De ce se uită peștii în jos în timp ce înoată?

Comportamentul ciudat ajută peștii să estimeze direcția și viteza de înot, arată un studiu realizat de o colaborare internațională condusă de Northwestern University.

Studiul este primul care combină simulările creierului peștelui zebră, ale mediului nativ și ale comportamentului de înot care variază în spațiu într-un singur model computațional.

• Cum funcționează anestezia?
• Cum ne influențează muzica?

Analizând acest model, cercetătorii au ajuns la concluzia că această ciudățenie – privirea în jos în timp ce înoată înainte – este un comportament adaptiv care a evoluat pentru a ajuta peștele să se auto-stabilizeze, ca atunci când înoată împotriva unui curent.

Pe măsură ce apa se mișcă, peștii încearcă în mod constant să se auto-stabilizeze pentru a rămâne pe loc – mai degrabă decât să fie luați de un curent în mișcare.

Concentrarea asupra altor pești, plante sau resturi ar putea da peștelui o senzație falsă că se mișcă. Cu toate acestea, albia stabilă a râului de sub ei oferă peștilor informații mai fiabile despre direcția și viteza lor de înot.

Studiul a fost publicat în revista Current Biology.

Comportamentul ciudat care ajută peștii să estimeze direcția și viteza de înot

Alexander este profesor asistent de informatică în cadrul Școlii de inginerie McCormick a Northwestern, unde conduce Laboratorul de viziune bio-inspirată.

Pentru a efectua cercetarea, Alexander și colaboratorii săi s-au concentrat pe peștele zebră, un organism model bine studiat. Dar, deși multe laboratoare au bazine pline de pești zebră, echipa a vrut să se concentreze pe mediul nativ al peștilor din India.

„S-a descoperit recent că peștii răspund la mișcarea de sub ei mai puternic decât la cea de deasupra lor. Am vrut să aprofundăm acest mister și să înțelegem de ce”, a explicat Alexander, scrie EurekAlert. „Mulți pești zebră pe care îi studiem cresc în bazine de laborator, dar habitatele lor native au modelat evoluția creierului și a comportamentelor lor, așa că trebuia să ne întoarcem la sursă pentru a investiga contextul în care s-a dezvoltat organismul.”

Înarmată cu echipament de filmare, echipa a vizitat șapte locuri din India pentru a colecta date video din râurile puțin adânci, unde trăiesc în mod natural peștii zebră.

Echipa a încapsulat o cameră de 360 de grade în interiorul unei carcase de scufundări impermeabile și a atașat-o la un braț robotic controlat de la distanță. Apoi, au folosit brațul robotic pentru a scufunda camera în apă și a o deplasa.

„Peștii răspund la mișcarea de sub ei mai puternic decât la cea de deasupra lor”

„Ne-a permis să ne punem ochii acolo unde ar fi ochii peștilor, astfel încât să vedem ceea ce văd peștii”, a spus Alexander. „Din datele video, am putut să modelăm scenarii ipotetice în care un pește simulat s-a deplasat în mod arbitrar printr-un mediu realist.”

Înapoi în laborator, echipa a urmărit, de asemenea, mișcările peștilor zebră în interiorul unei mingi de LED-uri. Deoarece peștii au un câmp vizual mare, ei nu trebuie să își miște ochii pentru a privi în jur, așa cum fac oamenii.

Astfel, cercetătorii au redat stimuli de mișcare prin lumini și au urmărit răspunsurile peștilor. Atunci când au apărut modele pe fundul acvariului, peștii au înotat împreună cu modelele în mișcare – o dovadă în plus că peștii își luau indicațiile vizuale din privirea în jos.

Echipa a extras apoi datele din videoclipurile sale și le-a combinat cu date despre modul în care semnalele de mișcare sunt codificate în creierul peștilor.

Ei au introdus seturile de date în doi algoritmi preexistenți utilizați pentru studierea fluxului optic (sau mișcarea lumii prin ochii noștri sau prin lentilele camerelor de luat vederi).

Indicii despre comportamentul peștilor

În cele din urmă, au descoperit că în ambele scenarii – în sălbăticie și în laborator – peștii zebră privesc în jos atunci când înoată înainte. Cercetătorii au ajuns la concluzia că peștii privesc în jos pentru a înțelege mișcarea mediului înconjurător și apoi înoată pentru a o contracara – pentru a evita să fie luați de val.

„Am legat totul într-o simulare care a arătat că, de fapt, acesta este un comportament adaptiv”, a declarat Alexander, care a condus partea de calcul a studiului.

„Suprafața apei este în continuă mișcare, iar alți pești și plante trec pe lângă ea. Peștilor le este mai bine să omită aceste informații și să se concentreze pe cele de sub ei. Albiile râurilor au o mulțime de texturi, astfel încât peștii văd caracteristici puternice pe care le pot urmări.”

Nu numai că aceste informații oferă o perspectivă asupra comportamentului peștilor, dar ar putea, de asemenea, să contribuie la proiectarea unor sisteme de viziune artificială și a unor roboți bio-inspirați sofisticați.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Cum se scarpină peștii, având în vedere că nu au mâini?

Pești unici, care conțin proteine ,,antiîngheț”, descoperiți în Groenlanda

21.000 de pești au murit la un centru de cercetare acvatică al unei universități

Peștii, mai buni decât oamenii la matematică? Un studiu arată că aceștia pot calcula