Новая методика для эффективного контроля конечностей мух и, возможно, роботов

Одной из основных задач биологии, медицины и робототехники является понимание механизмов контроля конечностей работающими совместно цепями нейронов. При всей сложности изучения процессов поведения конечностей, делать это необходимо в условиях естественного поведения и передвижения животных.

Проблема в том, что практически невозможно получить полный обзор активности моторных и премоторных цепей, которые контролируют конечности в процессе жизнедеятельности позвоночных или беспозвоночных животных.

Ученые из лаборатории Павана Рамди в EPFL разработали новый метод регистрации активности нейронных цепей контроля конечностей, сделав это в популярном у исследователей организме плодовой мушки «Дрозофила обыкновенная». Эта методика использует передовую технологию визуализации, называемую двухфотонной микроскопией, для наблюдения за поведением флуоресцентно меченых нейронов, которые становятся ярче в активном состоянии.

Ученые уделили особое внимание брюшной нервной цепи мухи, которая представляет собой основную нейронную цепь, контролирующую ноги, шею, крылья и два органа в форме гантели, называемых «недоуздок», которые насекомое использует для ориентации. Но самое главное, они смогли отобразить брюшную нервную цепь мухи во время естественного поведения насекомого.

Ученые обнаружили различные закономерности в активности популяций нейронов в цепи во время движения и поведения. В частности, исследователи рассмотрели поведение мухи в процессе чистке и в полете, что позволило им изучать нейроны, обеспечивающие способности летать вперед и назад, поворачивать в сложных для перемещения условиях.

Наконец, ученые разработали генетическую технологию, которая упрощает доступ к брюшной нервной цепи. Это может помочь в будущих непосредственных исследованиях цепей, связанных со сложными движениями конечностей.

«Я очень доволен нашим новым подходом к регистрации, - говорит профессор Паван Рамди. - В сочетании с мощными генетическими инструментами, доступными для изучения мухи, я считаю, что мы сможем в будущем быстро понять механизмы движения нашими конечностями и возможности для создания роботов, которые движутся по всему миру столь же эффективно, как животные».