Khó đập trúng ruồi vì ruồi "xem" thế giới nhanh hơn ta nhiều lần và lên kế hoạch thoát thân chỉ trong khoảng 0,2 giây. Với ruồi, bàn tay đang vung tới trông như đến chậm; nó kịp xoay chân, nghiêng thân và bật lên đúng hướng ngược với mối nguy. Mẹo của các nhà sinh học: đừng đập vào chỗ ruồi đang đậu, mà đập hơi về phía trước nó, nơi nó sẽ nhảy tới.
Mắt ruồi: ít nét nhưng cực nhanh
Mắt kép của ruồi nhà gồm vài nghìn mắt con nhỏ, mỗi mắt con nhìn một mẩu nhỏ của khung cảnh. Ảnh ruồi thấy thô, nhoè hơn của người rất nhiều. Đổi lại, nó có hai ưu thế: góc nhìn gần như bao quanh cơ thể, và tốc độ cập nhật hình ảnh rất cao.
Các nhà khoa học đo tốc độ cập nhật ấy bằng "tần số hoà nhấp nháy": cho đèn nhấp nháy ngày càng nhanh, đến lúc nào mắt không còn thấy nhấp nháy mà thấy sáng liên tục. Ở người, ngưỡng này thường khoảng 50–60 lần mỗi giây trong điều kiện thông thường. Ở ruồi nhà, các phép đo cho con số cao hơn nhiều, cỡ vài trăm lần mỗi giây.
Năm 2013, nhóm của Kevin Healy (Trinity College Dublin) tổng hợp số liệu của nhiều loài và công bố trên tạp chí Animal Behaviour: loài nhỏ, trao đổi chất nhanh thường cảm nhận thời gian "mịn" hơn loài lớn. Ruồi nằm gần đầu bảng. Nói nôm na, một giây trôi qua với ruồi chứa nhiều "khung hình" hơn với người, nên cú vung tay của ta trông như phim quay chậm.
0,2 giây để lên kế hoạch tẩu thoát
Năm 2008, Gwyneth Card và Michael Dickinson (Viện Công nghệ California) quay ruồi giấm bằng camera tốc độ cao khi cho một chiếc đĩa đen lao về phía nó, công bố trên tạp chí Current Biology. Họ thấy ruồi không chỉ bật lên ngẫu nhiên. Trong khoảng 200 mili giây kể từ khi thấy mối nguy, ruồi:
- Xác định mối nguy đến từ hướng nào.
- Dịch chuyển các chân, nghiêng trọng tâm cơ thể sao cho cú bật đẩy nó đi theo hướng ngược lại.
- Duỗi chân giữa bật lên, đồng thời đập cánh.
Nếu mối nguy đến từ phía trước, ruồi lùi chân ra sau rồi bật về phía sau. Nếu từ bên hông, nó nghiêng sang bên kia. Tất cả tự động, nhanh hơn thời gian người cần để phản ứng với một tín hiệu đơn giản.
Ngoài đường thoát "có kế hoạch" ấy, ruồi còn có một đường thoát khẩn cấp: một cặp nơ-ron rất lớn gọi là sợi khổng lồ (giant fiber), truyền tín hiệu thẳng từ não xuống cơ chân giữa. Đường này cho cú bật cực nhanh nhưng vụng hơn, thường dùng khi mối nguy đã sát nút.
Ruồi cảm nhận gió từ bàn tay
Không chỉ mắt, ruồi còn có lông cảm giác trên thân và râu nhạy với luồng không khí. Bàn tay hay tờ báo cuộn lao tới đẩy một khối khí phía trước nó. Ruồi cảm được luồng khí này trước khi vật chạm tới.
Đây là lý do vỉ đập ruồi có lưới hay lỗ thủng: không khí lọt qua, luồng gió đi trước nhỏ hơn, ruồi nhận ra muộn hơn. Cán dài cũng giúp đầu vỉ đi nhanh hơn tay không mà người cầm không cần vung mạnh.
So sánh nhanh: người và ruồi
| Tiêu chí | Người | Ruồi |
|---|---|---|
| Tần số hoà nhấp nháy (cỡ) | Khoảng 50–60 lần/giây | Vài trăm lần/giây |
| Độ nét của ảnh | Rất nét | Thô, nhoè |
| Góc nhìn | Khoảng nửa vòng phía trước | Gần như bao quanh |
| Thời gian từ thấy đến hành động | Khoảng 200–250 ms cho phản ứng đơn với ánh sáng | Lên kế hoạch và bật lên trong khoảng 200 ms, đường khẩn cấp nhanh hơn nữa |
| Cảm nhận luồng khí | Kém | Rất nhạy |
Lưu ý: số của người là phản ứng có ý thức, số của ruồi là phản xạ thoát thân tự động. So sánh chỉ để hình dung, không phải hai bài đo giống nhau.
