完美俯仰：果蝇如何控制其身体俯仰角
生物物理
2015-03-29 v1 定量方法
摘要
昆虫扑翼飞行是一种复杂而美妙的现象，依赖于快速主动的控制机制来对抗空气动力学不稳定性。为了直接研究自由飞行的黑腹果蝇（D. melanogaster）如何对抗这种不稳定性来控制其身体俯仰角，我们使用脉冲机械力矩对其施加扰动，并用高速摄像机拍摄其修正机动。结合实验观测和数值模拟，我们发现果蝇通过双侧调节翅膀最前端的冲程角，在 29 +/- 8 ms 内修正高达 40 度的俯仰偏转，该行为很好地由线性比例 - 积分（PI）控制器描述。果蝇仅在 10 +/- 2 ms 后便启动这一修正过程，表明俯仰稳定涉及一种快速反射响应。值得注意的是，果蝇还能修正非常大幅度的俯仰扰动——大于 150 度——这提供了一个探究线性响应框架极限的机制。结合先前关于偏航和滚转控制的研究，我们关于俯仰的结果表明，果蝇对这些身体角度的稳定均与 PI 控制一致。
引用
@article{arxiv.1503.06507,
title = {Pitch Perfect: How Fruit Flies Control their Body Pitch Angle},
author = {Samuel C. Whitehead and Tsevi Beatus and Luca Canale and Itai Cohen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1503.06507},
year = {2015}
}
备注
Main text is 12 pages with 8 figures, supplementary information is 3 pages with 3 figures