Чувствительные сенсоры на крыльях летучих мышей управляют их точным полетом

Исследователи впервые показали, что летучие мыши летают с поразительной точностью благодаря высокочувствительным тактильным сенсорам на крыльях, которые реагируют даже на малейшие изменения воздушного потока.

Ученые из Университета Джонса Хопкинса, а также Колумбийского университета и Университета Мэриленда определили, как осязание играет ключевую роль в машущем полете. В статье, опубликованной 30 апреля в журнале Cell Reports, они показывают, как сенсорные рецепторы в крыльях летучей мыши отправляют информацию о воздушном потоке нейронам в мозге, позволяя животному вносить мгновенные корректировки в управление полетом.

"До сих пор никто не исследовал сенсоры на крыле летучей мыши, которые позволяют ему быть чем-то большим, чем пропеллер, ласт, крыло самолета или любой простой аэродинамический профиль", — сказала нейробиолог Синтия Ф. Мосс, один из старших авторов работы. — "Эти результаты могут в более широком смысле объяснить, как организмы используют осязание для управления движением".

Команда изучала большую бурую летучую мышь, распространенный вид в Северной Америке. Летучие мыши — единственные млекопитающие, способные к настоящему машущему полету, достигая скоростей от 7 до 20 миль в час с маневренностью, которую люди могут только мечтать воспроизвести.

Ключевые открытия:

• На крыльях обнаружен массив сенсорных рецепторов, многие из которых сгруппированы у основания крошечных волосков, покрывающих конечности. Это расположение тактильных клеток (окончаний Руффини и клеток Меркеля) позволяет летучей мыши во время полета ощущать изменения воздушного потока, когда воздух шевелит волоски.
• При стимуляции этих волосков короткими воздушными импульсами нейроны в первичной соматосенсорной коре мозга мыши реагировали точно синхронизированными, но редкими всплесками активности. Это говорит о том, что данная нейронная схема помогает управлять полетом на высокой скорости.
• Иннервация крыльев (распределение и снабжение нервов) у летучих мышей отличается от таковой у других млекопитающих. Нейроны в коже крыла были связаны не только с верхними отделами спинного мозга (как типично для передних конечностей), но и с нижними отделами, которые обычно иннервируют только туловище животного. Это дает ключ к пониманию эволюционного формирования крыльев.

Эти результаты закладывают основу для понимания того, как летучие мыши используют сенсорную информацию для точного полета в темноте и поимки добычи в воздухе. По словам исследователей, эта информация в конечном итоге может помочь в проектировании летательных аппаратов, которые лучше преодолевают препятствия, ощущая и адаптируясь к воздушной турбулентности.