Эти пустынные муравьи живут в солончаках и являются идеальными моделями для навигационных исследований. Когда они отправляются на поиски пищи в свою плоскую, голую, враждебную среду, они, тем не менее, всегда могут вернуться в свое гнездо кратчайшим путем. У них есть внутренняя навигационная система. Муравьи измеряют пройденное ими расстояние, записывая, сколько шагов они сделали, и используют солнце для ориентации, принимая во внимание его движение во времени с помощью собственных внутренних часов. Группа исследователей во главе с Д. Матиас Виттлингер из Фрайбургского университета разработал крошечную беговую дорожку, на которой муравьи ведут себя так же, как в дикой природе. «Это дает нам почти неограниченные возможности для проверки механизмов и нейронной основы пространственной ориентации и навигации нашего модельного животного - в лаборатории», - говорит Виттлингер. «Мы можем поместить муравьев в виртуальный мир и внести в него определенные изменения, чтобы посмотреть, как они отреагируют». Ожидается, что эксперименты дадут информацию, которая будет полезна при разработке автономных роботов, а также в других областях. Команда биологов опубликовала свои результаты в Journal of Experimental Biology.
Бегущая дорожка муравья похожа на мяч, по которому насекомое может ходить, немного как хомяк в колесе. Для муравья это похоже на прогулку в его обычной среде, хотя на самом деле он никуда не ходит. Команда разработала сферическую беговую дорожку таким образом, чтобы она позволяла муравью ходить естественной походкой, даже при быстром движении и изменении направления. Сферическая беговая дорожка содержит оптические датчики, как в компьютерной мыши, которые точно фиксируют направление и скорость муравья.
В экспериментах муравей сначала отходит примерно на десять метров от своего гнезда - будь то в поле или в лаборатории - сохраняя информацию о пройденном пути. Затем исследователи помещают его на беговую дорожку. Затем муравей движется точно так же, как если бы он возвращался в свое гнездо. Сначала он возвращается к гнезду как можно прямее. Достигнув общей территории гнезда, муравей переключается в режим поиска, выбирая извилистый путь, чтобы найти точное местоположение. Биологи заметили, что муравьи адаптируют свою скорость к соответствующему этапу своего путешествия - быстрее на начальном пути домой, затем медленнее на этапе поиска. Сравнение виртуального путешествия внутри беговой дорожки и необходимого путешествия по земле показывает, что насекомые обладают высокоточной навигационной системой.