Для стабильного полета плодовые мушки чувствуют каждое взмаха крыла

Чтобы стабилизировать полет, плодовые мушки (Drosophila) определяют ориентацию своего тела при каждом взмахе крыла — примерно один раз в 4 миллисекунды.

Этот вывод был сделан физиками из Корнеллского университета под руководством профессора физики и инженерной механики Ц. Джейн Ван на основе вычислительного анализа свободного полета. Исследование, соавтором которого является Сонг Чанг, Ph.D. '13, было опубликовано онлайн в Proceedings of the National Academy of Sciences 21 июля.

Ученые начали с вопроса, с какой скоростью и частотой модель плодовой мушки должна чувствовать и действовать, чтобы сохранять равновесие в воздухе. Это привело к гипотезе о частоте сенсорного восприятия мухи, а также к предсказанию о функции одной из ее мышц.

У плодовых мух 17 пар управляющих мышц, соединенных с крыльями, и все они играют роль в механизме полета. Точную роль каждой мышцы во время свободного полета определить сложно, как и наблюдать крошечные изменения во время сложного движения крыльев.

Однако с помощью вычислительного моделирования и анализа исследователи подошли к проблеме иначе. Они изучают, как быстро и как часто насекомое должно действовать для создания подъемной силы и стабильности, исходя не из изучения отдельных нейронов и мышц, а из рамок макроскопических физических законов.

Объединив результаты вычислений с предыдущими данными о записях активности мотонейронов, исследователи предложили конкретную нейронную схему, ответственную за контроль устойчивости полета.

Исследование вносит вклад в общую цель Ван — понимание эволюции полета и роли таких физических законов, как гидродинамика, в поведении живых организмов.

Предложенные рамки для этого моделирования и алгоритма управления применимы и к изучению других летающих объектов, как естественных, так и созданных человеком.

Статья называется "Predicting Fruit Fly's Sensing Rate With Insect Flight Simulations". Исследование поддержано Национальным научным фондом (NSF).