Nieuw onderzoek onthult hoe fruitvliegen precieze visuele prestaties behouden bij veranderend licht.
AmsterdamWetenschappers van de Johannes Gutenberg Universiteit Mainz hebben vooruitgang geboekt in het begrijpen van hoe fruitvliegen scherp blijven zien, zelfs wanneer het licht voortdurend verandert. Ze hebben zenuwnetwerken en processen ontdekt die ervoor zorgen dat deze insecten variaties in licht correct kunnen waarnemen, zelfs onder onstabiele lichtomstandigheden. Dit onderzoek is van groot belang voor het inzicht in hoe visuele waarneming bij fruitvliegen werkt en kan ook waardevol zijn voor andere dieren die afhankelijk zijn van hun zicht voor hun navigatie.
De studie onderzocht fruitvliegen, in het bijzonder Drosophila melanogaster, die ogen hebben opgebouwd uit 800 kleine onderdelen genaamd ommatidia. Om goed te kunnen zien, moeten de vliegen zich aanpassen aan verschillende lichtniveaus, maar hun fotoreceptoren kunnen dit niet zelfstandig. Professor Marion Silies en haar team ontdekten dat Drosophila een "gain control"-proces gebruikt na de fotoreceptoren. Dit helpt de vliegen om duidelijk te zien, vooral wanneer iets snel van lichte naar donkere gebieden beweegt.
Hun onderzoek leverde meerdere belangrijke resultaten op:
De identificatie van celtypen betrokken bij stabiele contrastresponsen, specifiek twee synapsen achter de fotoreceptoren. De rol van Dm12-cellen in het samenvoegen van luminantiesignalen over een bepaalde straal. Een computationeel model voorspelt de optimale straal voor achtergrondluminantie.
Dit onderzoek helpt ons te begrijpen hoe insecten zien en geeft aanwijzingen over hoe het gezichtsvermogen bij zoogdieren, waaronder mensen, zou kunnen functioneren. Omdat zoogdieren vergelijkbare hersenstructuren hebben, kan dit de basisprincipes van het zicht in verschillende soorten verklaren.
Deze bevindingen kunnen helpen om navigatiesystemen op basis van camera's in zelfrijdende auto's te verbeteren. Momenteel maken deze systemen vooral gebruik van radar of lidar om met verschillende lichtomstandigheden om te gaan. Door te leren van hoe levende wezens hun zicht aanpassen aan veranderend licht, kunnen we mogelijk betere en betrouwbaardere kunstmatige visiesystemen bouwen, wat de technologie voor autonome voertuigen zou kunnen versterken.
De studie onderzoekt de samenwerking tussen biologie en technologie, en laat zien dat we onze technologie kunnen verbeteren door van de natuur te leren. Door te begrijpen hoe organismen zoals fruitvliegjes complexe visuele taken uitvoeren, kunnen we betere hulpmiddelen voor visuele verwerking ontwikkelen in onze verbonden wereld.
De studie is hier gepubliceerd:
http://dx.doi.org/10.1038/s41467-024-52724-5en de officiële citatie - inclusief auteurs en tijdschrift - is
Burak Gür, Luisa Ramirez, Jacqueline Cornean, Freya Thurn, Sebastian Molina-Obando, Giordano Ramos-Traslosheros, Marion Silies. Neural pathways and computations that achieve stable contrast processing tuned to natural scenes. Nature Communications, 2024; 15 (1) DOI: 10.1038/s41467-024-52724-5
Deel dit artikel