А давайте заставим мух играть в видеоигры? А давайте, решили авторы этого исследования. Всё ради науки, конечно, а точнее: чтобы разобраться в одной из самых удивительных и загадочных структур, созданных природой — крыльях насекомых. Это толькоа кажется, что мы уже понимаем до конца, как они работают. Например, всё еще не ясно, вплоть до инженерных деталей, как крылья насекомых преобразуют незначительные движения мышц в энергию для столь маневренного и быстрого полёта. Автор работы, помимо сложной и громоздкой экспериментальной установки, придумали целую видеоигру для мухи, чтобы одновременно регистрировать сокращения всех мельчайших мышц, приводящих в движение эти крохотные крылышки, и фиксировать их движения по всем трём осям. Крылатое насекомое окружили панорамой из светодиодных экранов. VR на минималках. Окружение в игре могло как реагировать на движения мухи, так и им можно было управлять извне. Это позволяло исследователям менять ход полёта — заставлять уклоняться влево, вправо, вверх, вниз, ускоряться или замедляться. Кажется, что смешное дело, а на деле архитектура эксперимента была очень сложной. Нужно было предельно точно (до нанометров) остлеживать движения 12 мельчайших мускулов крыльев мухи и их взаимодействия с трехмерными изменениями полета. Все операции выполнялись в реальном времени при сохранении комфортных условий для насекомых. Особенно это касалось температуры воздуха, мухи гораздо менее охотно летали при температуре выше 25 градусов по Цельсию. Для отображения работы мускулов в режиме реального времени ученые использовали микроскоп, который проецировал свет определенной длины волны на муху для возбуждения люминофора в мускулах, движения которых потом тщательно записывались. Что касается записи движения крыльев, то были использованы три высокоскоростные камеры, способные снимать с частотой 15 000 кадров в секунду. Эти камеры работали на максимально высоком разрешении, доступном для таких устройств. Снова и снова всё ради тех самых мельчайших движений и мышц. В результате собрано гигантское количество данных по 72 000 взмахам крыльев! Часть этого массива пошла на обучение нейронной сети, способной предсказывать движение крыльев по активности мышц. Также была построена физическая модель мускульной системы крылышек мухи и шарниров, к которому эти крылышки прикреплены. Пока что эксперименты проводились только на генномодифицированных плодовых мушках, но исследователи надеются, что в будущем смогут сравнить свои результаты с данными по москитам. Полученные знания авторы планируют использовать для создания компьютерных симуляций и разработки физических устройств, воспроизводящих работу крыльев. Исследование 👾 Подписаться на SciOne 👾 #новости