Биологи изучили систему навигации пустынных муравьёв

Биологи из Фрайбургского университета использовали сферическую беговую дорожку, чтобы исследовать, как пустынные муравьи Cataglyphis ориентируются в лишённом ориентиров пространстве. Эти муравьи, обитающие в солончаках, — идеальная модель для изучения навигации. В поисках пищи на плоской, пустой и враждебной территории они всегда находят кратчайший путь обратно в гнездо с помощью внутренней системы навигации. Результаты опубликованы в Journal of Experimental Biology.

Муравьи измеряют пройденное расстояние, подсчитывая количество сделанных шагов, а для определения направления используют солнце, учитывая его движение во времени с помощью внутренних часов. Команда доктора Маттиаса Виттлингера создала крошечную беговую дорожку, на которой муравьи ведут себя так же, как в природе. «Это даёт почти неограниченные возможности для изучения механизмов и нейронной основы пространственной ориентации нашей модели в лаборатории», — говорит Виттлингер. Учёные могут помещать муравьёв в виртуальный мир и вносить изменения, наблюдая за реакцией. Ожидается, что эксперименты будут полезны для разработки автономных роботов и в других областях.

Беговая дорожка для муравья — это шар, по которому он может ходить, подобно хомяку в колесе. Для насекомого это похоже на обычную ходьбу, хотя оно никуда не перемещается. Дорожка сконструирована так, чтобы муравей мог использовать естественную походку даже при быстром движении и смене направления. В неё встроены оптические сенсоры, как в компьютерной мыши, для точной записи направления и скорости движения муравья.

В экспериментах муравей сначала удаляется от гнезда примерно на десять метров (в поле или в лаборатории), запоминая информацию о пройденном пути. Затем его помещают на беговую дорожку. Муравей движется так, как если бы возвращался в гнездо: сначала идёт к нему по максимально прямому маршруту, а в районе гнезда переключается на режим поиска, перемещаясь по извилистой траектории, чтобы найти точное место. Биологи заметили, что муравьи адаптируют скорость к фазе пути: быстро — на начальном этапе возвращения, медленно — в фазе поиска. Сравнение виртуального пути на дорожке и реального на местности показывает, что насекомые обладают высокоточным навигационным механизмом.