Cum știu peștii de sticlă că există un pericol, chiar dacă nu îl văd? Foto: AI Cercetătorii au descoperit un mecanism surprinzător prin care peștii care trăiesc în grup reușesc să reacționeze la un posibil pericol. Nu este nevoie ca un pește să observe direct un prădător și nici măcar să vadă un alt exemplar fugind. Uneori, simplul fapt că un vecin dispare din câmpul vizual este suficient pentru a declanșa o reacție de evitare. Descoperirea a fost făcută de cercetători de la University of California, San Diego, care au studiat peștii de sticlă (Danionella cerebrum), animale foarte mici, de aproximativ 12 milimetri lungime. Corpul lor aproape transparent le permite oamenilor de știință să urmărească activitatea creierului fără a fi nevoie de proceduri invazive. Studiul, coordonat de Jo-Hsien Yu în laboratorul lui Matthew Lovett-Barron, arată că acești pești folosesc informațiile vizuale despre membrii grupului pentru a identifica rapid o posibilă amenințare. Peștii din grup reacționează mai puternic la un posibil pericol În mod obișnuit, peștii care înoată în bancuri se urmăresc reciproc. Atunci când unul dintre ei își schimbă brusc direcția sau începe să fugă, ceilalți îi pot copia mișcarea, iar semnalul de alarmă se răspândește rapid prin întregul grup, conform earth.com. Experimentele au arătat însă că reacția nu depinde exclusiv de observarea mișcării unui vecin. Cercetătorii au construit un bazin pătrat, cu latura de 265 de milimetri, prevăzut cu ecrane video pe două dintre laturi. La fiecare șapte minute, pe unul dintre ecrane apărea o formă întunecată care creștea rapid, simulând imaginea unui prădător care se apropie. Un pește aflat singur a avut o reacție relativ modestă. În prima jumătate de secundă după ce obiectul și-a încheiat creșterea, viteza sa a crescut cu aproximativ 6 milimetri pe secundă. În schimb, peștii aflați în grupuri de câte patru au accelerat cu aproximativ 17,3 milimetri pe secundă, adică de aproape trei ori mai mult. Grupurile s-au și dispersat. Membrii bancului au ajuns să fie cu aproximativ jumătate mai distanțați decât în mod obișnuit, după care au revenit treptat la formația inițială în aproximativ zece secunde. Citește și: O zi la ocean s-a transformat într-un coșmar. O turistă a călcat pe un pește veninos ascuns în nisip! Reacția unui pește poate influența întregul grup Un detaliu important a apărut atunci când cercetătorii au urmărit poziția fiecărui exemplar față de amenințarea simulată. Peștii aflați mai aproape de ecran vedeau obiectul ca pe o amenințare mare, în timp ce cei aflați mai departe îl percepeau ca pe un punct mult mai mic. Reacția de fugă începea atunci când obiectul ajungea să ocupe aproximativ șapte grade din câmpul vizual al peștelui. Totuși, peștii care nu percepeau direct amenințarea începeau să se miște atunci când ceilalți membri ai grupului reacționau. Cu alte cuvinte, momentul în care un exemplar accelera putea fi determinat mai degrabă de comportamentul vecinilor decât de ceea ce vedea el însuși pe ecran. Această observație i-a determinat pe cercetători să se întrebe dacă peștele are nevoie într-adevăr să vadă fuga celuilalt pentru a reacționa. Cercetătorii au creat pești virtuali pentru a testa reacția Pentru a separa reacția la mișcarea unui vecin de reacția la dispariția acestuia, echipa a apelat la pești virtuali. Cercetătorul postdoctoral Geoff Meyerhof a creat, cu ajutorul unui software de jocuri video, exemplare digitale care imitau forma corpului, postura și stilul specific de înot al peștilor de sticlă. Aceștia nu se deplasau pur și simplu prin apă, ci reproduceau inclusiv ritmul caracteristic al speciei, bazat pe alternarea unor perioade de alunecare și oprire. Peștii reali au reacționat la imaginile de pe ecran ca și cum ar fi avut în față membri ai propriului grup. Atunci când bancul virtual era prezent, peștii reali se mențineau, în medie, la aproximativ 71,1 milimetri de monitor. Atunci când ecranul era întunecat, distanța medie creștea la aproximativ 