Недавнее исследование, опубликованное в Journal of Neurophysiology, раскрыло, как обычные синие мясные мухи (Calliphora vicina), несмотря на крошечный вес, точно чувствуют силу с помощью особых сенсоров в лапках.

Ученые из Университета Маршалла и Университета Западной Виргинии изучили работу кампанiform sensilla — рецепторов в голенях задних ног, которые реагируют на нагрузку. Оказалось, эти сенсоры улавливают не только силу давления, но и то, как быстро она меняется. Даже малейшее кратковременное ослабление нагрузки сразу снижало их активность.

Чувство силы критично для равновесия и движения, — говорит Саша Зилл, профессор биомедицины и ведущий автор исследования. — Даже такие легкие насекомые, как мухи, следят за динамикой нагрузки, и делают это удивительно тонко.

Эксперименты показали, что сенсоры мух работают с гистерезисом — то есть их реакция зависит от предыдущего состояния. Например, если нагрузка резко падала, даже на мгновение, это сразу влияло на сигналы.

Ученые создали математическую модель, которая раньше работала только для крупных насекомых, но тут тоже сработала. Это значит, что принцип  «чувствуй силу — контролируй движение» универсален для всех, от мухи до робота.

Такие модели помогают понять, как устроена сенсорика у животных, — объясняет Зилл. — А еще — сделать шагающих роботов устойчивее, если скопировать природные механизмы.

Этот подход важен для ряда направлений.

• Для биологии — объясняет, как даже примитивные организмы решают сложные задачи вроде баланса.
• Для робототехники — подсказывает, как улучшить сенсоры шагающих машин, чтобы они не падали на неровностях.
• Для нейрофизиологии — дает модель, применимую к другим видам, включая человека.

Однако хотя модель хорошо предсказывает реакцию сенсоров, она не учитывает, как мухи интерпретируют эти сигналы в реальном времени. Возможно, их нервная система фильтрует «шум», а это сложно воспроизвести в железе и проводах.

Ранее ученые выяснили, как температура влияет на мозг мух.