Des chercheurs documentent chaque étape de la construction d’une toile d’araignée –


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  • Des chercheurs de l’Université Johns Hopkins ont découvert précisément comment les araignées construisent des toiles en utilisant la vision nocturne et l’intelligence artificielle pour suivre et enregistrer chaque mouvement des huit pattes pendant que les araignées travaillaient dans l’obscurité.

    Leur création d’un livre de jeu ou d’un algorithme de création de sites Web apporte une nouvelle compréhension de la façon dont des créatures dotées d’un cerveau d’une fraction de la taille d’un humain sont capables de créer des structures d’une telle élégance, complexité et précision géométrique. Les résultats, désormais disponibles en ligne, devraient être publiés dans le numéro de novembre de Biologie actuelle.

    “Je me suis d’abord intéressé à ce sujet alors que j’étais en train d’observer les oiseaux avec mon fils. Après avoir vu une toile spectaculaire, je me suis dit:” si vous alliez dans un zoo et voyiez un chimpanzé construire cela, vous penseriez que c’est un chimpanzé incroyable et impressionnant “. Eh bien, c’est encore plus étonnant parce que le cerveau d’une araignée est si petit et j’étais frustré que nous n’en sachions pas plus sur la façon dont ce comportement remarquable se produit », a déclaré l’auteur principal Andrew Gordus, biologiste du comportement à Johns Hopkins. “Maintenant, nous avons défini l’ensemble de la chorégraphie pour la création de sites Web, ce qui n’a jamais été fait pour une architecture animale à une résolution aussi fine.”

    Les araignées qui tissent des toiles et qui construisent aveuglément en utilisant uniquement le sens du toucher fascinent les humains depuis des siècles. Toutes les araignées ne construisent pas de toiles, mais celles qui le font font partie d’un sous-ensemble d’espèces animales connues pour leurs créations architecturales, comme les oiseaux constructeurs de nids et les poissons-globes qui créent des cercles de sable élaborés lors de l’accouplement.

    La première étape pour comprendre comment le cerveau relativement petit de ces architectes animaliers soutient leurs projets de construction de haut niveau, est de documenter et d’analyser systématiquement les comportements et les habiletés motrices impliqués, ce qui n’a jamais été fait jusqu’à présent, principalement en raison des défis de la capture et enregistrer les actions, a déclaré Gordus.

    Ici, son équipe a étudié un tisserand d’orbe hérissé, une araignée originaire de l’ouest des États-Unis qui est assez petite pour s’asseoir confortablement sur le bout d’un doigt. Pour observer les araignées pendant leur travail nocturne de construction de toiles, le laboratoire a conçu une arène avec des caméras infrarouges et des lumières infrarouges. Avec cette configuration, ils ont surveillé et enregistré six araignées chaque nuit pendant qu’ils construisaient des toiles. Ils ont suivi les millions d’actions individuelles des jambes avec un logiciel de vision industrielle conçu spécifiquement pour détecter les mouvements des membres.

    “Même si vous l’enregistrez sur vidéo, cela représente beaucoup de étapes à suivre, sur une longue période, pour de nombreux individus”, a déclaré l’auteur principal Abel Corver, un étudiant diplômé qui étudie la création de sites Web et la neurophysiologie. « C’est tout simplement trop de parcourir chaque image et d’annoter les points des jambes à la main. Nous avons donc formé un logiciel de vision industrielle pour détecter la posture de l’araignée, image par image, afin que nous puissions documenter tout ce que les jambes font pour créer une toile entière. »

    Ils ont découvert que les comportements de fabrication de toiles sont assez similaires entre les araignées, à tel point que les chercheurs ont pu prédire la partie d’une toile sur laquelle une araignée travaillait simplement en voyant la position d’une jambe.

    “Même si la structure finale est un peu différente, les règles qu’ils utilisent pour construire le Web sont les mêmes”, a déclaré Gordus. “Ils utilisent tous les mêmes règles, ce qui confirme que les règles sont codées dans leur cerveau. Maintenant, nous voulons savoir comment ces règles sont codées au niveau des neurones.”

    Les travaux futurs du laboratoire comprennent des expériences avec des médicaments psychotropes pour déterminer quels circuits dans le cerveau de l’araignée sont responsables des différentes étapes de la construction de la toile.

    “L’araignée est fascinante”, a déclaré Corver, “parce qu’ici vous avez un animal avec un cerveau construit sur les mêmes blocs de construction fondamentaux que le nôtre, et ce travail pourrait nous donner des indices sur la façon dont nous pouvons comprendre les systèmes cérébraux plus larges, y compris les humains, et je pense que c’est très excitant.

    Les auteurs incluent également Nicholas Wilkerson, ancien étudiant de premier cycle de Hopkins et étudiant actuellement diplômé à l’Atlantic Veterinary College, et Jeremy Miller, étudiant diplômé à Johns Hopkins.

    Le travail a été soutenu par le programme de bourses de recherche d’études supérieures de la National Science Foundation et la subvention R35GM124883 des National Institutes of Health.

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par Université Johns Hopkins. Original écrit par Jill Rosen. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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