Científicos del Campus Janelia de Investigación del Instituto Médico Howard Hughes han utilizado técnicas de captura de movimiento para rastrear los detalles de esa caza y detectar que el movimiento de una libélula es guiado por modelos internos de su propio cuerpo y el movimiento previsto de su presa.
La libélula es un cazador rápido y eficiente, de forma que cuando ve a su presa, tarda alrededor de medio segundo en bajar en picado hacia un insecto desprevenido y atraparlo en el aire.
Científicos del Campus Janelia de Investigación del han utilizado técnicas de captura de movimiento para rastrear los detalles de esa caza y detectar que el movimiento de una libélula es guiado por modelos internos de su propio cuerpo y el movimiento previsto de su presa.
«Esto pone de relieve el papel que los modelos internos juegan para permitir que estas criaturas construyan un comportamiento tan complejo», afirma el líder del grupo de Janelia, Anthony Leonardo, quien dirigió el estudio. «Se empieza a remodelar nuestra visión de las bases neurales de este comportamiento», añade Leonardo, quien publica con los becarios posdoctorales Matteo Mischiati y Huai-Ti Lin y sus colegas los hallazgos en la edición de este jueves de ‘Nature’
«Hasta ahora, este tipo de control complejo, que incorpora tanto la predicción como la reacción, se había demostrado sólo en los vertebrados», escribe el biólogo de la Universidad de Harvard Stacey A. Combes, en un texto adicional al hallazgo. A su juicio, el nuevo trabajo muestra que las libélulas realizan cálculos internos durante la caza tan complejos como los de una bailarina de ballet.
Los neurocientíficos han aprendido mucho acerca de cómo el sistema nervioso desencadena acciones en respuesta a la información sensorial mediante el estudio de conductas reflejas simples, como la forma en que un animal se escapa de un depredador. Leonardo ha estado estudiando la captura de presas en las libélulas porque quiere saber si en el mismo bucle de estímulo-respuesta que los investigadores han descubierto en esos sistemas también subyacen comportamientos más complejos.
En los seres humanos, el simple hecho de alcanzar un objeto exige un sofisticado procesamiento de información, dice Leonardo, de forma que sólo para recoger a una taza de café, el cerebro requiere de una serie de modelos internos. Hasta ahora los científicos habían pensado en la captura de presas por los insectos como un sistema sencillo en el que el movimiento de un depredador se guía únicamente por la posición de su presa.
«La idea era la libélula sabe más o menos dónde está la presa en relación a ella y trata de mantener ese ángulo constante a medida que se mueve hacia el punto de intercepción. Ésta es la forma en la que funcionan los misiles guiados y cómo la gente coge un balón de fútbol», dice Leonardo, quien señala que no había razón para creer que la captura de presas era más complicada. «No es necesario un modelo espectacularmente complicado para adivinar dónde estará la presa en un breve periodo de tiempo en el futuro -apunta–. Pero, ¿cómo maniobrar el cuerpo para alcanzar el punto de contacto?».
En busca de una imagen más completa, Leonardo y su equipo pasaron varios años elaborando un sistema que les permitiera hacer un seguimiento de los movimientos del cuerpo de una libélula cuando que intercepta su presa. Su estrategia se basa en la misma tecnología de captura de movimiento que se emplea para traducir los movimientos de los actores en la animación por ordenador: se colocan marcadores reflectantes en diferentes partes del cuerpo,en este caso, la cabeza, el cuerpo y las alas, y una cámara de alta velocidad graba en vídeo los destellos de luz reflejados por cada marcador mientas se mueven los insectos.
Mediante el uso de la posición de cada destello de luz, los científicos pueden reconstruir el contorno de la libélula mientras vuela y la exactitud del contorno depende del número de marcadores unidos a la libélula. Estos expertos registraron los movimientos de las libélulas mientras perseguían una mosca de la fruta o una presa artificial, por ejemplo, un cordón maniobrado por un sistema de poleas, cuyos movimientos podían controlar los científicos, que se centraron en seguir la orientación de la cabeza y el cuerpo de la libélula. «Eso nos dice qué ve la libélula y cómo se mueve su cuerpo», explica.
Cuando analizaron los vídeos, quedó claro que las libélulas no fueron simplemente respondiendo a los movimientos de la presa, sino que hicieron movimientos estructurados para ajustar la orientación de sus cuerpos, incluso cuando la trayectoria de sus presas no cambió. «Esos giros fueron impulsados por la representación interna del cuerpo de la libélula y el conocimiento de que tiene que girar su cuerpo y la línea según la trayectoria de vuelo de la presa de una manera particular», dice Leonardo.
Las libélulas siempre se alinearon para que pudieran interceptar a su presa desde abajo, lo que reduce el riesgo de ser detectadas. «Al final de la persecución, la libélula hace una canasta con sus piernas y la presa cae en ella», relata Leonardo.
Los científicos vieron que cada libélula movió su cabeza para mantener la imagen de su presa centrada en el ojo, a pesar de la rotación de su propio cuerpo. Estos movimientos de la cabeza deben ser planificados en base a las predicciones del insecto sobre cómo estabilizar la imagen de su presa.
El ángulo entre la cabeza y el cuerpo sigue el movimiento previsto de la presa, mientras que el sistema visual detecta cualquier movimiento inesperado cuando la presa se aleja de su posición en el punto de mira. «Esto da a la libélula una muy elegante combinación de control basado en modelos de predicción y el control reactivo original», concluye.
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