Tänään tarinoin kontukimalaisten (Bombus terrestris) kyvystä havaita ympäristöstään kohteita, jotka kuvioinniltaan sulautuvat taustaansa. Lähteeni on Mertesin ja kolleegoiden nyt jo hieman vanha, mutta aivan kelpo artikkeli, jonka viite löytyy tekstin lopusta.
Kontukimalaisia löytynee Pohjanmaalta korkeintaan "tuontityövoimana". Biologisessa tutkimuksessa ne ovat kuitenkin suosittuja, eikä vähiten siitä syystä, että pesiä voi tilata laboratorioon samoilta toimittajilta, jotka myyvät niitä myös kasvihuoneille pölyttäjiksi. Kimalaiset ovat oppivaisia otuksia, ja ruoan avulla niitä voi kouluttaa tekemään yhtä ja toista tutkijalle hyödyllistä. Tässä tapauksessa kimalaiset opetettiin suunnistamaan läpinäkyvälle ruokintapisteelle keinotekoisia maamerkkejä käyttäen.
 |
| Kontukimalainen (Bombus terrestris) lehmuksen kukassa. Kuva: Ivar Leidus / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0), Wikimedia Commons. |
Seuraavaksi tutkija videoi ruokintapisteen sijaintia opettelevan kimalaisen lentoradan (orientaatiolento) ja koosti siitä kolmiulotteisen mallin. Mallista selviää mm. se, mihin kimalainen on milläkin ajanhetkellä katsonut ja sakkadit ja intersakkadit erottuvat toisistaan selvästi. Yksi orientaatiolennoista kuvattuna vihreillä, kimalaisen katseen suuntaa kuvaavilla viivoilla, on esitetty alla olevan kuvan A-paneelissa. Mallin perusteella voidaan koostaa kimalaiselle sen ikiomasta orientaatiolennosta elokuva, jossa suunnistustehtävää voidaan vaikeuttaa. Tämä onnistuu vaikka naamioimalla maamerkit taustaan sulautuvalla "maastokuviolla" tai muuttamalla ennestään kuviollinen taustamaisema tasaisen harmaaksi. Näin saadaan aikaan joukko ärsykkeitä, joiden ominaisuudet kuten kontrasti ja kohteiden reunojen selkeys vaihtelevat. Kimalainen saa katsella elokuvaa virtuaalitodellisuudessa kokeen seuraavassa vaiheessa.
Mesipistiäiset käyttävät visuaalista liikkeenhavainnointikykyään monenlaisten toimintojen suorittamiseen, kuten etäisyyksien arviointiin, laskeutumiseen ja pesän tai ruokintapisteen tuntomerkkien opetteluun. Liikkeeseen reagoivia hermosoluja löytyy heti verkkosilmän "alapuolella" aivoissa sijaitsevista näköaistikeskuksista (engl. optic lobes). Eräs näistä solutyypeistä on nimeltään lobulan laajakulmasolu, LWC. Jos LWC-soluun tuikkaa terävän, lasikapillaarista valmistetun elektrodin, voi sen avulla kuunnella solun vasteita erilaisiin näköärsykkeisiin. LWC-solujen kalvojännite vähenee, eli kalvo depolarisoituu, kun solu havaitsee liikettä yhteen suuntaan ja kasvaa, eli kalvo hyperpolarisoituu, vasteena vastakkaissuuntaiseen liikkeeseen. LWC-solujen vasteet kimalaisen omaan elokuvaan kertovat siis tämän solun reaktioista eri tavalla näkyviin maamerkkeihin, ja auttavat selvittämään, mihin asioihin näkökentän alueella liikkuvissa kohteissa tämä solutyyppi kiinnittää huomiota.
 |
Kuvan saa suuremmaksi klikkaamalla. A: Kimalaisen lentorata orientaatiolennon aikana. Vihreät viivat osoittavat kimalaisen katseen suuntaa kussakin videon yksittäisessä kuvassa ja nuoli osoittaa lennon suunnan. Taustalla kuvakaappaus videosta, jossa näkyvät kolme lieriötä ovat maamerkit ja kimalaisen lentoradan lähtöpisteen kohdalla heikosti erottuva ympyrä on ruokintapiste. B ja D: Vertailu yhden solun vasteista kolmeen eri ärsykkeeseen. Punaiset viivat: solun vaste silloin, kun maamerkit ovat yksivärisiä maastokuvioista taustaa vasten. Musta: vaste, kun maamerkit on poistettu videosta kokonaan. Sininen: vaste, kun maamerkit on päällystetty samalla maastokuviolla kuin tausta. Orientaatiolennon sakkadivaiheet on erotettu kuvaajissa harmaalla varjostuksella. C: Kimalaisen pään eli katseen suunta eri sakkadien aikana. Kuvaajan osoittaessa ylös pää on kääntyneenä vasempaan ja alas, oikeaan. Lähde: Mertes et al. 2014 Front. Behav. Neurosci 8:335. |
Solujen vasteissa niin virtuaalisten sakkadien kuin intersakkadienkin aikana näkyy, milloin maamerkki on osunut solun näkökenttään. Tämä kertoo tutkijalle, että LWC-solut välittävät aivoille tietoa kimalaista ympäröivästä tilasta ja siinä olevista kiinteistä kohteista. Yllä olevan kuvan paneeleista B ja D voidaan huomata, että intersakkadien aikana maamerkkien pintakuviointi ei juuri vaikuta solun vasteisiin: valkoisella pohjalla olevat eri väriset viivat ovat lähes päällekkäin. Sakkadien aikana eroja kuitenkin löytyy, kuten huomaamme verratessamme samoja viivoja harmaalla pohjalla. Tärkeintä kuitenkin on, että vasteita on löytyy molempien vaiheiden aikana, eli LWC-solu havaitsee maamerkit aina kun ne sattuvat sen näkökenttään. Todennäköisesti tämä johtuu liikeparallaksista, eli lähellä olevien kohteiden suhteellisesti nopeammasta liikkeestä näkökentän läpi verrattuna taustaan.
Sakkadien aikana kimalainen näyttää siis hankkivan tietoa ympäröivien kohteiden ominaisuuksista kuten pinnan kuvioista tai rakenteesta, ja intersakkadien aikana sille selviää kohteiden sijainti ympäröivässä maisemassa. Eli lyhyesti, vaikka pukeutuisit täysin taustaasi sulautuvaan maastopukuun, kimalaiset havaitsisivat sinut silti kolmiulotteisena kohteena taustaa vasten! Eri asia tietysti on, olisivatko kimalaiset alunperinkään kiinnostuneet sinusta röllipuvussasi.
Lähde:
Mertes, M., Dittmar, L., Egelhaaf, M. & Boeddeker, N. (2014) Visual motion-sensitive neurons in the bumblebee brain convey information about landmarks during a navigational task. Frontiers in Behavioral Neuroscience 8:335. doi 10.3389/fnbeh.2014.00335
Ei kommentteja:
Lähetä kommentti