Por Benjamin Cellini y Jean-Michel Mongeau

Muchos animales, incluidos los humanos, mueven los ojos, la cabeza y / o el cuerpo para estabilizar la mirada. Revelar cómo el sistema nervioso transmite información visual para controlar los ojos, la cabeza y / o el cuerpo juntos es fundamental para comprender la estabilización de la mirada. Aquí, estudiamos cómo las moscas de la fruta atadas y voladoras combinan los movimientos de la cabeza y los esfuerzos de dirección del ala para estabilizar la mirada. Al combinar enfoques experimentales y teóricos, mostramos que los movimientos de la cabeza dan forma a la información visual, lo que a su vez aumenta la fuerza de las respuestas de dirección del ala. Además, los movimientos de la cabeza precedieron y coordinaron las respuestas de dirección del ala aguas abajo, estableciendo un orden temporal. En conjunto, los movimientos de la cabeza y su influencia en las entradas visuales deben considerarse para apreciar plenamente el potencial del procesamiento de información visual para el control de vuelo.

Los animales utilizan la detección activa para responder a las entradas sensoriales y guiar las decisiones motoras futuras. En vuelo, las moscas generan un patrón de movimientos de cabeza y cuerpo para estabilizar la mirada. La forma en que el cerebro transmite información visual para controlar los movimientos de la cabeza y el cuerpo y cómo los movimientos activos de la cabeza influyen en el control motor posterior sigue siendo difícil de alcanzar. Utilizando un marco teórico de control, estudiamos el reflejo de estabilización de la mirada optomotora en vuelo atado y cuantificamos cómo los movimientos de la cabeza estabilizan el movimiento visual y dan forma a los esfuerzos de dirección del ala en las moscas de la fruta ( Drosophila). 

Al dar forma a las entradas visuales, los movimientos de la cabeza aumentaron la ganancia de las respuestas de dirección del ala y la coordinación entre el estímulo y las alas, apuntando a un acoplamiento estrecho entre los movimientos de la cabeza y el ala. Los movimientos de la cabeza siguieron el estímulo visual en tan solo 10 ms, un retraso similar al reflejo vestíbulo-ocular humano, mientras que las respuestas de dirección del ala se retrasaron más de 40 ms. Esta diferencia de tiempo sugiere un orden temporal en el flujo de información visual, de modo que la cabeza filtra la información visual y provoca respuestas de dirección del ala corriente abajo. 

La fijación de la cabeza disminuyó significativamente la potencia mecánica generada por el motor de vuelo al reducir la frecuencia de batido de las alas y el empuje general. Simulando una matriz de detectores de movimiento elemental, mostramos que los movimientos de la cabeza cambian el rango dinámico de entrada visual efectiva al óptimo de sensibilidad de la vía de visión en movimiento. En conjunto, nuestros resultados revelan una influencia transformadora de la visión activa en las respuestas motoras de vuelo en las moscas. Nuestro trabajo proporciona un marco para comprender cómo coordinar los sensores en movimiento en un cuerpo en movimiento.