_ Oamenii de știință descoperă dovezi pentru o nouă formă de percepție colectivă la peștii cu nas de elefant electric

Ar fi o schimbare dacă toți membrii unei echipe de baschet s-ar putea vedea unul din ochii celuilalt, în plus față de ai lor. Un duo de cercetători de la Institutul Zuckerman din Columbia a găsit dovezi că acest tip de percepție colectivă apare în grupuri strânse de pești africani slabi electrici, cunoscuți și sub numele de pește elefant. Această partajare instantanee a inteligenței senzoriale ar putea ajuta peștii să găsească hrana, prietenii și inamicii.

„În inginerie, este obișnuit ca grupuri de emițători și receptori să lucreze împreună pentru a îmbunătăți detectarea, de exemplu în sonar și radar. Am arătat că ceva similar se poate întâmpla în grupuri de pești care își simt mediul folosind impulsuri electrice. Acești pești par să „vadă” mult mai bine în grupuri mici”, a spus Nathaniel Sawtell, Ph.D., cercetător principal la Institutul Zuckerman din Columbia. și profesor de neuroștiințe la Colegiul Medicilor și Chirurgilor Vagelos din Columbia.

Într-o lucrare publicată în Nature, Dr. Sawtell și asociatul de cercetare postdoctoral Federico Pedraja, Ph.D., combină mai multe linii de dovezi pentru a argumenta că specia de pești electrici pe care o studiază, Gnathonemus petersii, reușește o performanță fulgerătoare de detecție colectivă nemaiîntâlnită până acum în biologie.

Oamenii de știință știu de mult că simțul peștilor electrici se modifică în câmpurile electrice pe care le proiectează. în peisajele lor acvatice, la fel ca semnalele acustice pe care liliecii și delfinii le transmit. Peștii se bazează pe organe specializate din pielea lor care emit și simt câmpuri electrice pentru a comunica. De asemenea, le folosesc pentru o versiune electrică a ecolocației pentru a detecta, urmări și distinge diferite obiecte din mediile lor apoase.

G. Peștii electrici petersii locuiesc în habitatele fluviale africane care sunt întunecate și tulburi, unde ochii peștilor au o valoare limitată. Gândindu-se la această provocare cu o mentalitate inginerească, dr. Pedraja și Sawtell au presupus că peștele ar fi putut evolua abilități senzoriale asemănătoare cu sistemele de radar și sonar în rețea, ale căror unități multiple pot colabora pentru a detecta obiecte mai departe și mai detaliat decât unitățile singure neconectate.

Pentru a testa dacă Acest principiu de detectare colectivă aplicat peștilor electrici, cercetătorii au dezvoltat mai întâi un model computerizat în care ar putea simula mediul electric al peștilor. Ei au analizat dacă peștii electrici individuali au fost mai buni la detectarea obiectelor prin atingerea semnalelor emise de peștii din apropiere.

„Gândiți-vă la aceste semnale externe ca imagini electrice ale obiectelor pe care peștii electrici din apropiere le produc automat și le transmit către peștii din apropiere. cu viteza luminii”, a spus dr. Pedraja. „Lucrările noastre sugerează că trei pești dintr-un grup ar primi fiecare trei „viziuni electrice” diferite ale aceleiași scene, practic în același timp”, a adăugat dr. Sawtell.

Printre cele mai grăitoare rezultate ale simulării Studiul, a remarcat dr. Sawtell, este că detecția colectivă ar putea extinde gama de electro-locație a peștilor electrici de până la trei ori. Cercetătorii spun că o îmbunătățire senzorială atât de mare ar conferi aproape sigur beneficii de supraviețuire.

Cercetătorii au plecat apoi în căutarea unei baze neuronale reale pentru o astfel de abilitate la G. petersii. Înregistrările dintr-o parte a creierului dedicată sistemului electrosenzorial au arătat că peștii răspund atât la propriile lor descărcări electrice, cât și la semnale electrice externe de la, de exemplu, alți pești electrici sau imitații ale semnalelor generate de laborator. Deosebit de interesant pentru oamenii de știință a fost modul în care tiparele activității creierului se potriveau îndeaproape cu ceea ce studiile de simulare sugerau că cercetătorii ar putea vedea în înregistrările neuronale.

Observațiile comportamentale au adăugat mai multe dovezi că peștii se angajează într-adevăr în detecția colectivă. În acvarii, peștii au asumat formațiuni în linie și în unghi drept, pe care modelul computerizat a arătat că sunt favorabile pentru detecția colectivă. De asemenea, înregistrările unui fel de dialog electric între pești prezentau ture foarte precise în care peștii își emiteau descărcări electrice în strictă alternanță. Autorii speculează că acest comportament, numit anterior „răspuns ecou”, ar putea juca un rol cheie în coordonarea detecției colective.

Pe măsură ce cercetătorii au descoperit o nouă capacitate senzorială, au apărut întrebări mai fascinante pentru ei.

„Acești pești au unele dintre cele mai mari raporturi de masă creier-corp dintre orice animal de pe planetă”, a spus dr. Sawtell. „Poate că aceste creiere enorme sunt necesare pentru o detectare socială rapidă și extrem de sofisticată și un comportament colectiv.”

Cercetătorii au remarcat că aflarea mai multe despre mecanismele creierului implicate ar putea oferi piste pentru tehnologiile de detectare artificială pentru aplicații inclusiv vehicule autonome subacvatice. și imagistica medicală.

(Fluierul)