El vuelo de los insectos -como la mosca de la fruta– parece fácil pero, como ocurre con cualquier animal, sus movimientos serían muy desiguales sin un intrincado sistema de señalización neuronal y respuesta muscular para estabilizarlos y dirigirlos.
Ahora, en un trabajo de la Universidad estadounidense de Cornell, un grupo de científicos utilizaron una combinación de manipulación neuronal dirigida y perturbación magnética para identificar los dos componentes del sistema de estabilización de vuelo de esta mosca (Drosophila melanogaster).
Concretamente y como detallan en un estudio que aparece en Science Advances, identificaron dos elementos del sistema muscular de dirección responsables de la actuación de dos señales de control separadas, que permiten a la mosca de la fruta estabilizar su cabeceo; esto es, el desplazamiento y la velocidad angulares.
El hallazgo proporciona evidencia de un principio organizativo en el que cada músculo tiene una función específica en el control de vuelo.
Para analizar este complejo sistema neuromuscular, el equipo dirigido por profesor Itai Cohen estudió moscas modificadas genéticamente para utilizar la técnica optogenética y activar o desactivar neuronas motoras específicas, afectando la función de cualquier músculo que active esa neurona.
Además, cada mosca tenía diminutos ingenios ferromagnéticos pegados al lado dorsal de su tórax, lo que permitió a los investigadores interrumpir su vuelo aplicando un campo magnético.
La perturbación hizo que la mosca de la fruta se inclinara hacia adelante o hacia atrás, esencialmente haciéndola tropezar en el aire. Al emplear tres cámaras de alta velocidad que filmaban a 8.000 cuadros por segundo, los investigadores capturaron los esfuerzos de la mosca para generar un par correctivo y recuperarse de esta perturbación.
Ingeniería de la ‘mosca de la fruta’
El reflejo de estabilización de la mosca comienza con el halterio, un aparato sensorial que, en realidad, son los restos de la tercera y cuarta alas de la mosca, y sirve como una especie de órgano de equilibrio.
El halterio registra la velocidad de rotación del cuerpo de la mosca y luego envía una respuesta rápida a través de un circuito neuronal a los 12 músculos de las alas que la dirigen y la estabilizan.
Los investigadores modelaron estos reflejos con lo que se conoce como controlador integral proporcional, una especie de bucle de control que compensa la retroalimentación, similar a los sistemas de control de crucero en los automóviles.
“Alimentan la información de los sistemas sensoriales a estos dos componentes del controlador, la parte integral y la parte proporcional, que se suman. Esta señal combinada determina, a través de los músculos del ala, el nuevo parámetro de carrera del ala que proporcionará un par aerodinámico correctivo, que actúa sobre el cuerpo de la mosca, que afecta el sensor, proporcionando un circuito cerrado”, detalla el profesor Cohen.
Los investigadores determinaron que los músculos b1 y b2 de la mosca eran directamente responsables del desplazamiento angular (el término integral) y la velocidad angular (el término proporcional) que gobiernan el ángulo de barrido hacia adelante del ala.
En opinión de Whitehead, lo que está en juego es “comprender cómo un sistema biológico como la mosca de la fruta, utilizando neuronas y músculos, implementa una estrategia de control que es omnipresente en los sistemas de ingeniería humana”.
