're all when I come back.

có thị lực gần 360 độ.

In our experiments,

Có một phần của mắt gọi là hố võng mạc

we were able to see that the neurons of the dragonfly

và đây là phần có thị lực nhạy bén nhất.

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

Và bạn có thể coi nó như là máy ngắm của chúng.

Now, why is that?

Remember when I said that the dragonfly

Nhớ khi tôi nói với bạn chuồn chuồn kiểm soát chính xác từng cánh của nó chứ?

had near 360-degree vision.

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

Khi chuồn chuồn nhìn thấy con mồi, chúng đưa mục tiêu vào tầm ngắm

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

và dọc theo các sợi trục chúng chỉ gửi tín hiệu cho các neuron

and you can think of it as its crosshairs.

kiểm soát phần liên quan đôi cánh

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

điều đó cần để giữ chuồn chuồn nhắm vào mục tiêu.

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

Vậy nên nếu con mồi ở phía trái của chuồn chuồn,

thì chỉ có các neuron đang kéo cánh ở phía trái được phát sáng.

and along its axons it sends messages only to the neurons

Và nếu con mồi di chuyển sang phía phải của chúng,

that control the parts of the wings

that are needed to keep that dragonfly on target.

các neuron tương tự là không cần thiết, vậy nên chúng giữ yên tĩnh.

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

Và chuồn chuồn tăng tốc về phía con mồi

ở một góc cố định được truyền đạt bởi đường dẫn chéo tới đôi cánh,

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

và sau đó bùm, bữa tối đây rồi.

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

Tất cả xảy ra trong nửa giây, và chuồn chuồn không cần cố gắng gì,

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

gần như phản xạ.

And the dragonfly speeds toward the prey

Và cả quá trình vô cùng hiệu quả này

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

được gọi là sự cố định.

and then boom, dinner.

Nhưng có một câu chuyện nữa cho quá trình này.

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

Chúng ta đã thấy neuron phản xạ với sự chuyển động

nhưng bằng cách nào chuồn chuồn biết đó thật sự là con mồi?

It's almost like a reflex.

And this whole incredibly efficient process is called fixation.

Đây là vấn đề về kích thước.

Hãy cho chúng thấy một loạt dấu chấm.

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, yeah!

JS : Yeah, nó thích cái này.

GG: Trong các kích thước,

chúng ta thấy rằng chuồn chuồn phản ứng với mục tiêu nhỏ mạnh hơn mục tiêu lớn.

Nói cách khác, chuồn chuồn được thiết lập để săn bắt những con ruồi nhỏ

Oh, yeah!

hơn là thứ lớn hơn nhiều, như chim.

JS: Yeah, it prefers that one.

GG: Out of all the sizes,

Và ngay khi nó nhận ra thứ gì đó nhìn giống con mồi,

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

chú ruồi tội nghiệp đó chỉ có vài giây còn lại để sống.

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

Hôm nay ta đã thấy cách não bộ chuồn chuồn làm việc

khiến chúng thành sát thủ hiệu quả.

versus something much larger, like a bird.

Và hãy biết ơn rằng chúng ta không sống vào 300 triệu năm trước

And as soon as it recognizes something as prey,

that poor little fly only has seconds to live.

khi mà chuồn chuồn có kích thước của mèo.

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.