Как мухи управляют полётом с помощью всего 12 мышц

Новое исследование Калифорнийского технологического института впервые объяснило, как плодовые мушки (Drosophila) выполняют сложные манёвры в полёте, используя всего 12 мышц, каждая из которых контролируется одним нейроном. Для сравнения, колибри используют в 100 раз больше нейронов на мышцу для аналогичных движений.

Ключ к пониманию — сложный крыловой шарнир насекомого, преобразующий сокращение мышц внутри тела в движение крыла. В отличие от позвоночных, у мух нет мышц в самих крыльях.

Система управления полётом у мух делится на два типа мышц:

• Тонические мышцы (5 шт.) — постоянно активны, обеспечивают тонкую настройку и стабилизацию полёта.
• Фазные мышцы (7 шт.) — в основном неактивны, включаются только для выполнения быстрых и мощных манёвров.

Эти крошечные мышцы (длиной с ширину человеческого волоса) крепятся к четырём скелетным структурам в основании крыла, каждая из которых управляется как минимум одной тонической и одной фазной мышцей.

Метод исследования: Учёные использовали генетически модифицированных мух, у которых мышцы светились в зависимости от уровня кальция (показатель сокращения). Мух помещали в симулятор полёта с визуальными стимулами, имитирующими вращение, и записывали активность мышц с помощью микроскопической камеры.

Вывод: Разделение труда между мышцами обеспечивает элегантный и эффективный контроль. Тонические мышцы постоянно поддерживают баланс, а фазные включаются только для резких манёвров. Это открытие даёт «чертеж» для изучения всей сенсомоторной системы мозга мухи.

Исследование опубликовано 26 января в журнале Current Biology.