mai 21, 2022

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La mouche bandit est un acrobate aérodynamique qui peut attraper sa proie en plein vol

Fascia holocéphale ) se nourrit d’un coléoptère captif. Une nouvelle étude a révélé que la mouche s’approche de sa proie par le bas, visant un futur point de rencontre avec la cible.
Zoom / mouche voleuse prédatrice miniatureFascia holocéphale) se nourrissant d’un staphylin capturé. Une nouvelle étude a révélé que la mouche s’approche de sa proie par le bas, visant un futur point de rencontre avec la cible.

Fabien Samuel

Les mouches voleuses sont des acrobaties aérodynamiques, capables d’identifier leurs proies, d’éviter les obstacles et de capturer de petits insectes à grande vitesse en plein vol. Les scientifiques ont examiné de plus près comment les mouches voleuses gèrent cet exploit incroyable malgré un cerveau égal à un grain de sable. selon nouveau papier Publié dans le Journal of Experimental Biology, les mouches combinent deux stratégies distinctes pour la locomotion basée sur la rétroaction : une qui consiste à intercepter les proies lorsque la scène est dégagée et une qui permet aux mouches de contourner tous les obstacles sur leur trajectoire de vol.

L’un des défis de la robotique consiste à concevoir des robots capables de naviguer dans des environnements surpeuplés, ce que les humains et les autres animaux peuvent faire instinctivement tous les jours. Selon les auteurs, de nombreux systèmes robotiques reposent sur une sorte de planification de trajectoire : utiliser des sons (sonars) ou des lasers pour envoyer des signaux, puis détecter les réflexions. Ces données peuvent ensuite être utilisées pour créer une carte de distance de l’océan.

Mais par rapport à l’utilisation de simples repères visuels (par exemple, des « itinéraires interactifs »), la planification d’itinéraire est une approche coûteuse en termes de consommation d’énergie. Les humains et les autres animaux n’ont pas besoin de cartes détaillées ou de connaissances spécifiques sur l’emplacement, la vitesse et d’autres détails d’une cible. Nous réagissons simplement à tout stimulus pertinent dans notre environnement en temps réel. Par conséquent, la création d’algorithmes comportementaux de navigation basés sur des systèmes biologiques est d’un grand intérêt pour la robotique.

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Des études antérieures se sont concentrées sur la capacité de différentes espèces, y compris les mouches des fruits et les pigeons ainsi que les humains, à gérer des environnements surpeuplés. « Cependant, dans ces cas, l’évitement d’obstacles était le seul objectif », ont écrit les auteurs. « Naviguer autour d’un obstacle est plus difficile lorsqu’un emplacement spécifique sert de cible, car l’aversion aux obstacles doit être contrebalancée par l’objectif de navigation. »

C’est pourquoi le bio-ingénieur Samuel Fabian de l’Imperial College de Londres et trois collaborateurs de l’Université du Minnesota ont décidé de mener leurs propres expériences en utilisant la mouche voleuse prédatrice (Holocéphala fusca) comme cobaye. Les mouches voleuses ont été choisies en raison de leur trajectoire d’interception hautement prévisible pour attraper des proies. Les auteurs ont également écrit que sa petite taille et son comportement relativement rapide (la plupart des vols prennent moins d’une seconde) « nécessitent des réactions rapides avec un effort de calcul minimal ».

Fabien et coll. Il a comparé le comportement de la mouche voleuse à la chasse à celui des faucons, des éperviers et des missiles guidés modernes. Habituellement, les mouches attrapent les voleurs en s’asseyant quelque part qui leur donne une vue dégagée du ciel. Une fois qu’une mouche voleuse détecte une proie potentielle et commence à la chasser, la mouche doit naviguer pour piéger la proie et éviter tout obstacle en cours de route, comme les branches errantes.

Les mouches voleuses ont été présentées avec une cible mobile sous la forme d’une petite perle réfléchissante de couleur argentée qui a été tirée le long d’une ligne de pêche transparente avec des moulinets et un moteur pas à pas. « Les mouches ne savaient vraiment pas qu’elles n’étaient pas de vraies proies, même lorsqu’elles étaient si proches. » Fabien a dit. « Si une chose est assez petite, il semble qu’ils supposent généralement que c’est de la nourriture. »

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Le cadre comprend également une attache : un ruban acétate enduit de peinture acrylique noire, en version fine (2,5 cm) ou épaisse (5 cm), qui vient se placer juste en dessous de la piste de la cible. « Le positionnement précis de la bande et la trajectoire initiale de la mouche déterminent si l’objet est devenu un obstacle sur la trajectoire de vol et s’il obscurcit la cible », ont écrit les auteurs.

Les chercheurs ont enregistré tous les vols dans des conditions de terrain pour obtenir le comportement le plus naturel. Ensuite, ils reconstituent numériquement 26 vols d’un voleur qui poursuit la bille en mouvement en présence d’un obstacle. La manipulation d’équipements aériens a tendance à exciter les mouches, de sorte que ces 26 vols représentent les mouches qui sont restées sur leur perchoir alors que l’appareil a été placé autour plutôt que de s’envoler.

Résultats : En l’absence d’obstacle, les mouches voleuses ont maintenu la même ligne de mire vers le bourrelet tout au long de son approche afin de piéger et de capturer sa proie. Lorsqu’une barre noire mince ou épaisse a partiellement obscurci la vue pendant de brèves périodes (<0,1 sec), les mouches se sont engagées dans des manœuvres d'évitement pour contourner l'obstacle avant de revenir sur leur trajectoire pour intercepter. Parfois, la mouche dévie en réponse à une barre noire même lorsque la barre n'obscurcit pas sa ligne de mire. Et lorsque les chercheurs bloquaient la ligne de mire des mouches pendant plus de 0,1 seconde, les mouches abandonnaient complètement l'interception.

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Fabien et d’autres. Il a conclu que les mouches voleuses utilisaient une simple stratégie d’évitement d’obstacles en combinaison avec la stratégie d’interception standard, qu’ils appelaient le co-routage. « Plus vite l’obstacle grandit dans leur champ de vision, plus ils seront éloignés », Fabien a dit. Les mouches reviennent sur le chemin d’interception dès que l’obstacle susmentionné commence à s’éloigner de la vue. « Ils font attention à leur environnement même lorsqu’ils sont concentrés sur la cible. »

Les auteurs ont écrit que cela « montre que l’évitement d’obstacles peut être le produit de lois de rétroaction simples qui ne nécessitent pas une connaissance absolue de la distance, du volume ou de la vitesse », conformément à des travaux antérieurs montrant que de simples lois de rétroaction peuvent également expliquer la stratégie d’interception des mouches. . Ceci est certainement basé sur un nombre limité d’essais sur le terrain, et l’équipe espère mener d’autres essais à l’avenir.

DOI : Journal de biologie expérimentale, 2022. 10.1242 / JP 243568 (À propos des DOI).