Michael Dickinson hat seine Karriere damit verbracht zu verstehen, wie Fliegen fliegen. Er hat eine mechanische Fliege namens Robofly in seinem Bioengineering-Labor am California Institute of Technology in Pasadena gebaut. Sowie ein Kumpel für Robofly. Und ein visueller Flugsimulator namens Fly-o-Rama. Sein Labor hat ein System entwickelt, das den Flug in 3D namens Flydra verfolgt, und eine Software, mit der das Flugverhalten quantifiziert werden kann.
Aber alles, was er über die Drehwinkel von Fliegenflügeln, Auftrieb, Drehmoment und Fluiddynamik erfuhr, sagte ihm nichts darüber, warum es so verdammt schwer ist, eine Fliege zu schlagen, wenn sie auf einer Küchentheke sitzt.
Also setzte Dickinson die berühmte Drosophila melanogaster oder Fruchtfliege auf eine Plattform, die von hochauflösenden Hochgeschwindigkeits-Digitalkameras umgeben war. Er senkte eine klatschenartige schwarze Scheibe in einem Winkel von 50 Grad auf eine Zielfliege und filmte die Reaktionen der Kreatur mit einer Geschwindigkeit von 5.000 Bildern pro Sekunde. Dickinson und seine Doktorandin Gwyneth Card untersuchten Hunderte von Sequenzen und Tausende von Bildern und analysierten, was die Fliegen taten.
Das große Geheimnis der Fruchtfliege: Zubereitung. Innerhalb von 100 Millisekunden nach dem Erkennen der Klatsche – und lange bevor sie sich tatsächlich bewegt – schlüpft die Fliege in einen Fluchtplan und bereitet ihre Beine subtil darauf vor, in die ideale Richtung zu springen, wie ein Sprinter, der in Startblöcken gewickelt ist.
„Es ist eine ziemlich ausgeklügelte sensorisch-motorische Transformation“, sagt Dickinson, Professor für Bioingenieurwesen am Caltech. „Es ist ein Kennzeichen der motorischen Planung beim Menschen, und wir waren ziemlich überrascht, dass so etwas bei Fliegen passiert – und das so schnell.“
Fruchtfliegen haben ein fast 360-Grad-Sichtfeld, so dass sie Gefahr sehen können, egal wo sie beginnt. Wenn die Fliege sieht, wie die Klatsche geradeaus kommt, bewegt sie ihre mittleren Beine nach vorne und lehnt sich zurück, damit sie rückwärts abheben kann, weg von der Klatsche. Wenn die Klatsche von der Seite kommt, hält sie ihre mittleren Beine still und lehnt ihren Körper weg, bevor sie springt. (Um einen Blick auf Fliegen in Aktion zu bekommen, schau dir dieses Video an.)

Zippen weg von Ärger scheint völlig vernünftig, natürlich. Die meisten Kreaturen würden sich von einem sich abzeichnenden dunklen Objekt zurückziehen, das ein Vielfaches ihrer Größe hat. Wissenschaftler hatten zuvor angenommen, dass Fliegen, die eine Reihe von riesigen Neuronen haben, die zwischen ihrem Gehirn und ihren Beinen verdrahtet sind, nur reflexartig von der Gefahr wegspringen, so wie ein Mensch eine Hand von einem heißen Herd wegziehen könnte.
„Jeder nahm an, dass das das erste sein würde“, sagt Dickinson. „Niemand hat sich die Mühe gemacht, früher hinzusehen.“
Es stellt sich heraus, dass das Gehirn der Fliege in der Lage ist, sich schnell vorzubereiten, unter Berücksichtigung sowohl der visuellen Stimulation (woher die Bedrohung kommt) als auch der sensorischen Information (was ihre Position relativ zur Bedrohung ist) – in etwa 50 bis 100 Millisekunden. Wir passen schlecht zu diesen Reaktionen. Primaten wurden auf Knopfdruck getaktet, nachdem sie einen Stimulus gesehen hatten – ein einfacheres Verhalten als Fliegen – und sie takteten typischerweise mit etwa 250 Millisekunden ein.
Als nächstes will Dickinson das Gehirn der Fliege untersuchen, um zu erfahren, wo und wie sie so viele Informationen so schnell verarbeiten kann. „Wir möchten den Ort im Gehirn finden, an dem sensorische Informationen in einen motorischen Code umgewandelt werden.“
So etwas wie das Gehirn einer Fliege, so Dickinson, ist genau die Art von Minicomputer, die das Militär in winzige Roboter-Spionageflugzeuge einbauen möchte, die in feindliche Gebiete fliegen. „Irgendwann möchte ich in der Lage sein, zu einem Ingenieur zu gehen und zu sagen:“So baut man““, sagt Dickinson. Trotzdem „wird das nicht so schnell passieren“, räumt er ein.
Aber Dickinsons Forschung hat einen großen Hinweis auf das uralte Problem gegeben, wie man diese Irritationen in der Luft zerquetscht: Du musst sie überdenken.
„Es ist am besten, nicht auf die Startposition der Fliege zu klatschen, sondern ein wenig nach vorne zu zielen, um vorherzusehen, wohin die Fliege springen wird, wenn sie Ihre Klatsche zum ersten Mal sieht“, empfiehlt Dickinson.
Also denk dran: Jede Fliege versucht, einen Sprung auf dich zu bekommen. Denken Sie, bevor Sie swat.
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