Моделирование показывает, что такое поведение помогает рыбам оценивать направление и скорость движения, сообщает Северо-Западный университет. Результаты исследования представлены в журнале Current Biology.
Это первое исследование, в котором симуляции мозга рыбок данио, естественной среды обитания и пространственно меняющегося поведения при плавании объединены в одну вычислительную модель. Анализируя эту модель, исследователи пришли к выводу, что эта причуда — смотреть вниз, когда плывешь вперед — является адаптивным поведением, которое развилось, чтобы помочь рыбе стабилизироваться и оставить на месте, не поддаваясь течению.
Стабильное русло реки под ними дает рыбам более надежную информацию о направлении и скорости их движения. И если бы рыба сосредоточила внимание на других рыбах или на растениях, у нее возникло бы ложное ощущение, что она движется.
В этом исследовании ученые сначала наблюдали за рыбами в их естественной среде обитания – в мелководных реках в Индии. Там полевая группа поместила камеру, которая видит на 360 градусов, в водонепроницаемый чехол для дайвинга и прикрепила ее к дистанционно управляемой роботизированной руке. С ее помощью ученые могли перемещать камеру. Фактически это позволяло им видеть то же, что видят рыбы. Используя видеоданные, ученые смогли смоделировать гипотетические сценарии, в которых смоделированная рыба произвольно перемещалась в реалистичной среде.
А в лаборатории команда отслеживала движения рыбки данио внутри шара из светодиодов. Поскольку у рыб большое поле зрения, им не нужно двигать глазами, чтобы осмотреться, как это делают люди. Итак, исследователи воспроизводили стимулы движения через свет и наблюдали за реакцией рыб. Когда светящиеся полосы на дне аквариума меняли направление, рыбы так же меняли свое направление, пытаясь поспеть за полосами. Это также говорит о том, что рыбы получали визуальные сигналы снизу.
Данные, полученные в поле и в лаборатории, связали в одну симуляцию. Их обработали с помощью компьютерных алгоритмов, которые используют для изучения оптического потока (того, как движется окружающее пространство в наших глазах или через объективы камер).
В конце концов ученые обнаружили, что в обоих сценариях — в дикой природе и в лаборатории — рыбки данио смотрят вниз, когда плывут вперед. Исследователи пришли к выводу, что рыба смотрит вниз, чтобы понять движение окружающей среды, а затем плывет, чтобы противодействовать ему — чтобы ее не унесло прочь.
Открытие не только дает некоторое представление о поведении рыб, но и может помочь в разработке систем искусственного зрения и сложных роботов, вдохновленных биотехнологиями.
[Фото: TOD THIELE/UNIVERSITY OF TORONTO]
