固定在小棍上的果蠅。
近日，美國賓夕法尼亞州立大學的研究人員利用高速攝像機記錄了果蠅在虛擬實境飛行模擬器中的運動，發現了果蠅利用眼球運動快速加強飛行控制的機制，並在機器人技術中模擬這種能力。相關論文於當地時間9月1日發表在《美國國家科學院院刊》上。
「通過研究果蠅的飛行，我們能找到一些令人難以置信的生物學中已經存在的工程解決方案，」論文的第一作者、賓夕法尼亞州立大學機械工程博士生Benjamin Cellini說。
凝視是一種很普通的現象，大多數生物都能做到。例如，我們能夠不間斷地移動我們的眼睛、頭部和/或身體來掃描一個房間。
「但這是一個富有挑戰性的、複雜的問題——人類和其他動物是如何做到這一點的？」該校生物運動系統實驗室的主任、機械工程助理教授Jean-Michel Mongeau說。
主動傳感是工程和生物學的一個分支，主要研究傳感器運動是怎樣影響感知本身的。這一領域之前的很多研究都集中在翅膀的運動上，但了解果蠅如何利用積極的眼球運動來控制飛行，可以極大地提高機器人技術。
目前，大多數機器人的傳感器都是固定的，傳感和運動是解耦的。然而，通過協調能夠在身體上移動的視覺傳感器，更好地模擬眼睛和大腦，機器人的飛行控制能力可以得到極大的改善。
研究者確認，果蠅眼睛的反應速度比身體或翅膀快四倍，這也為該理論提供了支撐。而且這些反應是緊密耦合的，這表明果蠅在很大程度上依賴眼睛的運動來協調翅膀運動。
「我們已經證明，通過減少運動模糊，果蠅的眼睛比我們預想中能更好地控制和穩定視野。」Cellini說。「就像在體育運動中一樣，棒球運動員會用眼睛盯著球看，以減少模糊，提高擊球效果。」
研究人員還發現，當用膠水固定果蠅的頭部，限制頭部運動，會對它們的飛行表現產生巨大影響。
Mongeau說：「我們在這裡發現的一個重要原理是，果蠅的眼睛減緩了進入大腦的視覺運動，這個過程增強了它們對飛行的控制能力，提高了飛行表現。」
通過這項研究，研究人員確信，解鎖生物世界的秘密或會對技術產生廣泛的影響。
原創編譯：花花 審稿：西莫 責編：陳之涵
期刊來源：《美國國家科學院院刊》
期刊編號：0027-8424
原文連結：https://phys.org/news/2020-09-eye-reveal-secrets-vision-rapid.html
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