Un dispositif expérimental pour découpler des invariants optiques dans le contrôle de l'altitude des abeilles

Aimie Berger Dauxère (1, 2) , Gilles Montagne (1, 2) , Julien Serres (1, 2)

1 ISM - Institut des Sciences du Mouvement Etienne Jules Marey
2 AMU - Aix Marseille Université

Le mouvement d'un observateur dans un environnement statique génère un motif rétinien de flux optique qui spécifie la direction de l'auto-mouvement. Chez l'abeille Apis mellifera, la capacité de naviguer dans des tunnels uniquement sur la base du flux optique a été largement étudiée [1-3]. Mais quelle composante de ce flux optique est réellement pertinente dans la régulation de l'altitude des abeilles ? Deux invariants optiques spécifiques doivent être pris en compte : la vitesse de défilement optique et le taux de variation de l'angle d'évasement des lignes de base. Nous sommes en train de concevoir un nouveau paradigme, dans lequel ces deux invariants optiques pourraient être non corrélés, supprimés ou déformés individuellement. Notre tunnel de vol (220 cm de long, 71 cm de haut et 25 cm de large) est texturé avec des bandes rouges parallèles sur les quatre surfaces orientées perpendiculairement à la direction du vol. Ce motif procure à un insecte volant une vitesse de défilement optique. Le motif du sol peut être remplacé par un motif blanc uniforme pour supprimer la vitesse de défilement optique ventrale. Le mur de droite est constitué d'un filet à insectes revêtu du même motif permettant l'enregistrement des trajectoires à une fréquence d'acquisition de 100Hz avec une caméra Dalsa Génie HM640. L'angle d'évitement formé par les lignes de base peut être modifié lorsqu'une abeille se déplace dans le tunnel grâce à deux tiges en carbone motorisés. La vitesse des tiges est contrôlée par un moteur sans balai, couplé à une vis sans fin métrique à deux voies avec deux chariots rotatifs pour l'orientation des tiges. Lorsqu'une abeille vole dans le tunnel de vol, les tiges mobiles peuvent converger ou diverger, donnant aux abeilles l'illusion qu'elles vont respectivement monter ou descendre. En filmant leur trajectoire 2D dans le plan vertical, nous pourrons évaluer si elles utilisent ou non chaque invariant optique pour contrôler leur altitude. Nous supposons que le taux de variation de l'angle d'évitement est un invariant optique utilisé par A. mellifera pour contrôler son altitude, comme le font les pilotes dans une situation similaire. [1] G. Portelli, J.R Serres and F.Ruffier (2017) Altitude control in honeybees: joint vision-based learning and guidance, Scientific Reports (7), 9231. [2] J.R Serres and F.Ruffier (2017) Optic flow-based collision-free strategies: From insects to robots, Arthropod structure & development (46) 5, 703-717. [3] M.V Srinivasan (2011) Visual control of navigation in insects and its relevance for robotics, Current Opinion in Neurobiology (24) 4, 535-543.

Mots clés: Invariant optique; Vol d'insecte; Contrôle d'altitude; Approche écologique; Biais d'invariant; Restriction d'invariant; Manipulation optique; Vision du mouvement

Domaines: Neurosciences; Neurosciences; Biologie animale; Zoologie des invertébrés

Aimie Berger Dauxère, Gilles Montagne, Julien Serres. Un dispositif expérimental pour découpler des invariants optiques dans le contrôle de l'altitude des abeilles. 17ème Journée de l'École Doctorale Sciences du Mouvement Humain ED463 (JEDSMH 2022), Jun 2022, Nice, France. 2022, 17ème Journée de l'École Doctorale Sciences du Mouvement Humain ED463 (JEDSMH 2022). ⟨hal-03793157⟩