Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Физиологи установили, как мухи ощущали приложенную лапками силу
Как насекомое весом в несколько миллиграммов чувствует мир под ногами? Ученые выяснили, что комнатные мухи использовали особые сенсоры в лапках для точного определения силы и ее динамики. Исследование не только пролило свет на биомеханику насекомых, но и поможет в разработке нового поколения роботов.
Биологи давно изучают, как животные воспринимают механические силы, необходимые для движения и равновесия. У крупных насекомых, таких как тараканы и палочники, эти механизмы хорошо известны — ключевую роль играют куполовидные сенсиллы, особые механорецепторы внутри экзоскелета. Однако оставалось открытым, как обстоят дела у крошечных насекомых с минимальным весом, таких как обычные комнатные мясные мухи Calliphora vicina.
Предыдущие исследования на мухах часто фокусировались на плодовой мушке дрозофиле. Ее генетические преимущества неоспоримы, но малый размер ограничивал возможности для прямого изучения сенсорных элементов. Сенсоры на крыльях и жужжальцах мух были подробно изучены, но активная работа сенсоров именно на их ногах оставалась практически «белым пятном» для физиологов.
Новое исследование, результаты которого опубликованы в журнале Journal of Neurophysiology, заполнило этот пробел. Международная команда ученых изучила поведение куполовидных сенсилл, расположенных на голени задней лапки комнатной мухи. Эти похожие на крошечные купола в экзоскелете органы важны для кодирования информации о механических силах во время стояния и движения.
В рамках эксперимента ученые записывали активность группы сенсилл на голени задней лапки мух, прилагая к лапке контролируемые силы с различной скоростью и амплитудой. Оказалось, что сенсиллы комнатной мухи чрезвычайно чувствительны не только к абсолютной величине прилагаемой силы, но и к скорости ее изменения.
Сенсорные ответы показали гистерезис (зависимость состояния системы от ее предыстории) и высокую чувствительность к кратким спадам нагрузки. Даже очень малые и кратковременные уменьшения силы вызывали сильное подавление активности этих сенсоров.
Это продемонстрировало, насколько восприятие силы жизненно важно для равновесия и передвижения. Даже легчайшие насекомые, подобные комнатным мухам, нуждаются в отслеживании как величины силы, так и ее динамики, причем делают это очень точно.
Для проверки своих наблюдений биологи применили математическую модель, изначально разработанную для описания работы аналогичных сенсоров у более крупных насекомых. Однако модель смогла точно воспроизвести реакции сенсоров комнатной мухи. Это весомое подтверждение идеи о том, что обнаружение силы — универсальная, масштабируемая стратегия, которая помогает контролировать мышцы и поддерживать равновесие и присуща различным видам насекомых вне зависимости от их размера.
Такая чувствительность помогает при ходьбе и сигнализирует о проскальзывании ноги, которое способно дестабилизировать опору тела, еще до изменения его положения. Сенсиллы мух кодировали силы в диапазонах, соответствующих их минимальному весу, но их активность также подавлялась очень малыми кратковременными уменьшениями силы.
Моделирование показало, что характерные особенности куполовидных сенсилл, такие как чувствительность к скорости и гистерезис, являются эмерджентными (естественно возникающими) свойствами примененной математической модели. Она точно воспроизвела реакции сенсоров мухи на различные стимулы, будучи настроенной лишь на один простой тип воздействия.
Этот подход к моделированию может улучшить понимание настройки сенсоров у различных животных. Кроме того, он открывает путь к совершенствованию передвижения роботов через имитацию реакции реальных сенсорных систем на силу, тем самым объединяя фундаментальные биологические открытия с практическими инженерными разработками в области биомеханики и робототехники.
Telegram 
Дзен 
VK Борщевик занимает почти 300 тысяч гектаров в 39 регионах России. Известно о 12 нижегородцах, восьми петербуржцах и двух москвичах, пострадавших от вредителя этим летом. У некоторых ожоги составляют от 30 до 80% тела. На этой неделе Госдума приняла закон и обязала землевладельцев бороться с этим опасным растением. Но, помимо борщевика, есть и другие часто встречающиеся и почти настолько же токсичные представители флоры, о которых мы почти ничего не знаем. Ученые Пермского Политеха рассказали, можно ли прикасаться к борщевику ночью, как безобидный ландыш может привести к летальному исходу, а чистотел к отказу почек, и что будет если съесть мед, собранный с ядовитых растений.
Не секрет, что занятия спортом под музыку приятнее и помогают повысить продуктивность тренировок. В новом исследовании итальянские ученые на примере силовых упражнений показали, какая именно музыка лучше подходит для таких целей.
Ученые Сеченовского Университета совместно с коллегами из Китая, Бразилии и США провели критический анализ лабораторных данных о взаимодействии селена с одним из самых опасных грибковых метаболитов — токсином Т-2, который может содержаться в зерновых продуктах. Они выяснили, посредством каких механизмов дефицит селена усиливает разрушительное воздействие токсина на организм в целом, и хрящевую ткань в частности, что может быть напрямую связано с развитием болезни Кашина-Бека — тяжелой артропатии, характерной для регионов с селенодефицитной почвой и зараженным зерном.
В Институте искусственного интеллекта и цифровых наук ФКН НИУ ВШЭ предложили новый подход, основанный на современных методах машинного обучения, для определения генетического происхождения человека. Графовые нейросети позволяют с высокой точностью различать даже очень близкие популяции.
Борщевик занимает почти 300 тысяч гектаров в 39 регионах России. Известно о 12 нижегородцах, восьми петербуржцах и двух москвичах, пострадавших от вредителя этим летом. У некоторых ожоги составляют от 30 до 80% тела. На этой неделе Госдума приняла закон и обязала землевладельцев бороться с этим опасным растением. Но, помимо борщевика, есть и другие часто встречающиеся и почти настолько же токсичные представители флоры, о которых мы почти ничего не знаем. Ученые Пермского Политеха рассказали, можно ли прикасаться к борщевику ночью, как безобидный ландыш может привести к летальному исходу, а чистотел к отказу почек, и что будет если съесть мед, собранный с ядовитых растений.
Американские ученые сообщили об успешной фотонакачке фотонно-кристаллического поверхностно-излучающего лазера c захороненным диэлектриком на безопасной для глаз длине волны при комнатной температуре. Это новый этап в развитии лазерных технологий.
Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.
Результаты эксперимента в США в будущем могут позволить добиться разрешения на использование отработанной конопли в качестве кормовой добавки в животноводстве.
Лето 2025 обещает насыщенную линейку научно-фантастических сериалов на ведущих стриминговых платформах. От адаптаций культовых романов до масштабных космических одиссей — мы отобрали проекты, на которые стоит обратить внимание.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии