Jak je Steph Curry jako netopýr

Včera v noci dokončil Stephen Curry ze Golden State Warriors pravidelnou basketbalovou sezónu se 402 třemi ukazateli, daleko zastiňoval kohokoli jiného. Je také jedním z nejlepších v NBA při asistencích, včetně přihrávek bez vzhledu.

Na mezinárodním kongresu neuroetologie před dvěma týdny v uruguayském Montevideu zahájil svou prezentaci David Omer z Weizmann Institute of Science v Izraeli videoklipem, ve kterém Steph Curry, driblující směrem ke koši, přesně přihrál spoluhráči několik stop přímo za ním. Jak to Curry dělá?

Možná nebudeme schopni zjistit, co se děje v Curryho mozku, ale ukázalo se, že netopýři dělají něco podobného.

Netopýři nehrají basketbal. Ale mnoho netopýrů žije a létá ve skupinách a sledují ostatní netopýry, i když je nevidí. (A ano, netopýři vidí, i když mnoho druhů je lépe slyšitelných.) Omer spolu s Nachumem Ulanovským a Liorou Lasem cvičili egyptské kalony, aby zůstali v klidu a přitom sledovali dráhu letu jiného netopýra, i když ten druhý netopýr se pohybuje mimo své zorné pole. Když to netopýři dělají, mohou být nervové buňky (neurony) v jejich mozku monitorovány pomocí malých elektrod, které bezdrátově přenášejí signály neuronu.

Pomocí tohoto nastavení zjistili, že v části netopýřího mozku (hipokampu) jsou nervové buňky, které signalizují (vypalováním akčních potenciálů nebo hrotů), kdykoli je druhý netopýr na konkrétním místě. Různé neurony střílejí na různých místech ve vesmíru, takže společně tato skupina neuronů sleduje, kde je druhý netopýr.

V dalším rozhovoru z Ulanovského laboratoře na stejném setkání Arseny Finkelstein popsal, jak netopýři také sledují své vlastní umístění ve vesmíru a směr, kterým se pohybují. Jednotlivé neurony v ohni hipokampu rychle stoupají, když je netopýr na určitém místě v místnosti (jiné umístění pro každý neuron). V jiné části mozku netopýra neurony místo toho rychle střílejí, když se netopýr pohybuje určitým směrem. Všechny tyto neurony společně sledují místo a směr netopýra na světě.

Neurony, jako jsou tyto, byly dříve popsány u hlodavců a John O'Keefe, May-Britt Moser a Edvard Moser získali Nobelovu cenu za fyziologii nebo medicínu za rok 2014. Ale výzkum netopýrů jde nad rámec výzkumu hlodavců tím, že ukazuje, že tyto neurony sledují prostor a směr dovnitř 3 rozměry .

Netopýři samozřejmě nejsou známí svou vizí. Jsou lépe známí tím, že používají echolokaci, zvířecí verzi sonaru, k navigaci a chytání hmyzu ve tmě. Mnoho netopýrů vydává velmi vysokofrekvenční zvuky (ultrazvuk, příliš vysoký na to, aby je lidé slyšeli) a pečlivě naslouchají načasování a frekvenci ozvěn. Netopýři, kteří to dělají, jsou menší druhy, které loví hmyz, ne velké netopýry, které jedí ovoce a nektar.

(Kliknutím sem stáhnete animaci skutečné honičky mezi netopýrem a dvěma hmyzy, od Cynthie Mossové a Annemarie Surlykkeové.) Netopýři mohou být pomocí echolokace neuvěřitelně přesní, jak ukázal James Simmons z Brown University - například mohou rozlišovat změnu ve vzdálenosti asi tak malé, jako je průměr buňky!

Jak to dělají? Jejich mozek v podstatě dělá matematiku, jak prokázal výzkum z velké části v laboratoři Nobuo Suga na Washingtonské univerzitě v St. Louis se zaměřením na netopýry knírkové.

Čas potřebný k tomu, aby se zvuk, který vydají, ozvěnou zpět do jejich uší (děleno 2, protože zvuk musí dosáhnout hmyzu a poté se vrátit k netopýru) vynásobený rychlostí zvuku, se rovná vzdálenosti hmyzu. Jednotlivé neurony v jejich mozcích (nejprve ve středním mozku a později v mozkové kůře) prudce stoupají pouze na určitou vzdálenost objektu, a to selektivní reakcí na kombinaci pulzního zvuku následovaného zvukem ozvěny, se zvláštním zpožděním mezi nimi. Neurony, které jsou sousedními sousedi v mozku, střílejí nejvíce pro podobná zpoždění pulzní ozvěny a vytvářejí mapu vzdáleností objektů v mozku.

V jiné části mozku nejrychleji střílejí neurony pro konkrétní rozdíly ve frekvenci mezi pulsem a ozvěnou. Frekvence ozvěny je vyšší, když netopýr letí směrem k hmyzu, kvůli Dopplerovu jevu.

Dopplerův efekt je to, co se stane se zvukem sirény sanitky nebo píšťalky vlaku: jak se pohybuje směrem k vám, zvyšuje se zvuková frekvence nebo výška tónu (protože zvukové vlny jsou komprimovány) a jak se pohybuje od vás, frekvence se snižuje ( protože zvukové vlny jsou natažené). Neurony srovnávající frekvenci umožňují netopýrovi vědět, jak rychle se blíží k hmyzu (jeho relativní rychlost).

Dálkově vyladěné a rychlostně vyladěné neurony v mozku netopýra společně umožňují netopýrovi každou noc vystopovat a nabrat stovky nebo tisíce hmyzu ve tmě, což je výkon, který je možná srovnatelný s basketbalovými schopnostmi Steph Curry.