03 Septiembre 2020
LOS OJOS SON LA CLAVE. La visión les permite a la moscas controlar el vuelo.
La robótica podría imitar la capacidad de las moscas de la fruta para controlar su vuelo con reacciones asombrosamente rápidas. Esta posibilidad fue explicada por ingenieros de la Universidad de Penn State (Pensilvania, EEUU) en un artículo publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences, según informa la agencia de noticias Europa Press.
Los investigadores describieron los movimientos de las moscas de la fruta atadas en un simulador de vuelo de realidad virtual, construido con luces LED y grabado con cámaras de alta velocidad. “Si puedes estudiar las moscas haciendo lo que mejor saben hacer, volar, puedes encontrar algunas soluciones de ingeniería increíbles que ya existen en biología”, dijo Benjamin Cellini, estudiante de doctorado que estudia ingeniería mecánica y primer autor del artículo.
Cellini y su asesor, Jean-Michel Mongeau, profesor asistente de ingeniería mecánica y director del Bio-Motion Systems Lab, pudieron determinar cómo las moscas de la fruta utilizan los movimientos oculares para coordinar rápidamente sus alas en respuesta a lo que estaban viendo.
Dado que los ojos de las moscas están fijos en la cabeza, los investigadores rastrearon los movimientos de la cabeza para inferir adónde miraban las moscas.
La mirada estabilizadora es un fenómeno común que puede hacer la mayoría de los seres vivos. Por ejemplo, movemos sin problemas nuestros ojos, cabeza y/o cuerpo para escanear una habitación.
Detección activa
“Pero ese es un problema complejo y desafiante de entender, ¿cómo podemos nosotros y otros animales hacerlo tan bien?”, dijo Mongeau. “Mi laboratorio está interesado en la detección activa, que es una rama de la ingeniería y la biología que estudia cómo el movimiento del sensor, como los ojos que escanean una habitación, puede mejorar la detección en sí”.
Si bien gran parte de la investigación anterior en esta área se ha centrado en los movimientos de las alas, comprender cómo los animales como las moscas utilizan movimientos oculares activos para controlar el vuelo, podría mejorar enormemente la robótica.
Actualmente, la mayoría de los robots tiene sensores estacionarios que mantienen la detección y el movimiento desacoplados. Sin embargo, al emular mejor los ojos y el cerebro mediante la coordinación de sensores visuales capaces de moverse por el cuerpo, el control de vuelo de los robots podría mejorarse enormemente.
Reacción rápida
Los investigadores determinaron que los ojos de la mosca de la fruta podían reaccionar cuatro veces más rápido que el cuerpo o las alas del animal. Estas reacciones también estuvieron estrechamente acopladas, lo que demuestra que las moscas dependen en gran medida de los movimientos de los ojos para coordinar los movimientos de sus alas.
“Hemos demostrado que sus ojos pueden controlar y estabilizar su visión mejor de lo que pensamos originalmente, al reducir el desenfoque de movimiento”, dijo Cellini. “Al igual que cuando a los jugadores de béisbol les enseñan a seguir la pelota con los ojos para reducir el desenfoque y aumentar el rendimiento de bateo”, ejemplificó.
Además, descubrieron que cuando a las moscas se les aplicaba pegamento cuidadosamente en la cabeza y luego se registraban en el simulador de vuelo de realidad virtual, la restricción de los movimientos de la cabeza tenía un impacto dramático en el rendimiento del vuelo.
“Un principio importante que descubrimos aquí fue que los ojos de las moscas ralentizan el movimiento visual que entra en el cerebro y este proceso mejora su comportamiento de vuelo”, concluyó Mongeau.
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