ミバエは怪我をした後、安定性を保つために矯正運動を行う(Fruit flies use corrective movements to maintain stability after injury)

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この研究成果は、耐故障性ロボットの設計に役立つ可能性があると研究者は述べている。 The findings could inform design of fault-tolerant robots, researchers say

2022-11-18 ペンシルベニア州立大学(PennState)

ミバエは翅の致命的な損傷を素早く修復することができ、翅の40%を失っても同じ安定性を維持できることを発見した。この発見は、フィールドで災難に見舞われたときに素早く適応しなければならないという同様の課題に直面する、汎用的なロボットの設計に役立つ可能性がある。
実験では、麻酔をかけたミバエの翅の長さを変え、飛翔する昆虫が受ける可能性のある傷害を模倣した。その後、バーチャルリアリティのリングにハエを吊り下げた。リングの中の小さなスクリーンに、ハエが飛んでいるときの様子を再現したバーチャル映像を流すと、ハエはまるで飛んでいるかのように動いた。
ハエが、損傷した翼をより強く羽ばたかせ、健康な翼の速度を低下させることによって、その損傷を補うことを発見した。
研究者達の研究は、ヒトの1000億個のニューロンに対して、たった20万個のニューロンしか持たないミバエが、高度で柔軟な運動制御システムを採用して、怪我をしても適応して生き残れるようにすることを示唆している。

<関連情報>

翼の損傷に対する適応的な補償により、安定性と性能をトレードオフするフライ。 Flies trade off stability and performance via adaptive compensation to wing damage

Wael Salem,Benjamin Cellini,Heiko Kabutz ,Hari Krishna Hari Prasad,Bo Cheng,Kaushik Jayaram,Jean-Michel Mongeau
Science Advances  Published:18 Nov 2022
DOI: 10.1126/sciadv.abo0719

Abstract

Physical injury often impairs mobility, which can have dire consequences for survival in animals. Revealing mechanisms of robust biological intelligence to prevent system failure can provide critical insights into how complex brains generate adaptive movement and inspiration to design fault-tolerant robots. For flying animals, physical injury to a wing can have severe consequences, as flight is inherently unstable. Using a virtual reality flight arena, we studied how flying fruit flies compensate for damage to one wing. By combining experimental and mathematical methods, we show that flies compensate for wing damage by corrective wing movement modulated by closed-loop sensing and robust mechanics. Injured flies actively increase damping and, in doing so, modestly decrease flight performance but fly as stably as uninjured flies. Quantifying responses to injury can uncover the flexibility and robustness of biological systems while informing the development of bio-inspired fault-tolerant strategies.

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