Новое понимание поведения мух может найти применение в робототехнике и общественной безопасности

В статье, опубликованной в Current Biology, профессор Флорис ван Брёгель и постдок С. Дэвид Ступски из Университета Невады в Рино объяснили, почему мухи кружат в неподвижном воздухе. Их ответ может стать ключом к созданию роботизированных систем для отслеживания утечек химических веществ.

Проблема и подход

Учёные столкнулись с фундаментальной проблемой: в естественных условиях ветер и запах невозможно контролировать независимо. Чтобы её решить, они использовали оптогенетику — метод, позволяющий дистанционно активировать "обонятельные" нейроны на антеннах летающих плодовых мух с помощью света. Это позволило создавать мухам идентичные виртуальные запаховые ощущения в разных ветровых условиях.

Открытие нового поведения

Было известно, что при ветре мухи используют стратегию "челнок и бросок" (cast and surge): они движутся против ветра, обнаружив запах, и начинают зигзагообразный поиск (челнок), потеряв его. Однако оставалось неизвестным, как насекомые ищут источник запаха в неподвижном воздухе (например, в кухне).

Эксперименты выявили второе автоматическое поведение — "погружение и круг" (sink and circle). Оно включает снижение высоты и повторяющиеся быстрые повороты в одном направлении. Мухи выполняют это врождённое движение ещё более последовательно и повторяемо, чем стратегию для ветра.

Значение открытия

Самое интересное, что летающие мухи способны оценивать условия ветра (его наличие и направление) до того, как применят подходящую для этих условий стратегию поиска. Это контекстно-зависимое поведение, а не просто запрограммированная реакция на запах.

Это знание потенциально можно применить для обучения более сложных алгоритмов запахообнаруживающих дронов, чтобы эффективно находить источники химических утечек.