Исследование киборгов-жуков позволило изучить свободный полёт насекомых

Исследование киборгов-насекомых, проведённое инженерами Калифорнийского университета в Беркли и Наньянского технологического университета (NTU), позволило получить новые данные о мышце, используемой жуками для точных поворотов.

Установив на спинки гигантских цветочных жуков (Mecynorrhina torquata) крошечные компьютеры с беспроводными радиопередатчиками и записывая нейромышечные данные во время свободного полёта, учёные установили, что мышца, известная своей ролью в складывании крыльев, также критически важна для управления поворотом. Затем эта информация была использована для повышения точности дистанционно управляемых поворотов жуков.

Исследование, опубликованное 16 марта в журнале Current Biology, демонстрирует потенциал беспроводных сенсоров в биологических исследованиях. Эта работа также может привести к созданию инструментов для поисково-спасательных операций в зонах, слишком опасных для человека.

Ключевая мышца для управления

Учёные выяснили, что мышца третьего аксиллярного склерита (3Ax) в сочленении крыльев жука играет ключевую роль в его способности поворачивать влево или вправо.

"С 1800-х годов считалось, что эта мышца жуков функционирует исключительно для складывания крыльев. Наша беспроводная система позволяет регистрировать нейромышечные движения в естественном свободном полёте, и теперь мы видим, что эта мышца также используется для поворотов", — сказал ведущий автор исследования Хиротака Сато.

Функцию этой мышцы проверили, стимулируя её во время полёта для получения более контролируемых градуированных поворотов, чем в предыдущих версиях киборга-жука.

Технология и эксперимент

• Объект исследования: Гигантские цветочные жуки, длиной около 6 см и весом 8 г.
• "Рюкзак": Состоит из микроконтроллера, встроенного беспроводного приёмопередатчика и шести электродов, подключённых к оптическим долям мозга и летательным мышцам жука.
• Питание: Микролитиевая батарея на 3.9 В.
• Вес системы: 1–1.5 г.

Во время испытательных полётов сигналы передавались на "рюкзак" каждую миллисекунду, давая жукам команды взлететь, повернуть, зависнуть. Жуки летали свободно, но в закрытом помещении с восемью камерами для захвата движения в 3D.

"Наши открытия о летательной мышце позволили нам впервые продемонстрировать более высокий уровень контроля над свободно летающими жуками. Это отличное партнёрство между инженерией и наукой", — сказал главный исследователь проекта Мишель Махарбиз.