ইন্দ্রিয়তন্ত্র/পতঙ্গ/হ্যালটেরেস

হ্যালটিয়ার (মাছির জন্য জাইরোস্কোপ)

ভূমিকা

ক্রেন ফ্লাইয়ের হ্যালটিয়ার

হ্যালটিয়ার হলো অনেক উড়ন্ত পোকামাকড়ের একটি সংবেদনশীল অঙ্গ। ধারণা করা হয়, এটি পশ্চাদবর্তী ডানার বিবর্তনীয় রূপান্তর। এটি মাছির উড়ান নিয়ন্ত্রণে অতীব গুরুত্বপূর্ণ জাইরোস্কোপিক তথ্য প্রদান করে। যদিও মাছির উড়ানের সহায়তায় অন্যান্য ব্যবস্থাও বিদ্যমান, এর দৃষ্টিশক্তি অতিদ্রুত গতিবিধি চিহ্নিত করার জন্য খুব ধীর। উপরন্তু, অল্প আলোয় উড়ে বেড়ানোর সক্ষমতা শিকারীদের এড়ানোর জন্য প্রয়োজনীয়। এটি হ্যালটিয়ারকে অপরিহার্য করে তোলে। প্রকৃতপক্ষে, হ্যালটিয়ার ছাড়া মাছি নিয়ন্ত্রিত ও স্থায়ীভাবে উড়তে পারে না। ১৮শ শতক থেকেই বিজ্ঞানীরা হ্যালটিয়ারের ভূমিকা সম্পর্কে সচেতন, তবে এর কার্যপ্রণালী সম্পর্কে বিশদভাবে গবেষণা সম্প্রতি সম্পন্ন হয়েছে।

শারীরবৃত্ত

হ্যালটিয়ার মাছির দুই জোড়া ডানার মধ্যে পশ্চাদবর্তী জোড়া ডানা থেকে বিবর্তিত হয়েছে। যেখানে সামনের ডানা এখনও উড়ান কার্যে ব্যবহৃত হয়, সেখানে পশ্চাদবর্তী জোড়া তাদের উড়ান ক্ষমতা হারিয়ে ভিন্ন গঠনে রূপান্তরিত হয়েছে। হ্যালটিয়ার দৃশ্যত তিনটি কাঠামোগত অংশ নিয়ে গঠিত: একপ্রান্তে একটি গাঁটযুক্ত বলের মতো অংশ, একটি সরু ডাঁটা, এবং একটি অপেক্ষাকৃত প্রশস্ত ভিত্তি। বল অংশে প্রায় ১৩টি স্নায়ুযুক্ত লোম থাকে, এবং ভিত্তিতে দুটি কর্ডোটোনাল অঙ্গ থাকে, প্রতিটিতে প্রায় ২০–৩০টি স্নায়ু থাকে। কর্ডোটোনাল অঙ্গগুলো প্রসারণে সংবেদনশীল বলে ধারণা করা হয়, যদিও এগুলোর বিষয়ে এখনও অনেক কিছু অজানা। ভিত্তির ওপর প্রায় ৩৪০টি ক্যাম্পানিফর্ম সেন্সিলা থাকে। এটি স্নায়ুযুক্ত তন্তু এবং নির্দিষ্ট দিকের চাপের প্রতি সাড়া দেয়। এই অঙ্গগুলোর অবস্থান প্রায় ৪৫ ডিগ্রি কোণে। এটি হ্যালটিয়ারে বেন্ডিং বল পরিমাপের জন্য উপযোগী। উড়ানের সময় হ্যালটিয়ার ডানার বিপরীত দিকে (অ্যান্টি-ফেজ) দুলে ওঠে। সংবেদনশীল উপাদানগুলোকে তিনটি ভাগে ভাগ করা যায় : উল্লম্ব কম্পনের প্রতি সংবেদনশীল (যেমন স্ক্যাপাল প্লেট ও হিক্স প্যাপিলা), জাইরোস্কোপিক টর্কের প্রতি সংবেদনশীল (যেমন বাসাল প্লেট ও বড় কর্ডোটোনাল অঙ্গ), এবং একটি অপ্রভেদ্য প্যাপিলা গোষ্ঠী। এটি যেকোনো রকম চাপের প্রতি প্রতিক্রিয়া দেয়। এটি হ্যালটিয়ারে বলের দিক চিহ্নিত করতে অতিরিক্ত সুবিধা প্রদান করে।

জিনগত দিক

হোমিওবক্স জিন আবিষ্কারের সময় দেখা যায় যে আল্টাবিথোরাসক্স নামক হক্স জিন নিষ্ক্রিয় করলে হ্যালটিয়ার একটি স্বাভাবিক ডানায় রূপান্তরিত হয়। এটি হক্স জিনের কার্যপ্রণালীর একটি গুরুত্বপূর্ণ উদাহরণ। অনুরূপভাবে, এ্যান্টেনাপিডিয়া জিনে পরিবর্তন করলে পা বিকৃত হতে পারে, এমনকি মাথায় অ্যান্টেনার স্থলে পা তৈরি হতে পারে।

