Плавники рыбы могут быть столь же чувствительны к прикосновению, как и кончики пальцев. | Журнал "Вольт"
Вт. Дек 1st, 2020


Рыбьи плавники предназначены не только для плавания. Они тоже щупальца. Плавники круглых бычков могут обнаруживать текстуры с чувствительностью, аналогичной чувствительности подушечек на пальцах обезьян, сообщают исследователи 3 ноября. Журнал экспериментальной биологии.

О осязании водных животных мало что известно по сравнению с наземными жителями. Что касается рыб, «мы привыкли думать о плавниках как о двигательных структурах», – говорит Адам Харди, нейробиолог из Чикагского университета. «Но становится все более очевидным, что плавники играют важную сенсорную роль». Изучение этих сенсорных ролей может намекнуть на способы имитации природы для робототехники и открыть окно в эволюцию осязания.

Недавно обнаруженные параллели между приматами и рыбами предполагают, что конечности, которые ощущают физические силы, возникли раньше, до того, как расколы в эволюционном древе позвоночных привели к появлению животных с плавниками, руками и ногами, говорит Мелина Хейл, нейробиолог и биомеханик из Чикагского университета. «Эти способности возникли невероятно рано и, возможно, заложили основу для того, что мы можем делать руками сейчас, и что рыбы могут делать со своими плавниками с точки зрения осязания».

Харди и Хейл измерили активность нервов в плавниках донных бычков-кругляшек (Неогобиус меланостомус), чтобы понять, что рыбы узнают о текстуре своих плавников. В дикой природе круглые бычки задевают нижнюю поверхность и опираются там на свои большие грудные плавники. «Они действительно хорошо подходят для тестирования такого рода вопросов», – говорит Харди.

Работая с плавниками шести усыпленных бычков, исследователи зафиксировали электрические разряды от их нервов в виде бугристого пластикового кольца, прикрепленного к мотору, которое слегка покатилось над каждым плавником. По словам Харди, солевой раствор поддерживает работу нервов, как если бы нервы были у живой рыбы. Различные расстояния между выступами предоставили информацию о диапазоне шероховатости, которую могли обнаружить ребра, с более узкими промежутками, имитирующими текстуру крупного песка, и большими промежутками, создающими шероховатость в масштабе гальки.

Периодические паттерны нервных спайков соответствовали расстоянию между гребнями. Более близко расположенные гребни производили более частые наборы спайков, в то время как большие пространства вызывали менее частые всплески электрической активности. Эти сигналы также менялись в зависимости от скорости вращающегося кольца. Вместе эти результаты показывают, что плавники бычка реагируют на различные текстуры, с которыми они сталкиваются. «Способность плавников воспринимать действительно мелкие детали… была впечатляющей», – говорит Хейл. Эти шипы были похожи на те, что были зарегистрированы другими исследователями при испытаниях подушечек пальцев обезьян. «Самым удивительным было сходство между приматами и рыбами», хотя конечности и окружающая среда этих животных – это совершенно разные вещи, – говорит она.

Хейл и Харди продолжают изучать различные типы сенсорных клеток плавников и их расположение. А учитывая огромное разнообразие рыб, изучение рыб из других мест обитания, в том числе из тех, которые проводят больше времени в плавании, может показать, насколько распространены такие чувствительные плавники, говорит Харди.

Изучение рыбьих плавников может также привести к разработке новых конструкций роботов, которые плавают и чувствуют под водой, и которые могут исследовать области, которые в противном случае были бы труднодоступны для людей. В общем, роботы обычно разрабатывались так, чтобы иметь отдельные части для создания движения и восприятия, но «биология накладывает датчики на все», – говорит Саймон Спонберг, биофизик из Технологического института Джорджии в Атланте.

По словам Спонберга, животные используют такие части для движения и восприятия, от плавников рыб до ног млекопитающих и крыльев насекомых. «Сейчас кажется, что многие животные могут дотянуться и коснуться окружающей их среды и получить ту же информацию, что и мы, когда мы касаемся руками поверхности».



Source link

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *