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Respuesta optomotora

En biología del comportamiento , la respuesta optomotora es un comportamiento innato y orientador evocado por el movimiento visual de campo completo y es común en peces e insectos durante la locomoción , como nadar , caminar y volar . [1] [2] [3 ] [4 ] [5] [6] [7] [8] [9] La respuesta optomotora tiene propiedades algorítmicas tales que la dirección del movimiento coherente de campo completo dicta la dirección de la salida conductual (por ejemplo, los estímulos visuales hacia la izquierda conducen a girar a la izquierda, y los estímulos visuales hacia la derecha conducen a girar a la derecha). Por ejemplo, cuando a las larvas de pez cebra se les presenta un patrón de rejilla sinusoidal en blanco y negro, las larvas girarán y nadarán en la dirección del movimiento percibido. [10]

Respuesta optomotora en Drosophila melanogaster

Objetivo

La respuesta optomotora es esencial para que los animales corrijan perturbaciones no planificadas del rumbo mientras navegan por su entorno, como cambios de corriente alrededor de un pez nadando o ráfagas de aire alrededor de insectos voladores. La respuesta es rápida e instintiva , con tiempos de retardo puros de solo 20-40 ms para las moscas de la fruta en vuelo. [11]

La respuesta optomotora es una característica central del sistema de control de vuelo de una mosca: las moscas sujetas a un aparente movimiento propio no planificado se mueven para minimizar el flujo óptico resultante (patrones de movimiento retiniano) y corregir desviaciones involuntarias del curso. [1] [12] [13] [14] [15] En sus entornos naturales, los patrones de flujo óptico de campo completo son provocados por distintas maniobras de vuelo; por ejemplo, el flujo óptico rotacional es generado por la rotación del cuerpo durante el vuelo estacionario, mientras que el flujo óptico de expansión es provocado por la traslación del cuerpo durante el vuelo recto. Como tal, las moscas responden a los patrones retinianos panorámicos de expansión visual con maniobras de dirección robustas que se alejan del punto de expansión (imitando un objeto que se acerca) para evitar colisiones y mantener posturas de vuelo contra el viento. [16]

Aplicaciones de investigación

La respuesta optomotora se utiliza con frecuencia como un ensayo de comportamiento . En el pez cebra , la respuesta optomotora se utiliza con frecuencia como una métrica del rendimiento visual , ya que se puede evocar de manera confiable desde los 7 días posteriores a la fertilización hasta la edad adulta. [4] [7] El contraste y la longitud de onda (color) de las rayas se pueden manipular para evaluar las propiedades específicas de su sistema visual , como probar la contribución del color a la detección de movimiento . [17] En las moscas, la respuesta optomotora se utiliza para comprender las propiedades funcionales de los circuitos neuronales en el contexto de un comportamiento específico y examinar las transformaciones sensoriomotoras subyacentes a ese comportamiento. Para describir las propiedades fisiológicas o conductuales de la respuesta optomotora, los investigadores suelen variar el período espacial de los patrones visuales proyectados y su velocidad . El régimen de estímulo a menudo se compone de períodos de estímulos de expansión o rotación de campo grande de bucle abierto que se alternan con períodos de fijación de rayas de bucle cerrado en los que el animal tiene control de la posición de una sola barra vertical.

Características

Tanto las respuestas optomotoras conductuales como las fisiológicas tienen curvas de ajuste distintas para la estructura temporal, espacial y de contraste de las imágenes en movimiento. [5] [18] [19] La magnitud y la evolución temporal de la respuesta optomotora al flujo óptico dependen de la frecuencia temporal del movimiento de la imagen, el período espacial del patrón de visualización, el contraste periódico y la organización espacial del estímulo, p. ej. rotación o expansión. Normalmente, los patrones de período espacial bajo (es decir, rayas estrechas) producen respuestas de dirección más débiles que los patrones de período espacial alto (es decir, rayas anchas). [16] La fuerza de la respuesta optomotora a diferentes frecuencias temporales depende del estado: las moscas estacionarias tienen una frecuencia temporal máxima óptima alrededor de 1 Hz, [16] [20] mientras que las moscas que caminan tienen una respuesta de comportamiento máxima al flujo óptico entre 1 y 4 Hz [5] [21] [20] [16] y la frecuencia óptima durante el vuelo es mucho más rápida, entre 3 y 12 Hz [22] [20] [16]

Referencias

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  2. ^ Borst, A; Bahde, S (1993). "Comparación entre los sistemas de detección de movimiento subyacentes a la respuesta optomotora y de aterrizaje en la mosca doméstica". Biol. Cybern . 56 (4): 217–224. doi :10.1007/BF00365216. S2CID  44797496.
  3. ^ Reichardt, W (1966). "Detección de cuantos individuales por el ojo compuesto de la mosca Mollusca". Actas del Simposio Internacional sobre la Organización Funcional del Ojo Compuesto : 267–289.
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