(PhysOrg.com) – Under de senaste två decennierna har Michael Dickinson intervjuats av journalister hundratals gånger om sin forskning om insekters flygning. En fråga från pressen har alltid förföljt honom: Varför är flugor så svåra att slå?

”Nu kan jag äntligen svara”, säger Dickinson, Esther M. och Abe M. Zarem Professor of Bioengineering vid California Institute of Technology (Caltech).

Med hjälp av högupplösta digitala höghastighetsbilder av fruktflugor (Drosophila melanogaster) som står inför en hotande svärdsmaskin har Dickinson och doktorand Gwyneth Card upptäckt hemligheten bakom flugans undvikande manövrering. Långt innan flugan hoppar beräknar dess lilla hjärna var det överhängande hotet befinner sig, utarbetar en flyktplan och placerar sina ben i ett optimalt läge för att hoppa ur vägen i motsatt riktning. Allt detta sker inom cirka 100 millisekunder efter det att flugan upptäckt slagrutan.

”Detta illustrerar hur snabbt flugans hjärna kan bearbeta sensorisk information till ett lämpligt motoriskt svar”, säger Dickinson.

Videorna visade till exempel att om den nedåtgående svärmaren – i själva verket en svart skiva med en diameter på 14 centimeter som faller i en vinkel på 50 grader mot en fluga som står i mitten av en liten plattform – kommer framför flugan, flyttar flugan sina mittben framåt och lutar sig bakåt, för att sedan lyfta och sträcka ut benen för att skjuta iväg bakåt. När hotet däremot kommer bakifrån flyttar flugan (som har ett nästan 360 graders synfält och kan se bakom sig) sina mittben en liten bit bakåt. Vid ett hot från sidan håller flugan sina mittben stilla, men lutar hela kroppen åt motsatt håll innan den hoppar.

”Vi fann också att när flugan gör planeringsrörelser före start tar den hänsyn till sin kroppsposition vid den tidpunkt då den först ser hotet”, säger Dickinson. ”När den först ser ett hot som närmar sig kan flugans kropp vara i vilken ställning som helst beroende på vad den gjorde vid den tidpunkten, till exempel putsning, utfodring, vandring eller uppvaktning. Våra experiment visade att flugan på något sätt ’vet’ om den behöver göra stora eller små posturala förändringar för att nå den korrekta ställningen före flygning. Detta innebär att flugan måste integrera visuell information från ögonen, som talar om varifrån hotet närmar sig, med mekanosensorisk information från benen, som talar om hur den ska röra sig för att nå den rätta ställningen före flygning.”

Resultaten ger en ny inblick i flugans nervsystem och tyder på att det i flugans hjärna finns en karta där positionen för det hot som hotar den ”omvandlas till ett lämpligt rörelsemönster för benen och kroppen före avfärd”, säger Dickinson. ”Detta är en ganska sofistikerad omvandling från sensorik till motorik, och vi söker nu efter den plats i hjärnan där detta sker”, säger han.

Dickinsons forskning tyder också på en optimal metod för att faktiskt slå en fluga. ”Det är bäst att inte slå på flugans startposition, utan snarare att sikta lite längre fram för att förutse var flugan kommer att hoppa när den först ser din svärdsmaskin”, säger han.

Artikeln ”Visually Mediated Motor Planning in the Escape Response of Drosophila” kommer att publiceras den 28 augusti i tidskriften Current Biology.