Mẹo đập ruồi theo khoa học
Michael Dickinson, khi trả lời báo chí về nghiên cứu năm 2008, gợi ý một mẹo đơn giản: đừng đập vào vị trí con ruồi đang đậu, mà nhắm hơi lệch về phía trước, đoán chỗ nó sẽ nhảy tới. Phần lớn ruồi bật lên phía trước và lên trên khi bị đe doạ từ phía sau.
- Tiếp cận từ từ cho tới khoảng cách đập, rồi mới vung nhanh. Chuyển động chậm, đều ít làm ruồi giật mình.
- Dùng vỉ có lưới, đỡ đẩy gió đi trước.
- Đập ngang từ hai phía (vỗ hai tay) khi ruồi đang bay chậm gần mặt bàn: ruồi khó chọn hướng thoát khi có mối nguy từ hai bên.
- Chờ ruồi đậu lâu: ruồi vừa đáp xuống thường chưa yên, ruồi đang chùi chân là lúc nó bận.
Còn cách bền hơn: giữ bếp sạch, đậy thức ăn, đổ rác thường xuyên, lắp lưới cửa sổ. Ruồi nhà có thể mang theo vi khuẩn từ rác, phân sang thức ăn, nên bớt chỗ cho chúng sinh sôi hiệu quả hơn mọi cú đập.
Ruồi có "thấy thời gian chậm lại" không
Đây là chỗ khoa học phải dè dặt. Tần số hoà nhấp nháy cao cho thấy mắt và não ruồi xử lý thay đổi hình ảnh rất nhanh. Nhưng nói ruồi "trải nghiệm" thời gian chậm hơn là bước nhảy mà ta chưa đo được, vì ta không biết ruồi cảm thấy gì. Cách nói "với ruồi, thế giới như phim quay chậm" là hình ảnh so sánh dễ hiểu, không phải kết luận đã được chứng minh.
Điều chắc chắn hơn: để phản ứng trong thời gian ngắn như vậy, hệ thần kinh ruồi phải tính toán gọn và nhanh. Đó là lý do nó trở thành đối tượng quen thuộc trong nghiên cứu điều khiển bay và robot bay cỡ nhỏ: kỹ sư học cách ruồi giải bài toán né tránh bằng bộ não chỉ có khoảng vài trăm nghìn nơ-ron.
Góc nhìn hôm nay: thử nghiệm với video quay chậm
Nếu điện thoại có chế độ quay chậm, bạn có thể tự quan sát cú cất cánh của ruồi:
- Đặt điện thoại cố định gần một chỗ ruồi hay đậu, như cạnh một mẩu trái cây chín.
- Bật quay chậm, rồi đưa một tờ giấy cứng từ từ tiến tới, sau đó vung nhanh đoạn cuối.
- Xem lại: để ý xem ruồi có dịch chân hay nghiêng người trước khi bật không, và nó bay về hướng nào so với tờ giấy.
- Lặp lại vài lần từ các hướng khác nhau và ghi lại hướng thoát.
Bạn sẽ thấy tận mắt điều mà nhóm Card và Dickinson ghi nhận: ruồi gần như luôn chọn hướng xa mối nguy. Nhớ rửa tay và dọn mẩu trái cây sau thí nghiệm.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao khó đập trúng ruồi?
Vì mắt ruồi cập nhật hình ảnh nhanh hơn mắt người nhiều lần và ruồi cảm được luồng gió đi trước tay ta. Trong khoảng 0,2 giây, nó đã xác định hướng nguy hiểm, chỉnh chân và bật lên theo hướng ngược lại.
Ruồi nhìn thấy nhanh hơn người bao nhiêu?
Tần số hoà nhấp nháy của người thường khoảng 50–60 lần mỗi giây, còn ở ruồi nhà các phép đo cho con số cỡ vài trăm lần mỗi giây. Đổi lại, ảnh ruồi thấy thô và nhoè hơn ảnh người thấy rất nhiều.
Đập ruồi thế nào cho trúng?
Tiến lại chậm, rồi vung nhanh và nhắm hơi lệch về phía trước con ruồi, nơi nó có khả năng bật tới. Dùng vỉ có lưới để giảm luồng gió báo động. Vỗ hai tay từ hai bên cũng làm ruồi khó chọn hướng thoát.
Vì sao vỉ đập ruồi có lỗ?
Lỗ hay lưới giúp không khí lọt qua, nên vỉ không đẩy một luồng gió lớn đi trước. Ruồi rất nhạy với luồng khí, nên ít gió hơn nghĩa là nó nhận ra muộn hơn.
Ruồi có thấy thời gian trôi chậm hơn người không?
Ruồi xử lý thay đổi hình ảnh nhanh hơn người, nên hay được ví là thấy thế giới như phim quay chậm. Tuy vậy, khoa học chưa đo được ruồi trải nghiệm thời gian thế nào; đó là cách so sánh dễ hiểu, không phải kết luận chắc chắn.
