Як морська зірка без мозку "керує" сотнями ніжок

Нове дослідження показало, що секрет їхньої координації - не в прихованому "центральному контролері", а в локальному механічному зворотному зв'язку: кожна трубчаста ніжка підлаштовується під навантаження практично автономно.

У центрі роботи - звичайна морська зірка Asterias rubens. У кожної її "руки" знизу розташовані ряди трубчастих ніжок (подіумів) із присоскою на кінці; їх приводить у дію водносудинна система, що переміщує рідину і допомагає ніжкам прикріплятися і відлипати.

Щоб побачити, як ніжки "працюють" у реальному часі, вчені використовували оптичну візуалізацію на основі frustrated total internal reflection (FTIR) - поверхня "підсвічується" в місцях контакту, і можна точно вимірювати, скільки і які ніжки тримаються за субстрат.

Результати виявилися несподівано конкретними: швидкість руху морської зірки регулюється насамперед часом зчеплення окремих ніжок, а не тим, скільки ніжок одночасно торкається поверхні. Чим довше ніжки "тримаються", тим повільніше повзе тварина.

У серії додаткових експериментів морським зіркам збільшували навантаження (зокрема за рахунок невеликих обважнювачів/"рюкзачків") і змушували повзти в перевернутому положенні. І в обох випадках спостерігалося одне й те саме: час зчеплення збільшувався, а швидкість падала. Механічні моделі підтвердили висновок: поведінка народжується з місцевого підстроювання ніжок під вагу і гравітацію - без необхідності в центральній програмі управління.

Автори зазначають, що такий принцип "децентралізованого управління" може бути корисним для м'якої робототехніки і пристроїв з безліччю точок контакту - там, де важливі стійкість і адаптація до мінливих умов.