Cientistas descobrem evidências de uma nova forma de detecção coletiva que parece permitir que peixes nariz-de-elefante ampliem seu alcance perceptivo.
Por Columbia University com informações de Science Daily.
Seria uma virada de jogo se todos os membros de um time de basquete pudessem ver pelos olhos uns dos outros, além dos seus próprios olhos. Uma dupla de investigadores do Instituto Zuckerman de Columbia encontrou evidências de que este tipo de detecção colectiva ocorre em grupos unidos de peixes africanos fracamente eléctricos, também conhecidos como peixes nariz de elefante. Esta partilha instantânea de inteligência sensorial poderia ajudar os peixes a localizar comida, amigos e inimigos.
“Na engenharia é comum que grupos de emissores e receptores trabalhem juntos para melhorar a detecção, por exemplo em sonar e radar. Mostramos que algo semelhante pode estar acontecendo em grupos de peixes que sentem seu ambiente usando pulsos elétricos. Esses peixes parecem ‘ ver ‘muito melhor em pequenos grupos.” disse Nathaniel Sawtell, PhD, investigador principal do Instituto Zuckerman de Columbia e professor de neurociência no Vagelos College of Physicians and Surgeons de Columbia.
Em um artigo publicado online hoje na Nature , o Dr. Sawtell e o pesquisador de pós-doutorado Federico Pedraja, PhD, combinam múltiplas linhas de evidência para argumentar que a espécie de peixe elétrico que eles estudam, Gnathonemus petersii, realiza um feito extremamente rápido de detecção coletiva, nunca antes documentado em biologia.
Os cientistas sabem há muito tempo que os peixes elétricos sentem mudanças nos campos elétricos que projectam nas suas paisagens aquáticas, tal como os sinais acústicos que os morcegos e os golfinhos emitem. Os peixes dependem de órgãos especializados em sua pele que emitem e sentem campos elétricos para se comunicarem. Eles também os utilizam para uma versão elétrica de ecolocalização para detectar, rastrear e distinguir vários objetos em seus ambientes aquáticos.
Os peixes elétricos G. petersii vivem em habitats fluviais africanos que são escuros e turvos, onde os olhos dos peixes são de valor limitado. Ao pensar sobre esse desafio com uma mentalidade de engenharia, os Drs. Pedraja e Sawtell conjecturaram que os peixes poderiam ter desenvolvido capacidades sensoriais semelhantes às dos sistemas de radar e sonar em rede, cujas múltiplas unidades podem colaborar para detectar objetos mais distantes e com mais detalhes do que unidades isoladas não conectadas.
Para testar se este princípio de detecção colectiva se aplicava aos peixes eléctricos, os investigadores desenvolveram primeiro um modelo de computador no qual poderiam simular o ambiente eléctrico dos peixes. Eles analisaram se os peixes elétricos individuais eram melhores na detecção de objetos, aproveitando os sinais emitidos pelos peixes próximos.
“Pense nesses sinais externos como imagens elétricas de objetos que peixes elétricos próximos produzem automaticamente e transmitem para peixes próximos na velocidade da luz”, disse o Dr. Pedraja. “Nosso trabalho sugere que três peixes em um grupo receberiam, cada um, três “visões elétricas” diferentes da mesma cena, praticamente ao mesmo tempo.” acrescentou o Dr.
Entre os resultados mais reveladores do estudo de simulação, observou o Dr. Sawtell, está que a detecção coletiva poderia estender o alcance de eletrolocalização do peixe elétrico em até 3 vezes. Os pesquisadores dizem que um aprimoramento sensorial tão grande quase certamente conferiria benefícios de sobrevivência.
Os pesquisadores então procuraram uma base neural real para tal habilidade em G. petersii. Gravações numa parte do cérebro dedicada ao sistema eletrossensorial mostraram que os peixes respondem tanto às suas próprias descargas elétricas como a sinais elétricos externos de, digamos, outros peixes elétricos ou imitações dos sinais geradas em laboratório. Particularmente emocionante para os cientistas foi como os padrões de atividade cerebral se aproximavam do que os estudos de simulação sugeriam que os pesquisadores poderiam ver nas gravações neurais.
As observações comportamentais acrescentaram mais evidências de que os peixes realmente se envolvem na detecção coletiva. Nos tanques, os peixes assumiram formações em linha e em ângulo reto que o modelo computacional mostrou serem favoráveis à detecção coletiva. Além disso, as gravações de uma espécie de diálogo elétrico entre peixes apresentavam turnos altamente precisos, nos quais os peixes emitiam suas descargas elétricas em estrita alternância. Os autores especulam que este comportamento, anteriormente denominado “resposta de eco”, pode desempenhar um papel fundamental na coordenação da detecção colectiva.
À medida que os investigadores descobriram uma nova capacidade sensorial, surgiram questões mais fascinantes para eles.
“Esses peixes têm uma das maiores proporções de massa cérebro-corpo de qualquer animal do planeta”, disse o Dr. Sawtell. “Talvez esses cérebros enormes sejam necessários para uma detecção social e um comportamento coletivo rápidos e altamente sofisticados.”
Os pesquisadores observaram que aprender mais sobre os mecanismos cerebrais envolvidos poderia fornecer pistas para tecnologias de detecção artificial para aplicações que incluem veículos autônomos subaquáticos e imagens médicas.
Fonte da história:
Materiais fornecidos pela Universidade de Columbia. Nota: O conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e comprimento.
Referência do periódico :
Federico Pedraja, Nathaniel B. Sawtell. Collective sensing in electric fish. Nature, 2024; DOI: 10.1038/s41586-024-07157-x
