Ощущение через ноги: что чувствуют и не чувствуют мухи при ходьбе
Исследователи из Боннского института биологии организмов под руководством доктора Брайана Салтина создали компьютерную модель для изучения плодовой мушки Drosophila. Цель — понять, как насекомые с их относительно простой нервной системой координируют множество ног.
Ключевой объект и методы
Исследование сфокусировано на крошечных сенсорных органах возле суставов ног мухи — кампаниформных сенсиллах. Они отвечают за восприятие механического напряжения.
Для создания модели использовали три метода:
- Высокоскоростная съёмка для записи трёхмерного движения ног.
- Обратная кинематика и динамика (партнёры из США) для расчёта сил при шаге.
- Электронная микроскопия для точной геометрии сенсорных органов в масштабе тысячных долей миллиметра.
Данные интегрировали в компьютерную симуляцию, моделирующую деформацию сенсорных органов при движении. Затем смоделированные нагрузки сравнили с известными из литературы пороговыми значениями, необходимыми для активации сенсорных клеток через ионный приток.
Главный вывод
Модель показала, что нагрузки при обычной ходьбе вперёд недостаточно для активации этих сенсорных органов на бёдрах мухи. Это поддерживает альтернативные гипотезы об их активации, например, локальными мышечными силами.
Значение и перспективы
- Исследование важно для нейробиологии и робототехники, так как система мухи — простая модель нейронных процессов.
- Насекомые имеют множество механических сенсоров, и не все они задействуются в каждом действии.
- Модель опубликована как открытый исходный код, что упрощает её применение для других животных и задач.
- Далее команда планирует изучить другие модели поведения (например, ходьбу по потолку) и другие позиции сенсорных органов на ногах и теле насекомых.
Результаты опубликованы в Journal of the Royal Society Interface.