数百年来，只凭触觉、盲目织网的蜘蛛一直令世人着迷。
在一项近期研究中，研究人员观察了一只夜间织网的刺网蛛。
他们利用专门用于检测肢体运动的人工智能机器视觉软件，追踪数百万次单独的腿部动作，以监测蜘蛛如何织网。
研究人员利用夜视技术和人工智能，追踪并记录蜘蛛在黑暗中工作时八条腿的每一个动作，从而精确发现了蜘蛛织网的方式。
他们编制出一套织网指南或算法，从而更深入地了解脑容量只有人类一小部分的生物，如何能够创造出如此优雅、复杂且几何精确的结构。
“我们已经描绘出织网的完整动作编排……”
“我最初对这个话题产生兴趣，是和儿子一起观鸟时。看到一张壮观的蜘蛛网后，我想：‘如果你去动物园，看到黑猩猩在织网，你会觉得那真是一只了不起、令人印象深刻的黑猩猩。’而蜘蛛织网更加令人惊叹，因为蜘蛛的大脑非常小。我很遗憾我们对这种非凡行为是如何发生的了解不够多，”论文资深作者、约翰斯·霍普金斯大学行为生物学家安德鲁·戈杜斯说。
“现在，我们已经描绘出织网的完整动作编排，织网此前从未有人以如此精细的分辨率，对任何动物的建筑行为进行过这样的研究。”
数百年来，只凭触觉、盲目织网的蜘蛛一直令世人着迷。并非所有蜘蛛都会织网，但会织网的蜘蛛属于以建筑作品闻名的动物群体之一，例如筑巢的鸟类，以及交配时会筑造精美沙圈的河豚。
戈杜斯说，要了解这些动物建筑师相对较小的大脑如何支撑高水平的建造项目，第一步是系统记录并分析相关行为和运动技能。直到现在，这项工作尚未开展，主要是因为捕捉和记录这些动作颇具挑战。
在这项发表于《当代生物学》的研究中，戈杜斯及其团队研究了一只刺网蛛。这种蜘蛛原产于美国西部，体型小到可以稳稳地停在指尖上。
为了观察蜘蛛夜间织网，实验室设计了一个配备红外摄像机和红外灯的实验场地。借助这套设备，他们每晚监测并记录六只蜘蛛织网的过程。他们追踪数百万次单独的腿部动作，使用的是机器视觉软件，该软件专门用于检测肢体运动。
“即使录下视频，也有太多腿需要追踪，还要持续很长时间，并覆盖许多个体，”论文第一作者、研究蜘蛛织网和神经生理学的研究生阿贝尔·科弗说。
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“逐帧查看并手动标注腿部位置实在太费事了，所以我们训练了机器视觉软件，逐帧检测蜘蛛的姿势，这样就能记录蜘蛛织成整张网时腿部所做的一切。”
他们发现，织网行为在不同蜘蛛之间非常相似，以至于研究人员只需观察一条腿的位置，就能预测蜘蛛当时在织网的哪个部分。
“即使最终结构略有不同，它们织网时遵循的规则也是一样的，”戈杜斯说。“它们都遵循相同的规则，这证实这些规则编码在它们的大脑中。现在我们想知道，这些规则是如何在神经元层面编码的。”
实验室未来的研究将包括使用改变精神状态的药物开展实验，以确定蜘蛛大脑中的哪些神经回路负责织网的不同阶段。
“蜘蛛很迷人，”科弗说，“因为它的大脑和我们自己的大脑一样，都是由相同的基本构件组成的。这项研究或许能为我们理解更大的脑系统（包括人类大脑）提供线索，我觉得这非常令人振奋。”
其他共同作者来自大西洋兽医学院和约翰斯·霍普金斯大学。美国国家科学基金会和美国国立卫生研究院为这项研究提供了支持。
