Почему муху так трудно прихлопнуть?

За два десятилетия у Майкла Дикинсона, профессора из Калифорнийского технологического института (Michael Dickinson, California Institute of Technology, Caltech), репортеры не раз брали интервью о его исследованиях относительно биомеханики полета насекомого. Но один вопрос журналистов преследовал его все время: Почему муху так трудно прихлопнуть? «Теперь я могу, наконец, ответить»,- сказал Дикинсон.

Используя сверхскоростную цифровую высококачественную видеосъемку реакции плодовых мушек (Drosophila melanogaster) на приближающуюся мухобойку, Дикинсон и его помощник, аспирант Гвинет Крад (Gwyneth Crad), раскрыли секрет уклончивого маневрирования мухи. Задолго до прыжка крошечный мозг мухи вычисляет местоположение нависшей угрозы, придумывает план спасения, и расставляет ее ноги в оптимальном положении, чтобы быстро прыгнуть в противоположном направлении. Все это действие занимает, приблизительно, 100 миллисекунд после того, как муха «засекла» мухобойку.

По словам ученого, такое поведение наглядно иллюстрирует, насколько быстро мозг мухи может обработать сенсорную информацию в соответствующий моторный ответ.

Например, видеозапись показала, что, если мухобойка (во время эксперимента — черный диск диаметром 14 сантиметров) приближается спереди под углом 50 градусов к мухе, стоящей в центре небольшой платформы, муха передвигает свои средние ноги вперед и наклоняет тело назад, а затем сгибает и разгибает свои ноги для прыжка назад. Когда же она видит приближающуюся угрозу со спины (поле зрения мухи — почти 360 градусов), муха перемещает свои средние ноги немного назад. При угрозе сбоку муха не двигает своими средними ногами, но наклоняет все свое тело в противоположном от угрозы направлении до того, как совершит свой спасительный прыжок.

Ученые также обнаружили, что во время подготовки к прыжку, муха принимает во внимание свое положение тела в то время, когда она впервые увидела угрозу. Впервые заметив мухобойку, муха может быть в любом положении, в зависимости от того, что она делала в то время (умывалась, питалась, ходила и т.д.).

Эксперименты исследователей показали, что муха каким-то образом «знает», должна ли она сделать большое или маленькое движение, чтобы подготовиться к последующему прыжку и выбрать оптимальное положение тела. Это означает, что муха должна уметь объединять визуальную информацию от ее глаз, говорящих, откуда приближается угроза, с механосенсорной информацией от ее ног, сообщающих, как надо двигаться, чтобы принять правильную позу перед прыжком.

Результаты исследований предлагают новое понимание нервной системы мухи и предполагают, что мозг мухи способен преобразовывать положение приближающейся угрозы в соответствующее положение ног, и движения тела до взлета. Теперь ученые хотят найти то самое место в мозгу мухи, где и происходит обработка этой информации.

Исследование Дикинсона также предлагает оптимальный метод «прихлопывания» мухи: надо бить не прямо по мухе, а целиться немного вперед, в то место, в направлении которого муха запланировала совершить свой прыжок, заметив приближающуюся угрозу.