Одна з таємниць дикої природи — щорічне «велике переселення» метеликів-монархів з Канади до Мексики і назад. Математики спільно з біологами вирішили відтворити «внутрішній компас» організмів метеликів.
Провідний дослідник професор Елі Шлизерман з Університету штату Вашингтон сказав, що йому, як математику, дуже цікаво дізнатися, як функціонують нейробіологічні системи і що ми можемо перейняти від них.
«Маршрут метеликів-монархів оптимальний і явно заздалегідь визначений. Після двох місяців польоту вони виявляються в конкретному місці в Центральній Мексиці, зберігши енергію і використавши всього кілька підказок», — повідомив він в інтерв’ю BBC News.
Працюючи разом з біологами, включаючи Стівена Репперта з Університету Массачусетса, професор Шлизерман реєстрував сигнали безпосередньо з нейронів очей і вусиків метеликів.
«Ми встановили, що вхідні сигнали повністю залежать від Сонця. Одним з них є положення Сонця по горизонту, а іншим — який час доби. На ці сигнали реагує „внутрішній компас” комах, що допомагає
їм орієнтуватися на протязі кожного міграційного дня», — пояснив вчений.
Розробивши входи для цього компаса, професор Шлизерман потім створив схему моделі для його імітації. Вона складається з двох механізмів управління — один заснований на хронометражі «годин» нейронів у вусиках метеликів, а інший базується на визначенні азимута нейронами в їх очах. Ці органи дозволяють монархам контролювати положення Сонця.
«Модель отримує ці два сигналу і потім зіставляє їх з тими, які необхідні, щоб перебувати на правильному курсі, і виробляє коректувальні команди. Схема показує, як поведінка визначається інтеграцією сигналів. Ми можемо використовувати такий принцип для створення робототехнічних версій цих систем, що живляться від Сонця і керованих ним», — розповів професор.
Вчений зазначив, що одна з цілей його команди полягає в побудові робота метелика-монарха, який зможе летіти за комахами і відстежувати всю їх міграцію. За його словами, такий спосіб моніторингу міг би надати значну підтримку у збереженні популяції цих унікальних яскраво-помаранчевих мандрівниць.
Результати дослідження опубліковані в журналі Cell Reports.