La detección de olores de una polilla mejoraría tecnologías robóticas de localización de fuentes de olor

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Un estudio revela cómo la detección de olores por parte de la polilla del gusano de seda puede mejorar la robótica.

La polilla del gusano de seda (Bombyx mori) es un insecto que ya no vuela debido a la domesticación.

Los machos utilizan sus antenas para detectar las feromonas emitidas por las hembras y responden de forma muy aguda, y se han utilizado como insectos modelo para el estudio de la localización de su fuente de olores.

Los insectos voladores baten sus alas cuando vuelan, y también se sabe que las polillas del gusano de seda baten sus alas (lo que se denomina aleteo) cuando detectan feromonas, aunque no vuelen.

A medida que las moléculas de feromonas se mueven a través del espacio en el aire, los flujos de aire producidos por el aleteo de las alas sin duda tienen una fuerte influencia en la detección de olores.

Sin embargo, el efecto de este aleteo de alas no se conocía cuantitativamente.

Para abordar esta cuestión, un grupo de científicos dirigido por el Dr. Toshiyuki Nakata de la Escuela de Posgrado de Ingeniería de la Universidad de Chiba, investigó cómo B. mori detecta las feromonas.

“Sabemos que las polillas del gusano de seda detectan feromonas al batir sus alas para inducir corrientes de aire a su alrededor.

Sin embargo, no está claro el impacto preciso de este aleteo en la capacidad de las polillas para localizar la fuente del olor”, explica Nakata, al tiempo que explica la razón para realizar este estudio.

Su estudio empleó fotogrametría de alta velocidad (una técnica que utiliza cámaras de alta velocidad para capturar y reconstruir el movimiento y la geometría de los objetos) para analizar computacionalmente las consecuencias aerodinámicas de los movimientos de las alas de B. mori.

Los investigadores registraron meticulosamente los movimientos de las alas durante el abanicado y construyeron un modelo computacional detallado de los insectos y el flujo de aire circundante.

Utilizando los datos simulados, posteriormente calcularon el movimiento de partículas que se asemejan a las moléculas de feromona alrededor de la polilla del gusano de seda que se abanica.

Uno de los hallazgos clave del estudio fue que B. mori toma muestras de la feromona de forma selectiva desde el frente.

La polilla explora el espacio girando su cuerpo mientras se abanica para localizar las fuentes de feromonas.

El muestreo direccional de las moléculas de feromonas es particularmente útil cuando se busca una fuente de olor, ya que la polilla puede determinar la dirección de la columna de olor al detectar la feromona.

No hace falta decir que las implicaciones de esta investigación se extienden más allá del estudio de los insectos.

Los conocimientos adquiridos a partir de la forma en que B. mori manipula el flujo de aire podrían conducir a avances en las tecnologías robóticas de localización de fuentes de olor.

Un equipo dirigido por el Dr. Daigo Terutsuki está trabajando en el desarrollo de drones equipados con antenas de insectos para la detección de olores, con posibles aplicaciones como la localización de personas en situaciones de emergencia.

“Los hallazgos de este estudio resaltan la importancia de crear un flujo de aire direccional cuando se buscan fuentes de olores utilizando robots voladores.

Esto implica ajustar cuidadosamente la orientación del dron y la configuración de sus hélices y sensores de olor para optimizar las capacidades de detección”, señala el Dr. Nakata.

Además, el estudio destaca la necesidad de que futuras investigaciones consideren factores ambientales como la turbulencia del flujo de aire y la estructura de la antena, que también influyen en la detección de olores.

“Actualmente, los robots dependen en gran medida de sensores visuales y auditivos para la navegación.

Sin embargo, como lo demuestran los perros de rescate en desastres, utilizar el sentido del olfato puede ser muy eficaz para localizar a los humanos.

Si bien la aplicación de la detección del olfato en robots todavía está en sus primeras etapas, esta investigación podría ayudar a desarrollar robots que busquen de manera eficiente las fuentes de olores en situaciones de desastre“, dice el Dr. Nakata.

En resumen, este estudio no solo avanza nuestro conocimiento de las estrategias de detección de olores de los insectos, sino que también proporciona principios de diseño valiosos para la próxima generación de robots de detección de olores aéreos.

Fuente: Nature