(PhysOrg.com) — W ciągu ostatnich dwóch dekad Michael Dickinson był setki razy przesłuchiwany przez reporterów na temat swoich badań nad biomechaniką lotu owadów. Jedno pytanie z prasy zawsze go nękało: Dlaczego muchy są tak trudne do pokonania?

„Teraz mogę wreszcie odpowiedzieć”, mówi Dickinson, profesor bioinżynierii Esther M. i Abe M. Zarem w Kalifornijskim Instytucie Technologii (Caltech).

Używając wysokiej rozdzielczości, szybkiego obrazowania cyfrowego muszek owocowych (Drosophila melanogaster) w obliczu zbliżającego się szpatułki, Dickinson i studentka Gwyneth Card ustalili sekret manewrów wymijających muszki. Na długo zanim mucha skoczy, jej maleńki mózg oblicza lokalizację zbliżającego się zagrożenia, wymyśla plan ucieczki i ustawia odnóża w optymalnej pozycji, aby uskoczyć z drogi w przeciwnym kierunku. Wszystkie te działania mają miejsce w ciągu około 100 milisekund po tym, jak mucha po raz pierwszy zauważyła miotłę.

„To ilustruje, jak szybko mózg muchy może przetwarzać informacje sensoryczne w odpowiednią reakcję motoryczną” – mówi Dickinson.

Na przykład, filmy pokazały, że jeśli opadający miotacz – a właściwie czarny dysk o średnicy 14 centymetrów, opadający pod kątem 50 stopni w kierunku muchy stojącej na środku małej platformy – nadlatuje z przodu muchy, mucha przesuwa swoje środkowe nogi do przodu i pochyla się do tyłu, a następnie podnosi i wysuwa nogi, aby odepchnąć się do tyłu. Kiedy zagrożenie pochodzi z tyłu, jednak mucha (która ma prawie 360-stopniowe pole widzenia i może zobaczyć za siebie) przesuwa swoje środkowe nogi trochę do tyłu. W przypadku zagrożenia z boku, mucha utrzymuje środkowe nogi nieruchomo, ale pochyla całe ciało w przeciwnym kierunku, zanim skoczy.

„Odkryliśmy również, że kiedy mucha wykonuje ruchy planistyczne przed startem, bierze pod uwagę pozycję swojego ciała w czasie, gdy po raz pierwszy widzi zagrożenie” – mówi Dickinson. „Kiedy po raz pierwszy zauważa zbliżające się zagrożenie, ciało muchy może być w dowolnej pozycji, w zależności od tego, co robiła w tym czasie, jak pielęgnacja, karmienie, chodzenie lub zaloty. Nasze eksperymenty pokazały, że mucha w jakiś sposób „wie”, czy musi dokonać dużych czy małych zmian postawy ciała, aby osiągnąć prawidłową postawę przed lotem. Oznacza to, że mucha musi zintegrować informacje wizualne z oczu, które mówią jej, gdzie zagrożenie zbliża się od, z mechanosensorycznych informacji z nóg, który mówi jej, jak się poruszać, aby osiągnąć właściwą pozę przed lotem.”

Wyniki oferują nowy wgląd w układ nerwowy muchy i sugerują, że w mózgu muchy istnieje mapa, w której pozycja zagrożenia zbliża „jest przekształcany w odpowiedni wzór ruchu nogi i ciała przed startem”, Dickinson mówi. „Jest to dość wyrafinowane sensoryczne do-ruchowej transformacji i poszukiwanie jest na znaleźć miejsce w mózgu, gdzie to się dzieje,” mówi.

Badania Dickinsona sugeruje również optymalną metodę dla faktycznie swatting muchę. „Najlepiej jest nie uderzać muchy w jej pozycji wyjściowej, ale raczej celować nieco do przodu, aby przewidzieć, gdzie mucha skoczy, gdy po raz pierwszy zobaczy twoją pałeczkę”, mówi.

Praca, „Visually Mediated Motor Planning in the Escape Response of Drosophila”, zostanie opublikowana 28 sierpnia w czasopiśmie Current Biology.