Γιατί το ηλεκτρικό μαχαιρόψαρο ‘shimmy’ | Λαϊκή Επιστήμη

Τα ζώα έχουν ένα ευρύ φάσμα τρόπων για να κατανοήσουν τον κόσμο γύρω τους. Τα σκυλιά μυρίζουν τον αέρα γύρω τους. Τα

δελφίνια

χρησιμοποιούν ηχοεντοπισμό. Οι άνθρωποι κοιτάζουν ο ένας τον άλλον. Για το ηλεκτρικό

μαχαιρόψαρο

, το να «στριμώχνεται» στο νερό σαν γυρίνος το βοηθά να κατανοήσει τον υδάτινο κόσμο του. Αλλά τα μαχαιροπόδαρα

δεν είναι

τα μόνα που κουνιούνται με σκοπό. Σε ένα

μελέτη που δημοσιεύτηκε στις 26 Οκτωβρίου στο περιοδικό

Nature Machine Intelligence


οι επιστήμονες περιγράφουν ένα ευρύ φάσμα οργανισμών που εκτελούν αυτά τα ίδια κυματιστά μοτίβα κίνησης για να αισθανθούν το περιβάλλον γύρω τους.

[Related:


Five animals that can sense things you can’t


.]

Η ομάδα πίσω από αυτή τη μελέτη ενδιαφέρθηκε για το τι κάνει το νευρικό σύστημα όταν τα ζώα κινούνται για να βελτιώσουν την αντίληψή τους για τον κόσμο και αν αυτή η συμπεριφορά θα μπορούσε να μεταφραστεί σε ρομποτικά συστήματα ελέγχου.

«Οι αμοιβάδες δεν έχουν καν νευρικό σύστημα και παρόλα αυτά υιοθετούν συμπεριφορά που έχει πολλά κοινά με τη στάση του σώματος ενός ανθρώπου ή τα ψάρια που κρύβονται σε ένα σωλήνα», ο συν-συγγραφέας της μελέτης και μηχανολόγος μηχανικός του Πανεπιστημίου Johns Hopkins Noah Cowan.

είπε σε δήλωση

. «Αυτοί οι οργανισμοί [knifefish and amoebas] είναι αρκετά μακριά το ένα από το άλλο στο δέντρο της ζωής, υποδηλώνοντας ότι η εξέλιξη συνέκλινε στην ίδια λύση μέσω πολύ διαφορετικών υποκείμενων μηχανισμών».

Να λάμπει στο σκοτάδι

Μαχαιρόψαρα είναι

ψάρι σε σχήμα λεπίδας

βρίσκεται σε λίμνες και ποτάμια γλυκού νερού στην Κεντρική και Νότια Αμερική. Μπορούν να φτάσουν τα τρία

πόδια

και να τρώνε

έντομα

, καρκινοειδή και άλλα ψάρια. Στην άγρια ​​φύση, είναι

καλωδιωμένο για να κρυφτεί για να αποφύγει τα αρπακτικά

. Εκπέμπουν αδύναμες ηλεκτρικές εκκενώσεις που αντιλαμβάνονται τη θέση των αρπακτικών και βρίσκουν καταφύγιο. Το να κουνιούνται γρήγορα τους βοηθά να αισθάνονται ενεργά το περιβάλλον τους για να βρουν ένα μέρος για να κρυφτούν.

Ενώ παρακολουθούσε ηλεκτρικό μαχαιρόψαρο σε μια δεξαμενή παρατήρησης, η ομάδα παρατήρησε ότι όταν ήταν σκοτάδι, τα ψάρια έτρεχαν μπρος-πίσω πολύ πιο συχνά. Τα ψάρια ταλαντεύονταν πιο απαλά με περιστασιακές εκρήξεις γρήγορων κινήσεων όταν ήταν αναμμένα τα φώτα.

«Διαπιστώσαμε ότι η καλύτερη στρατηγική είναι να μεταβείτε για λίγο σε λειτουργία εξερεύνησης όταν η αβεβαιότητα είναι πολύ υψηλή και μετά να επιστρέψετε στη λειτουργία εκμετάλλευσης όταν η αβεβαιότητα υποχωρήσει», συν-συγγραφέας και βιολόγος υπολογιστών κυττάρων Johns Hopkins και νευροαιθολόγος Debojyoti Biswas.

είπε σε δήλωση

. Όταν ένα αρπακτικό μπορεί να είναι κοντά, το μαχαιρόψαρο θα ψάξει γρήγορα για κάπου να κρυφτεί. Εάν αισθάνονται ασφαλείς, μπορούν να επιστρέψουν σε μια πιο φυσιολογική και λιγότερο τρελή κατάσταση για να βρουν φαγητό.

Συναρπαστικές οι αισθήσεις

Στο

μελέτη

, η ομάδα δημιούργησε ένα μοντέλο που προσομοιώνει τις βασικές αισθητηριακές συμπεριφορές των ψαριών. Χρησιμοποίησαν εργασίες από άλλα εργαστήρια και εντόπισαν αυτές τις ίδιες αισθητηριακές κινήσεις σε άλλους οργανισμούς, όπως αμοιβάδα, σκώρους, κατσαρίδες, τυφλοπόντικες, νυχτερίδες, ποντίκια, ακόμη και ανθρώπους.

Σύμφωνα με τους συγγραφείς

, αυτή είναι η πρώτη φορά που οι επιστήμονες αποκρυπτογραφούν αυτή τη στρατηγική αλλαγής τρόπου λειτουργίας στα ψάρια και συνέδεσαν τη συμπεριφορά μεταξύ των ειδών. Πιστεύουν ότι όλοι οι οργανισμοί έχουν έναν υπολογισμό του εγκεφάλου που διαχειρίζεται την αβεβαιότητα στο περιβάλλον τους.

[Related:


How cats and dogs see the world


.]

“Αν πάτε σε ένα παντοπωλείο, θα παρατηρήσετε ότι οι άνθρωποι που στέκονται στην ουρά θα αλλάξουν μεταξύ της στάσης και της κίνησης ενώ περιμένουν”, είπε ο Cowan. «Πιστεύουμε ότι συμβαίνει το ίδιο πράγμα, ότι για να διατηρήσεις μια σταθερή ισορροπία πρέπει στην πραγματικότητα να κινείσαι περιστασιακά και να διεγείρεις τους αισθητήρες σου όπως το μαχαιρόψαρο. Βρήκαμε ότι τα στατιστικά χαρακτηριστικά αυτών των κινήσεων είναι πανταχού παρόντα σε ένα ευρύ φάσμα ζώων, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων».

Η κατανόηση αυτών των αισθητηριακών μηχανισμών και των αποχρώσεων τους θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη βελτίωση των drones έρευνας και διάσωσης, των διαστημικών ρόβερ και άλλων αυτόνομων

ρομπότ

. Αυτά τα ίδια χαρακτηριστικά για να κοιτάζουν γύρω θα μπορούσαν να ενσωματωθούν σε μελλοντικά ρομπότ για να τα βοηθήσουν να αντιληφθούν τον χώρο γύρω τους. Η ομάδα σχεδιάζει επίσης να διερευνήσει πώς λειτουργούν αυτοί οι μηχανισμοί στα έμβια όντα—ακόμη και στα φυτά.