কার্যপ্রণালী

হ্যালটিয়ার কোরিওলিস বল শনাক্ত করে মাছির ঘূর্ণন বুঝতে সাহায্য করে। গবেষণায় দেখা গেছে, শরীরের কৌণিক বেগ হ্যালটিয়ার দ্বারা পরিমাপিত কোরিওলিস বল দ্বারা এনকোড করা হয় । হ্যালটিয়ার আশেপাশের স্নায়ু বা পেশীগুলোর ক্রিয়া উদ্দীপিত করতে পারে, ফলে মাছির উড়ান গতিবিধিতে পরিবর্তন আনে। এর প্রতিক্রিয়া অত্যন্ত দ্রুত। এটি মাছিকে খুবই দ্রুত সিদ্ধান্ত নিতে সক্ষম করে। এটি দৃষ্টিশক্তি দিয়ে সম্ভব নয়। মাছি তার দুই হ্যালটিয়ারের সংকেত একত্র করে ঘূর্ণনের দিক (যেমন পিচ ও রোল) চিহ্নিত করতে পারে। হ্যালটিয়ার মাছির মাথা ও ডানার প্রতিক্রিয়ায় ভূমিকা রাখে, ফলে দৃষ্টিক্ষেত্র স্থিতিশীল রাখতে সাহায্য করে।

গাণিতিক বিশ্লেষণ

গবেষণায় দেখা গেছে, হ্যালটিয়ার এমন সংকেতে প্রতিক্রিয়া জানাতে পারে। এটি কোরিওলিস বলের দ্বিগুণ ফ্রিকোয়েন্সির সমান। এটি হ্যালটিয়ারের মাধ্যমে বল পরিমাপের সম্ভাবনা প্রমাণ করে। কোরিওলিস বল, হ্যালটিয়ারের কৌণিক বেগ ও মাছির ঘূর্ণনের ভেক্টর ক্রস-প্রোডাক্ট দ্বারা নির্ধারিত হয়। উল্লম্ব ও অনুভূমিক ঘূর্ণন হারের হিসাব হ্যালটিয়ারের চলাচল থেকে নির্ণয়যোগ্য। কারণ উল্লম্ব ও অনুভূমিক চলাচলের মাঝে উল্লেখযোগ্য পার্থক্য আছে, উল্লম্ব উপাদান দ্বিগুণ ফ্রিকোয়েন্সি তৈরি করে।

হ্যালটিয়ারের কৌণিক অবস্থান γ অনুমান করা যায় এভাবে: $\gamma ={\frac {\pi }{2}}\sin(\omega t)$ এখানে ω হলো হ্যালটিয়ারের বিট ফ্রিকোয়েন্সি, আর অ্যাম্প্লিটিউড ১৮০ ডিগ্রি।

মাছির শরীরের ঘূর্ণনের বিভিন্ন উপাদান (W₁, W₂, W₃) হ্যালটিয়ার থেকে নির্ণয় করা যায়, যেখানে Ω_b ও Ω_c বাম ও ডান হ্যালটিয়ারের কৌণিক বেগ:

$W_{1}=-{\frac {\Omega _{b3}+\Omega _{c3}}{2\sin(\alpha )}}$
$W_{2}={\frac {\Omega _{b3}-\Omega _{c3}}{2\cos(\alpha )}}$
$W_{3}=-{\frac {\Omega _{b1}+\Omega _{c1}}{2}}$

এখানে α হলো হ্যালটিয়ারের দোলনের কৌণিক দিক। এক্ষেত্রে হ্যালটিয়ারের শেষ প্রান্তে প্রয়োগকৃত বল হিসাব করা যায়:

$F=mg-ma_{i}-ma_{F}-m{\dot {\Omega _{i}}}\times r_{i}-m\Omega _{i}\times (\Omega _{i}\times r_{i})-2m\Omega _{i}\times v_{i}$

এখানে, m হলো হ্যালটিয়ারের গাঁটের ভর, g হলো মাধ্যাকর্ষণ ত্বরণ, r_i, v_i, a_i যথাক্রমে অবস্থান, বেগ ও ত্বরণ (মাছির শরীরের তুলনায়), a_F মাছির ত্বরণ, এবং Ω_i, Ώ_i হলো কৌণিক বেগ ও ত্বরণ। এই সমীকরণে ২mΩ × v_i টার্মটি কোরিওলিস বল উপস্থাপন করে। প্রতিটি হ্যালটিয়ারের জন্য আলাদাভাবে এই সমীকরণ ব্যবহার করতে হবে।