Encontrar comida no escuro requer alguma habilidade, especialmente se você for um mariposa. Esses insetos sugam o néctar das flores com um longo bocal parecido com uma gigantesca palha dobradiça - tudo isso pairando no ar enquanto suas fontes de alimento balançam na brisa.
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"Fazendo tudo isso em níveis leves, onde eu não seria capaz de ver a mão na frente do meu rosto, isso é um comportamento bastante notável para um animal com um cérebro muito menor do que uma ervilha", diz Simon Sponberg, neuromecanista da Georgia Tech. Agora, Sponberg e seus colegas descobriram que os hawkmoths adotaram um truque incomum para alcançar tal feito dos sentidos: sob condições de baixa luminosidade, os insetos podem realmente desacelerar a maneira como seus cérebros processam a luz. Enquanto isso tem um custo - um tempo de reação mais lento - os insetos se alimentam principalmente de flores que se movem na velocidade certa.
"Eles realmente evitam um trade-off, porque eles têm a sensibilidade adicional de desacelerar seus sistemas visuais, mas eles não diminuem a velocidade para onde eles iriam realmente mal em rastrear as flores naturais que eles se preocupam", explica Sponberg. . "Eles estão muito sintonizados com o meio ambiente."
Hawkmoths têm olhos compostos feitos de facetas chamadas ommatidia. Estes são cobertos por bainhas que dobram comprimentos de onda específicos para atingir pequenos feixes de células nervosas visuais, que então enviam sinais ao cérebro. O cérebro compila um mosaico da riqueza de sinais para criar uma imagem. No escuro, a bainha puxa para trás e o olho absorve tantos comprimentos de onda de luz quanto possível.
"O mecanismo é diferente, mas o efeito é como alargar a abertura de uma câmera", diz Sponberg. "Coleta luz sobre uma região maior do espaço", criando uma imagem mais brilhante. No entanto, este efeito não é suficiente para deixar a traça ver verdadeiramente no escuro. “Ele permite que as traças sejam mil vezes melhores do que normalmente seriam capazes de ver em termos de sensibilidade à luz. Mas isso é insuficiente para ser capaz de ver à noite ”, diz Sponberg.
Alguns neurocientistas sugeriram que os insetos, que fazem a maior parte de sua alimentação ao entardecer, podem na verdade estar diminuindo a percepção da luz - um pouco como diminuir a velocidade do obturador de uma câmera para expor uma imagem por mais tempo. "O animal iria integrar a luz por um longo período de tempo para que pudesse coletar mais luz e ser mais sensível a objetos pouco iluminados", diz Sponberg.
Para investigar, o laboratório de Sponberg construiu flores robóticas que podiam balançar em velocidades controladas. A equipe monitorou como os hawkmoths responderam a flores se movendo em diferentes velocidades e em diferentes níveis de luz. Calculando os tempos de reação dos insetos, os pesquisadores viram que os movimentos das mariposas combinavam com modelos matemáticos de processamento cerebral mais lento. Em média, as mariposas responderam ao movimento floral 17% mais lento no escuro. A habilidade das mariposas de rastrear as flores oscilantes parecia ser de 2 Hertz ou dois trilhos por segundo. Qualquer coisa maior e eles perderam seu alvo, a equipe relata hoje na Science .
Visto de cima, um hawmoth se move com uma flor robótica enquanto se alimenta. O vídeo foi desacelerado quatro vezes para melhor enxergar o movimento da mariposa. (Sponberg Lab, Georgia Tech) Os pesquisadores não sabem exatamente quais neurônios estão diminuindo a velocidade nos cérebros dos insetos. As traças não estão mudando a maneira como elas se movem, portanto, os ajustes de velocidade devem estar acontecendo na parte do cérebro que controla a visão. "Não é apenas o quão rápido eles podem ver, é o quão rápido eles podem acelerar para frente e para trás - a combinação da física de seu cérebro e da física de seu corpo", diz Sponberg.
O limite de velocidade das mariposas é arbitrário ou tem implicações reais na natureza? A equipe selecionou flores freqüentadas por hawkmoths. Lá fora, eles gravaram vídeos das flores em movimento e acompanharam sua velocidade. As flores não oscilam a uma velocidade agradável e constante. No entanto, a equipe descobriu que, quer estivessem soprando para um lado ou se movendo para frente e para trás, as flores não estavam se movendo mais rápido do que 2 Hertz pelo menos 90% do tempo.
Desta vez visto do lado, um hawkmoth segue uma flor robótica sob luz fraca. Flores em movimento mais lentas mostraram-se mais fáceis para as mariposas rastrearem. (Sponberg Lab, Georgia Tech) Quando essas mariposas sorvem o néctar, elas também polinizam a planta. No jogo da polinização, as visões e cheiros de certas plantas freqüentemente evoluíram para serem afinados aos sentidos de seus polinizadores preferidos. O novo trabalho sugere que o movimento pode ser coordenado da mesma forma. Mas se é a flor ou o inseto que estabelece limites para essa relação, ainda não está claro. "Seria difícil provar, de qualquer forma", observa Eric Warrant, zoólogo da Universidade de Lund, na Suécia, que também escreveu uma perspectiva sobre o estudo.
Abaixo da linha, a compreensão da visão e do vôo pode ter aplicações na robótica, observa Noah Cowan, engenheiro da Universidade Johns Hopkins. As descobertas poderiam "fornecer pistas sobre como construir um sistema de controle ou sistema de vôo melhor", explica ele.
E, do ponto de vista da biologia básica, “o fato de as mariposas desacelerarem o suficiente para responder à velocidade das flores em movimento é muito legal, e mostra como o cérebro da traça é adaptado ao ambiente”, acrescenta Jessica Fox, neurocientista da Case Western Reserve, que não era afiliado ao estudo. Muitos outros insetos precisam navegar em diversos ambientes de luz - de moscas-das-frutas a abelhas noturnas e vespas. Embora esses bugs possam não ter adaptado seu processamento visual exatamente da mesma maneira, é possível que outros animais empreguem estratégias semelhantes.
"O hawkmoth é o primeiro animal em que vimos essa estratégia", diz Fox, "mas aposto que não será o último".
