Le pilotage visuel chez l'abeille : expériences et modèle

par Geoffrey Portelli

Thèse de doctorat en Neurosciences

Sous la direction de Nicolas Franceschini et de Martin Giurfa.

Soutenue en 2011

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Quand un insecte vole, l'image des objets à l'entour défile sur sa rétine. De nombreuses expériences ont montré que ce défilement angulaire (flux optique) joue un rôle majeur dans le contrôle du vol. Les insectes semblent maintenir le flux optique perçu à une valeur préférée, les conduisant à adopter une position et une vitesse "de sécurité". Nous avons élaboré un modèle basé sur le principe de "régulation du flux optique" proposé précédemment par notre laboratoire, et capable de rendre compte d'observations et de résultats d'expériences réalisées auparavant chez les insectes. Nous avons ensuite réalisé des expériences comportementales sur des abeilles en vol libre, en environnement contrôlé, visant à mettre en défaut le modèle proposé. Nos résultats révèlent un lien étroit entre flux optique ventral et hauteur de vol. Ils montrent aussi que l'abeille est sensible au flux optique dorsal et enfin que l'abeille adapte sa vitesse à l'encombrement de l'environnement dans les plans vertical et horizontal. Tous ces résultats étayent le modèle proposé. Cependant une expérience finale suggère qu'au delà de l'aspect "réflexe" du contrôle du vol, l'apprentissage joue un rôle et module le comportement de vol. Ceci impose d'inclure un élément "cognitif" au schéma proposé. Cette thèse décrit, pour la première fois sous la forme d'un schéma fonctionnel, les principes mis en œuvre dans le contrôle 3D du vol d'un insecte par le flux optique. Le caractère explicite du modèle proposé, d'une part ouvre la voie à de nouvelles expériences comportementales susceptibles de le mettre en défaut ou d'en préciser les limites, d'autre part le rend directement applicable à la robotique mobile, aérienne ou spatiale.

  • Titre traduit

    Honeybee visual flight control : experiments and model


  • Résumé

    When an insect flies in its environment, the image of the surrounding objects moves on its retina. Several studies have shown that this angular movement, called "optic flow", plays a major role in the insect flight control. Flying insects seem to maintain the perceived optic flow at a prefered value, which makes them choose a "safe" position and a "safe" speed. We first designed a model based on the "optic flow regulation principle" recently proposed at our laboratory, which can account for observations and results previously shown on insects. We then performed behavioral experiments using free flying bees in controlled environments, which aimed at refuting the proposed model. Our results show a direct link between the ventral optic flow and the flight height. They also show that the honeybee is sensitive to the dorsal optic flow and that the honeybee can adjust its speed according to the cluttering of the environment in both the vertical and horizontal planes. All these results support the proposed model. The results of a last experiment suggest, however, that beyond the "reflex" part of the flight control system, a learning process may play a role and modulate the flight behavior. This last point requires that a learning process be incorporated into the model. This thesis for the first time proposes an explicit and functional scheme based on optic flow, describing the principles involved in the 3D flight control system of an insect. This model suggests new behavioral experiments liable to fault it. Because this model is explicit, it may be directly implemented onboard aerial or spatial robots.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (183 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 167-183

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2011 TOU3 0319
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