A differenza degli umani, le api hanno un campo visivo dorsale che consente loro di evitare ostacoli sopra la testa. Fino ad ora, non si sapeva se questo li aiutasse a controllare la velocità del volo. Una recente ricerca degli specialisti di biorobotica francese presso l’Institut des sciences du movement lo conferma.
È stato dimostrato che le api regolano la loro velocità in base alla vicinanza degli ostacoli, indipendentemente dal fatto che tali ostacoli si trovino sul piano orizzontale o verticale. Raggiungono questo obiettivo attraverso il flusso ottico percepito, soprattutto dall’alto. Questi risultati sono stati recentemente dimostrati utilizzando un modello di simulazione del volo delle api realizzato lo scorso anno.
Le api hanno un sistema nervoso impressionante che permette loro prestazioni sensoriali-motorie
Come può una creatura piccola come un’ape, riuscire a controllare il suo volo ed evitare gli ostacoli sia in volo che a terra? Ora sappiamo che le prestazioni sensoriali-motorie delle api dipendono da un sistema nervoso costituito da centomila a un milione di neuroni. Mentre l’insetto vola, un’immagine del suo ambiente si sposta dalla parte anteriore a quella posteriore del suo campo visivo. Questo crea un flusso ottico, che è definito come la velocità angolare dei contrasti ambientali che attraversano il suo campo visivo. Per definizione, questi flussi ottici dipendono dal rapporto tra velocità e distanza dalle superfici più vicine.
I ricercatori hanno già sviluppato un modello di simulazione del volo delle api, chiamato ALIS, l’anno scorso. ALIS può riprodurre traiettorie di insetti principalmente utilizzando dati visivi elaborati dal computer. Questi specialisti di biorobotica hanno costruito una camera di volo, con una complessa forma geometrica. Le api foraggianti hanno imparato lentamente ad attraversare la stanza per raggiungere dell’acqua zuccherata come ricompensa.
Come si è svolto lo studio nella camera di volo?
La camera di volo ha diverse costrizioni in cui convergono il pavimento e il soffitto, o le pareti laterali. I ricercatori hanno osservato che la velocità di un’ape diminuiva in proporzione al punto di passaggio più stretto nella camera di volo, sia che la costrizione fosse orizzontale o verticale. In altre parole, un’ape rallenta la sua velocità di volo non appena un ostacolo si avvicina. La sua velocità dipende dalla dimensione del campo visivo e, quindi, dalla vicinanza dell’ostacolo. Questo comportamento è stato ben previsto dalla simulazione del modello ALIS. Le traiettorie delle api che volano nella camera di volo corrispondevano perfettamente alle traiettorie previste dalla modellazione virtuale degli insetti.
Gli scienziati sottolineano l’esistenza di controller che mantengono i flussi ottici, cioè la velocità/distanza percepita visivamente, a valori costanti. Pertanto, se l’insetto vola in un ambiente che sta diventando sempre più affollato, questo “cruise control” lo costringe a ridurre la sua velocità al fine di mantenere velocità/distanza costanti. Un modello di “regolatore di flusso ottico” consente di capire come un’ape è in grado di volare senza mai dover misurare la sua velocità.
Questo permette inoltre di capire come fare a meno dei tradizionali sensori aerospaziali, come i radar Doppler, che danno velocità in relazione al terreno. Questi sensori ultraprecisi hanno lo svantaggio di essere ingombranti, costosi e consumano energia. La presente ricerca illustra la doppia sfida della biorobotica, sia nella ricerca fondamentale che in quella applicata. Questi risultati potrebbero avere applicazioni aerospaziali, ad esempio durante le fasi cruciali quando gli aeromobili volano in ambienti confinati.
