¿Alguna vez te has preguntado por qué los insectos se mueven de la manera tan funky que lo hacen? ¿O cómo las leyes físicas dan forma al diseño de los sensores de los animales y el cálculo neuronal para la locomoción?
Estas son solo algunas de las preguntas que los investigadores de la Universidad de Cornell están explorando en este ámbito, y durante la 68ª Reunión Anual de la División de Dinámica de Fluidos de la Sociedad Estadounidense de Física, celebrada del 22 al 24 de noviembre de 2015 en Boston, Massachusetts,Z. Jane Wang, profesora de física y de ingeniería mecánica y aeroespacial, y uno de sus alumnos, James Melfi Jr., compartirán sus hallazgos.
Las pequeñas moscas de la fruta usan 17 "músculos de dirección" más allá de sus músculos de potencia para volar, y Wang y su ex alumno Song Chang recientemente se centraron en el primer músculo "basilar", llamado "b1", ya que podrían ser específicamente responsables de mantener elestabilidad de vuelo de los insectos. Así que lo pusieron a prueba con moscas de la fruta genéticamente modificadas, cuyo b1 fue alterado.
Los organismos vivos se rigen tanto por las leyes físicas del movimiento como por sus propios circuitos de control neuronal. "Nuestra idea es inferir partes de sus circuitos de retroalimentación neuronal al comprender sus influencias sobre la dinámica y el control del vuelo", explicó Wang.
Para este fin, los investigadores combinaron modelos computacionales de vuelo de insectos y observaciones experimentales directas de la dinámica de vuelo. "Los componentes básicos para los cálculos involucran ecuaciones de fluidos que gobiernan las interacciones entre aleteo de alas y flujo de aire inestable, así como las ecuaciones que gobiernan elacoplamiento entre el movimiento del cuerpo y las alas batientes ", agregó." También tiene un esquema de retroalimentación para hacer que el modelo vuele de manera estable ".
Una pregunta que plantearon fue: ¿con qué frecuencia una mosca siente su orientación para mantener el equilibrio mientras está en el aire? Como informaron en 2014 en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias, predijeron que utilizando un modelo computacionalla mosca de la fruta percibe la orientación de su cuerpo en cada latido del ala ". Conjeturamos además que uno de los músculos de dirección de la mosca, 'b1', es la clave para la estabilidad de su vuelo al interpretar nuestros resultados dentro del contexto de estudios neuroanatómicos y neurofisiológicos delos músculos de dirección de las moscas ", dijo Wang.
Este trabajo es significativo porque los resultados computacionales arrojan nueva luz sobre el papel de las neuronas motoras y los músculos de dirección responsables de la estabilidad del vuelo. "Ahora se pueden probar varias hipótesis directamente", señaló.
Pocas partes de un sistema vivo son susceptibles de descripciones y análisis basados en los primeros principios y, como era de esperar, los estudios de comportamiento animal son en gran medida experimentales.
En el caso del vuelo de insectos, "al incluir las leyes del movimiento, comenzamos a construir un marco teórico en el cual interpretar las funciones y diseños de la maquinaria interna de los insectos", dijo Wang. "Estas predicciones pueden ser probadas experimentalmente pormodificando neuronas específicas en animales, gracias a los avances en genética ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por División de Dinámica de Fluidos de la American Physical Society . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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