Um novo estudo de uma colaboração internacional liderada pela Northwestern University confirma que os peixes olham para baixo quando nadam, assim como olham para a calçada quando caminham.
Este estudo é o primeiro a combinar simulações do cérebro do peixe-zebra, ambiente natural e comportamento de natação espacialmente variável em um de seus modelos computacionais. Ao analisar esse modelo, os pesquisadores descobriram que esse hábito (olhar para baixo ao nadar para frente) ajuda o peixe a se estabilizar como se estivesse nadando contra a corrente. concluíram que é um comportamento adaptativo que evoluiu para ajudar. Informações do portal science daily.
Quando a água está em movimento, os peixes sempre tentam se estabilizar para permanecer no lugar, em vez de serem arrastados pela corrente. Concentrar-se em outros peixes, plantas ou detritos pode dar ao seu peixe a falsa sensação de que eles estão se movendo. No entanto, um leito estável embaixo fornece informações mais confiáveis sobre a direção e a velocidade em que os peixes estão nadando.
“É como sentar em um trem parado. Quando o trem ao seu lado começa a sair da estação, pode fazer você pensar que está se movendo também”, diz Emma Alexander, da Northwestern University, que dirige o trem. “As dicas visuais de outros trens são tão poderosas que superam o fato de que todos os outros sentidos estão dizendo para você ficar parado. É exatamente o mesmo fenômeno que estamos estudando em peixes: há muitos sinais enganosos de movimento neles, mas os sinais mais comuns e confiáveis vêm do fundo do rio.”
O estudo foi publicado em 2 de novembro na revista Current Biology.
Alexander é professor assistente de ciência da computação na Northwestern McCormick School of Engineering e dirige o Bio Inspired Vision Lab.
Indo ‘de volta à fonte’
Para conduzir o estudo, Alexander e seus colaboradores se concentraram em um organismo modelo bem estudado, o peixe-zebra. Muitos laboratórios têm tanques cheios de peixes-zebra, mas a equipe queria observar o habitat do peixe-zebra indiano.
“Recentemente, descobriu-se que os peixes respondem mais ao movimento de baixo do que ao movimento de cima. Eu queria descobrir a verdade sobre esse mistério e entender o porquê”, explicou Alexander. . “Muitos dos peixes-zebra que estudamos estão alojados em tanques de laboratório, mas como seus cérebros e comportamentos se desenvolveram é muito importante porque seus habitats naturais moldam o organismo. Tivemos que voltar à fonte para descobrir o contexto em que evoluiu.”
Equipado com equipamento de câmera, a equipe viajou para sete locais em toda a Índia para coletar dados de vídeo em rios rasos onde o peixe-zebra habita naturalmente. A equipe de campo colocou sua câmera de 360 graus em um estojo de mergulho à prova d’água e a conectou a um braço robótico controlado remotamente. Um braço robótico foi então usado para mergulhar a câmera na água e movê-la.
“Eu podia olhar onde os olhos dos peixes estavam, para que eu pudesse ver o que os peixes estavam vendo”, disse Alexander. “A partir dos dados de vídeo, conseguimos modelar um cenário hipotético de peixes simulados se movendo aleatoriamente em um ambiente realista”.
‘Espere por mim!’
De volta ao laboratório, a equipe também rastreou os movimentos do peixe-zebra com esferas de LED. Os peixes têm um amplo campo de visão, por isso não precisam mover os olhos para olhar ao redor como os humanos. Os pesquisadores então colocaram estímulos de movimento nas luzes e observaram como os peixes respondiam. O peixe nadava em um padrão de movimento quando o padrão apareceu no fundo do tanque. Esta é a evidência de que o peixe olhou para baixo para obter pistas visuais.
“Quando você reproduz um vídeo com listras em movimento, os peixes se movem com as listras”, diz ele. “‘Espere! No experimento comportamental, contamos as batidas do rabo. Quanto mais eu abanava o rabo, mais eu queria acompanhar o movimento das listras.”
A equipe então extraiu dados do vídeo e os combinou com dados sobre como os sinais de movimento são codificados no cérebro do peixe. Eles alimentaram os conjuntos de dados em dois algoritmos existentes usados para estudar o fluxo óptico (ou seja, como o mundo se move através de nossos olhos e lentes de câmeras).
Em última análise, eles descobriram que em cenários selvagens e de laboratório, os peixes-zebra olham para baixo quando nadam para a frente. Os pesquisadores concluíram que os peixes nadam para baixo para entender o movimento do ambiente e neutralizá-lo, evitando ser arrastado.
“Juntamos tudo com simulações que mostram que esse é de fato um comportamento adaptativo”, disse Alexander, que liderou a parte computacional do estudo. Está passando, Peixes seria melhor omitir essa informação e se concentrar na informação abaixo dela: Os leitos dos rios têm muitas texturas, então os peixes percebem uma poderosa capacidade de rastrear. “
Construindo robôs melhores
Essas informações não apenas fornecem informações sobre o comportamento dos peixes, mas também podem ajudar no projeto de sistemas de visão artificial e robôs sofisticados de inspiração biológica.
“Se você construir um robô inspirado em peixes e observar sua anatomia, você pode pensar: ‘Os olhos estão de lado, então vamos virar a câmera de lado'”, disse Alexander. Arrozal.
“O fluxo óptico no habitat natural do peixe-zebra pode explicar vieses espaciais na estimativa visual de auto-movimento.” Supports”, o estudo foi financiado pela Human Frontier Science. Programa Young Investigator Grant (HSFP RGY0079), Institutos Nacionais de Saúde (Conceder No. NIH EY003176), Werner Reichardt Center for Integrative Neuroscience (Conceder No. EXC307).
