Onderzoekers van de Johns Hopkins University ontdekten precies hoe spinnen webben bouwen door nachtzicht en kunstmatige intelligentie te gebruiken om elke beweging van alle acht poten te volgen en vast te leggen terwijl spinnen in het donker werkten.

Hun creatie van een webbouw-handleiding of algoritme brengt nieuw inzicht in hoe wezens met hersenen slechts een fractie van de grootte van die van een mens in staat zijn om structuren van zulke elegantie, complexiteit en geometrische precisie te creëren. De bevindingen, die nu online beschikbaar zijn, zullen worden gepubliceerd in het novembernummer van Current Biology.

"Ik raakte voor het eerst geïnteresseerd in dit onderwerp toen ik met mijn zoon aan het vogelen was. Na het zien van een spectaculair web dacht ik: 'als je naar een dierentuin gaat en een chimpansee dit ziet bouwen, zou je denken dat het een geweldige en indrukwekkende chimpansee is.' Nou, dit is nog indrukwekkender omdat het brein van een spin zo klein is en ik gefrustreerd was dat we niet meer wisten over hoe dit opmerkelijke gedrag ontstaat, " zei hoofdauteur Andrew Gordus, een gedragsbioloog van Johns Hopkins. "Nu hebben we de volledige choreografie voor webbuilding gedefinieerd, wat nog nooit is gedaan voor dierenarchitectuur met zo'n fijne resolutie."

Webspinnen die blindelings bouwen met alleen het tastgevoel, fascineren mensen al eeuwenlang. Niet alle spinnen bouwen webben, maar degenen die dat wel doen, behoren tot een subgroep diersoorten die bekend staan om hun architectonische creaties, zoals nestbouwende vogels en kogelvissen die bij het paren uitgebreide zandcirkels maken.

De eerste stap om te begrijpen hoe de relatief kleine hersenen van deze dierenarchitecten hun bouwprojecten op hoog niveau ondersteunen, is het systematisch documenteren en analyseren van het gedrag en de motorische vaardigheden die erbij betrokken zijn, iets wat tot nu toe nooit is gedaan, vooral vanwege de uitdagingen bij het vastleggen en vastleggen van de handelingen, zei Dr. Gordus.

Hier bestudeerde zijn team een gehakte orbwever, een spin die inheems is in het westen van de Verenigde Staten en klein genoeg is om comfortabel op een vingertop te zitten. Om de spinnen te observeren tijdens hun nachtelijke webbouwwerk, ontwierp het lab een arena met infraroodcamera's en infraroodlicht. Met die opzet hielden ze elke nacht zes spinnen in de gaten en registreerden ze terwijl ze webben bouwden. Ze volgden de miljoenen individuele beenbewegingen met machine vision-software die speciaal was ontworpen om ledemaatbewegingen te detecteren.

"Zelfs als je het filmt, is dat veel poot om te volgen, over lange tijd, bij veel individuen," zei hoofdauteur Abel Corver, een promovendus die webvorming en neurofysiologie bestudeert. "Het is gewoon te veel om elk frame door te nemen en de beenpunten met de hand te annoteren, dus hebben we machine vision-software getraind om de houding van de spin frame voor frame te detecteren, zodat we alles konden documenteren wat de poten doen om een heel web te bouwen."

Ze ontdekten dat het webmaken van gedragingen bij spinnen behoorlijk vergelijkbaar is, zozeer zelfs dat de onderzoekers het deel van een web waarop een spin werkte konden voorspellen door alleen de positie van een poot te zien.

"Zelfs als de uiteindelijke structuur iets anders is, zijn de regels die ze gebruiken om het web te bouwen hetzelfde," zei Dr. Gordus. "Ze gebruiken allemaal dezelfde regels, wat bevestigt dat de regels in hun hersenen zijn gecodeerd. Nu willen we weten hoe die regels op neuronenniveau worden gecodeerd."

Toekomstig werk voor het lab omvat experimenten met geestverruimende medicijnen om te bepalen welke circuits in de hersenen van de spin verantwoordelijk zijn voor de verschillende stadia van webbouw.

"De spin is fascinerend," zei Dr. Corver, "want hier heb je een dier met een brein dat gebaseerd is op dezelfde fundamentele bouwstenen als het onze, en dit werk kan ons aanwijzingen geven over hoe we grotere hersensystemen kunnen begrijpen, inclusief mensen, en ik vind dat erg spannend."

De studie bevestigt dat hersengrootte niet altijd gelijk is aan het intelligentie- of capaciteitsniveau van een dier. Dit wijst op een anomalie van de menselijke geest die wetenschappelijk onderzoek niet kan aanwijzen.

Je geest bevat een dimensie die niet begrepen of ontdekt kan worden door enig proces of experiment dat de wetenschap kent. Dit cruciale onderdeel—deze ene vitale SLEUTEL—ontsluit het enorme verschil tussen mensen en dieren.

Begrijp deze sleutel door What Science Will Never Discover About Your Mind te lezen.