Descripción general de la anatomía de órgano de alimentación de Aplysia (masa bucal). (a) Una adulta de Aplysia que se alimenta de algas de Gracilaria. El círculo blanco indica la cabeza del animal, que se muestra esquemáticamente en (b). Los rinoforos y los tentáculos anteriores proporcionan información mecanofa y quimiosensorial al animal. (b) Dentro de la cabeza del animal, la masa bucal se conecta anteriormente a los labios y posteriormente al esófago. La comida entra a través de los labios y es transportada a través de la masa bucal por el odontóforo (Grasper, (e)) donde se deposita en el esófago. (c) Dibujo anatómico de color falso de la musculatura de masa bucal. Todos los dibujos anatómicos (((c) – (f)) se modifican con permiso de Dai et al. (2022). La masa bucal se compone de múltiples músculos interconectados. (d) Dibujo anatómico de corte de la masa bucal que muestra estructuras internas. Los músculos externos, que prolongan y retractan el Grasper, se muestran etiquetados. Los músculos intrínsecos, que están totalmente confinados a la masa bucal, se designan “I” seguidos de un número y músculos extrínsecos, que conectan la masa bucal a la cabeza, “E” seguido de un número. (e) La musculatura interna del odontóforo (Grasper). (f) La estructura de agarre de la masa bucal es la radula (compuesta del tallo radular y la superficie radular), una estructura cartilaginosa cubierta de dientes articulada por los músculos internos del odontóforo. Crédito: Biological Cybernetics (2025). Doi: 10.1007/s00422-025-01017-1
Al diseñar nuevos robots, los ingenieros a menudo buscan inspiración en la naturaleza. Basan sus robots en los diseños y comportamientos de las serpientes, los peces, los humanos y más, como las babosas de mar, cuyos comportamientos de alimentación han sido estudiados en investigaciones recientes por el grupo de robótica biohíbrida y de la Universidad Carnegie Mellon bajo la dirección de Vickie Webster-Wood, profesor asociado de ingeniería mecánica.
Los investigadores están estudiando a estas pequeñas criaturas marinas de Blobby (científicamente llamadas Aplysia californica) para comprender mejor cómo sus sistemas nerviosos interactúan con sus músculos mientras se alimentan, particularmente mientras muerden la comida cercana, tragan esa comida o rechazan esa comida escupiéndolo. Los investigadores esperan usar estas ideas para ayudarlos a diseñar robots blandos sin piezas rígidas.
En algunas de sus últimas investigaciones, publicado En la revista Biological Cybernetics, los investigadores estudiaron cómo se generan esos comportamientos de alimentación y cómo surgen de la anatomía de las babosas.
Crearon un modelo de computadora de la boca de las babosas y pretendían imitar lo que observaron en los animales. Los modelos anteriores han utilizado estructuras unidimensionales, como masas en resortes, para aproximar los movimientos musculares, pero este proyecto utilizó estructuras bidimensionales para reflejar mejor cómo las formas de los músculos cambiaron en el transcurso de los comportamientos.
“Tratamos de encontrar los puntos de referencia clave en la masa bucal (boca) donde sabemos cómo esas posiciones se mueven y cambian de forma durante el comportamiento”, explicó Michael Bennington, Ph.D. Estudiante en el laboratorio de Webster-Wood y el primer autor en el periódico.
“En lugar de representar la boca en una dimensión, el modelo de computadora utiliza un rectángulo que cubre la forma de uno de los músculos, y sabemos dónde están las cuatro esquinas de ese rectángulo. Los músculos adicionales pueden interconectarse en esos puntos”.
Este enfoque más detallado permitió a los investigadores capturar mayores grados de libertad, lo que a su vez les permitió reflejar mejor cómo los músculos se mueven a lo largo de los comportamientos.
“Estamos avanzando hacia una mejor captura de la mecánica del sistema”, dijo Bennington.
En sus resultados, también encontraron algunas formas nuevas de mejorar sus modelos. Hay dos partes en la masa bucal de la babosa: la luz, o abriéndose en las mandíbulas de la babosa, y el Grasper, que agarra la comida a través de la luz y luego se retrae a tragar. (“Si alguna vez has visto la película ‘Alien’, es un poco como la boca de esa criatura”, dijo Bennington.) Una estructura llamada bisagra conecta estas dos partes, lo que permite que el Grasper gire dentro de la masa bucal.
A pesar de su nombre, la bisagra no es como la bisagra de una puerta, sino que es una estructura tridimensional que está anclada en múltiples puntos, en lugar de lugar, es como si una puerta estuviera articulada en tres lados en lugar de uno. Los investigadores encontraron que su modelo bidimensional actual no captura adecuadamente la función de la bisagra, por lo que avanzar, se centrarán en modelar mejor la bisagra para capturar la mecánica tridimensional del sistema.
El laboratorio de Webster-Wood se centra en la investigación que involucra robótica suave, robótica biohribrida y robótica bioinspirada. El grupo, conocido como el grupo de robots biohribridos y orgánicos CMU (BORG), tiene como objetivo usar robots para ayudarnos a comprender mejor los sistemas biológicos y usar materiales orgánicos biológicos para construir robots blandos más adaptables y sostenibles. Los sistemas de cuerpo blando pueden ser difíciles de controlar debido a sus grados de libertad mucho mayores que los sistemas rígidos, pero los investigadores saben que están cerca de los límites de las herramientas desarrolladas para sistemas rígidos.
Este proyecto no fue el primero que involucró a las babosas; Han publicado varios artículos basados en ideas de A. californica, incluida la creación de un robot mecánico para modelar los comportamientos de las babosas, llamados Pabellón.
Bennington también estuvo involucrado en el desarrollo de Slugbot, que es cómo comenzó a trabajar con las babosas. “Una de las cosas interesantes de este laboratorio es que no solo usamos modelos computacionales y matemáticos para describir algo, sino que también tratamos de usar modelos físicos”, dijo.
Las babosas blandas son un organismo modelo ideal para estos proyectos porque generan comportamientos interesantes con un número relativamente pequeño de neuronas y músculos; Solo alrededor de una docena de músculos y 4.000 neuronas están involucradas en la alimentación. (Como referencia, según algunas estimaciones, los cerebros de los humanos contienen 86 mil millones de neuronas).
A medida que mejoran las tecnologías de robótica suave, estas ideas ayudarán a los investigadores a simular y aprender sobre otros sistemas de cuerpo blando.
Más información: Michael J. Bennington et al, incorporando la mecánica plana de masa bucal y las características anatómicas mejora el modelado neuromecánico del comportamiento de alimentación de Aplysia, la cibernética biológica (2025). Doi: 10.1007/s00422-025-01017-1
Proporcionado por la ingeniería mecánica de la Universidad Carnegie Mellon
Cita: Sea Slug Research Advances Soft Robotics (2025, 14 de agosto) Recuperado el 14 de agosto de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-08-Sea-slug-Advances-Soft-Robotics.html
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