Как морская звезда без мозга «управляет» сотнями ножек

Новое исследование показало, что секрет их координации — не в скрытом «центральном контролёре», а в локальной механической обратной связи: каждая трубчатая ножка подстраивается под нагрузку практически автономно.

В центре работы — обычная морская звезда Asterias rubens. У каждой её «руки» снизу расположены ряды трубчатых ножек (подиумов) с присоской на конце; они приводятся в действие воднососудистой системой, которая перемещает жидкость и помогает ножкам прикрепляться и отлипать.

Чтобы увидеть, как ножки «работают» в реальном времени, учёные использовали оптическую визуализацию на основе frustrated total internal reflection (FTIR) — поверхность «подсвечивается» в местах контакта, и можно точно измерять, сколько и какие ножки держатся за субстрат.

Результаты оказались неожиданно конкретными: скорость движения морской звезды регулируется прежде всего временем сцепления отдельных ножек, а не тем, сколько ножек одновременно касается поверхности. Чем дольше ножки «держатся», тем медленнее ползёт животное.

В серии дополнительных экспериментов морским звёздам увеличивали нагрузку (в том числе за счёт небольших утяжелителей/«рюкзачков») и заставляли ползти в перевёрнутом положении. И в обоих случаях наблюдалось одно и то же: время сцепления увеличивалось, а скорость падала. Механические модели подтвердили вывод: поведение рождается из местной подстройки ножек под вес и гравитацию — без необходимости в центральной программе управления.

Авторы отмечают, что такой принцип «децентрализованного управления» может быть полезен для мягкой робототехники и устройств с множеством точек контакта — там, где важны устойчивость и адаптация к меняющимся условиям.