Mini-loopbanden verbeteren inzichten in het voortbewegen van insecten

AmsterdamWetenschappers gebruiken kleine loopbanden om te bestuderen hoe fruitvliegjes zich gedragen in onvoorspelbare situaties. Onderzoekers van de Universiteit van Washington hebben deze minuscule apparaten ontwikkeld om te observeren hoe de insecten lopen en hun bewegingen waarnemen. Het belangrijkste doel is te begrijpen hoe hun zintuiglijke vermogens hun beweging beïnvloeden, vooral wanneer de omstandigheden plotseling veranderen.

Belangrijke aandachtspunten van dit onderzoek zijn onder andere:

• Ontwerp en bouw van loopbanden ter grootte van een vlieg met goedkope onderdelen.
• Analyse van vliegbewegingen met verstoorde proprioceptie.
• Bestudering van coördinatie met behulp van gesplitste loopbanden.
• Open-source beschikbaarheid van loopbandontwerpen voor wereldwijd onderzoek.

Mini-loopbanden voor het bestuderen van beweging bij dieren zijn afgeleid van normale loopbanden. Door deze loopbanden aan te passen voor fruitvliegjes, kunnen onderzoekers hun bewegingen nauwgezet volgen en beheersen. Dit is belangrijk omdat fruitvliegjes een klein en goed begrepen zenuwstelsel hebben, waardoor ze een uitstekend model zijn om te onderzoeken hoe hersenen werken.

Tijdens de experimenten liepen de vliegen zowel op gewone als op gesplitste loopbanden. Met de gewone loopbanden konden onderzoekers de looppatronen van de vliegen langdurig volgen. De vliegen bewogen zich zeer snel, met meer dan 50 millimeter per seconde. Op de gesplitste loopband veranderden de vliegen hun stapritme wanneer elke kant van de loopband op verschillende snelheden bewoog, wat aantoont dat veranderingen in hun middenpoten een grote invloed hadden op hoe ze hun richting controleerden.

Lees ook:

Vandaag · 04:21

Innovatief platform soTILT3D revolutioneert driedimensionale celvisualisatie met geavanceerde beeldvormingstechnieken en diep leren.

Onderzoekers hebben specifieke neuronen uitgeschakeld om te zien hoe dit de lichaamspositie beïnvloedt. Dit leidde tot minder maar grotere stappen, zonder de coördinatie tussen de benen te verstoren. Dit suggereert dat het zenuwstelsel mogelijkheden heeft om bij te sturen, of dat andere neuronen voor lichaamspositie helpen om het lopen soepel te laten verlopen.

Deze opstelling biedt wetenschappers een gecontroleerde omgeving om te bestuderen hoe dieren bewegen en hoe hun hersenen werken tijdens deze bewegingen. Door genetische hulpmiddelen te gebruiken in combinatie met de loopband worden de experimenten nauwkeurig en herhaalbaar, wat waardevolle inzichten geeft in hersenbesturing en lichaambewustzijn tijdens het lopen.

Het team heeft hun loopbandontwerpen gratis beschikbaar gesteld, zodat wetenschappers wereldwijd ze kunnen kopiëren en verbeteren. Deze samenwerking kan het onderzoek naar hoe zenuwstelsels beweging in insecten, andere dieren en misschien zelfs mensen beheersen, versnellen.

De miniatuur loopbanden gaan verder dan alleen nieuwe apparaten. Ze combineren technologie, biologie en neurowetenschappen om beweging en balans bij levende wezens te bestuderen. Het onderzoek aan de Universiteit van Washington kan bijdragen aan toekomstige behandelingen voor neuromusculaire aandoeningen.