Исследование, проведенное Паломой Гонсалес-Беллидо, Мэри Самнер и Тревором Уордиллом из Колледжа биологических наук Университета Миннесоты и Сэмом Фабианом из отделения биоинженерии Имперского колледжа Лондона, сосредоточено на воздушных подвигах миниатюрной мухи-разбойника, известной как комар-людоед. Взрослые особи крошечные, в среднем всего 7 мм в длину. Родом из Северной и Южной Америки, комариный огр известен своей способностью преследовать и захватывать других насекомых в полете с чрезвычайной точностью. Достаточно примечательно, что крошечный мозг этого насекомого может управлять им, чтобы поймать объект в движении. Еще более примечательным является то, что он может в то же время избегать столкновения с препятствиями. Исследователи задались целью выяснить, как крошечная муха сочетает в себе два набора инструкций от мозга к мышцам.

"Хищный образ жизни требует от нервной системы быстрого и точного перемещения, и это давление усиливается у миниатюрных животных, потому что у них меньше нейронов", - сказал Гонсалес-Беллидо, который возглавляет лабораторию систем управления мухами (FLYSY) в Университете Миннесоты. "Тем не менее, комары-людоеды перехватывают свою добычу - подобно тому, как в футболе ловят пас через плечо, - поэтому мы хотели знать, насколько гибка их стратегия, и смогут ли эти мухи справиться с дополнительными трудностями во время перехвата, такими как препятствия на их пути".

С помощью пластиковой приманки, рыболовной проволоки и высокоскоростного видео они искали ответ, наблюдая за комарами-людоедами, преследующими движущуюся цель. Сравнивая видеозаписи мухи, преследующей приманку в присутствии препятствий, с траекториями полета, предсказанными моделями полета, уклоняющегося от препятствий, и полета, преследующего движущийся объект, исследователи обнаружили, что комары-людоеды непрерывно корректировали свой путь, основываясь на сочетании двух типов визуальных стимулов. Если препятствие было достаточно большим, чтобы заслонять добычу более чем на 70 миллисекунд, насекомое, скорее всего, откажется от погони. Но если линия видимости была едва прервана, погоня продолжалась после того, как муха преодолела препятствие.

"Мы обнаружили, что только простая визуальная обратная связь - реагирование на события, а не прогнозирование наперед - может быть использована для быстрого решения сложных навигационных задач", - говорит Фабиан, защитивший докторскую диссертацию в лаборатории FLYSY. "Эта работа показывает, что даже существа со сравнительно крошечным мозгом вполне способны выполнять экстремальные и точные действия на скоростях, которые мы едва можем увидеть, не говоря уже о том, чтобы оценить".

Исследователи объясняют способность мухи так быстро корректировать свою траекторию ее небольшим размером, который позволяет сигналам быстро проходить от глаза к мозгу и к летательным мышцам. Будущие исследования будут включать проверку того, какую информацию мелкие животные могут получить о своей цели до того, как они взлетят, и как они узнают, на что нападать. Полученные результаты могут иметь значение и для других областей, изучающих инновации, вдохновленные природой.

"Современные технологии робототехники, как правило, используют дополнительные дорогостоящие датчики для выполнения таких задач, как обход препятствий (например, лидар или РАДАР). Однако животные, такие как наши мухи-разбойники, умудряются выполнять несколько задач одновременно, используя информацию только из своей визуальной системы (например, отслеживая движение удаленной цели и обрабатывая положение и расширение потенциальных препятствий), и при крошечном энергетическом бюджете", - говорит Фабиан. "Более четкое понимание того, как они комбинируют эту сенсорную информацию для выработки точных и быстрых поведенческих реакций на сложные навигационные задачи, может помочь вдохновить на будущие инновации в области роботизированных сенсорных возможностей".

Это исследование было поддержано Управлением научных исследований ВВС США, Фондом Исаака Ньютона, Wellcome Trust, Кембриджским университетом, Исследовательским советом по биотехнологии и биологическим наукам и Имперским колледжем Лондона.