134,4 milimetri. Rezultatul era de așteptat întrucât această specie se bazează în mare măsură pe vedere pentru comportamentul de grup. Cercetările anterioare ale aceluiași laborator au arătat că peștii tineri învață să formeze bancuri pe măsură ce anumite celule din mezencefal se adaptează la forma și mișcarea exemplarelor din aceeași specie. Ce se întâmplă atunci când vecinul dispare pur și simplu? Cercetătorii au programat bancul virtual să fugă atunci când un pește real se apropia la aproximativ 16 milimetri de ecran. Peștele real a reacționat la rândul său și a pornit în aceeași direcție, deși pe ecran nu era prezent niciun prădător. Cu cât mai mulți pești virtuali fugeau, cu atât exemplarul real se deplasa mai mult. Apoi cercetătorii au eliminat complet mișcarea de fugă. În loc să fugă, peștii virtuali dispăreau pur și simplu de pe ecran. Rezultatul a fost surprinzător. Peștele real se retrăgea cu aproximativ 84,1 milimetri atunci când grupul virtual fugea și cu 69,8 milimetri atunci când acesta dispărea. În situația în care bancul virtual continua să înoate normal, retragerea era de doar 40,4 milimetri. Diferența dintre cele două situații arată că reacția nu era declanșată exclusiv de mișcarea de fugă. Simplul fapt că un vecin dispărea putea transmite un semnal suficient de puternic pentru ca peștele să creadă că este momentul să se îndepărteze. De ce dispariția unui pește poate fi un semnal de alarmă Cercetătorii cred că acest comportament ar putea avea legătură cu mediul în care trăiește specia. Danionella cerebrum se găsește în ape suficient de tulburi încât obiectele aflate la distanță pot deveni rapid greu de observat. În asemenea condiții, un pește care accelerează și iese rapid din raza vizuală poate părea pur și simplu că a dispărut. Astfel, pentru un alt membru al grupului, dispariția bruscă a unui vecin poate transmite indirect mesajul că ceva periculos se află în apropiere. Cercetătorii au explicat că sistemul vizual al acestor animale ar fi putut evolua într-un mediu în care un vecin care fuge rapid ajunge să pară că dispare pur și simplu. Într-o apă tulbure, un spațiu rămas brusc gol poate deveni, astfel, un semnal de alarmă. Creierul peștilor a oferit indicii importante Transparența acestor pești le-a permis cercetătorilor să urmărească direct activitatea cerebrală. Cu ajutorul unui microscop, echipa a înregistrat simultan aproximativ 3.300 de neuroni din sistemul vizual al fiecăruia dintre cei nouă pești analizați, în timp ce pe ecran apăreau exemplare virtuale care înotau, fugeau sau dispăreau. O mare parte dintre neuronii care reacționau la aceste schimbări se aflau într-o regiune a mezencefalului cunoscută sub numele de tect optic. Această structură există la vertebrate și este implicată în reacții vizuale rapide, care nu necesită învățare. Din cele 5.208 celule care au răspuns atunci când un vecin virtual a fugit sau a dispărut, 45,2% se aflau în această regiune cerebrală. Un program informatic care analiza activitatea neuronală a putut identifica mișcarea caracteristică speciei în comparație cu o mișcare uniformă în 72,6% dintre cazuri. În schimb, atunci când a trebuit să facă diferența între fuga unui vecin și dispariția lui, acuratețea a fost de 50,2%, practic nivelul unei alegeri aleatorii. Aceiași neuroni reacționează la fugă și la dispariție Pentru cercetători, una dintre cele mai interesante observații a fost faptul că aceleași celule nervoase puteau fi activate atât atunci când peștii observau un partener social fugind, cât și atunci când acesta dispărea. Autorii studiului au explicat că se așteptau ca neuronii vizuali să fie puternic activați atunci când peștele observa un partener social îndepărtându-se rapid. Ceea ce i-a surprins a fost că aceleași celule răspundeau și în momentul în care partenerul virtual dispărea pur și simplu. Cercetarea nu explică încă întregul mecanism Oamenii de știință subliniază că rezultatele nu înseamnă neapărat că neuronii identificați sunt specializați exclusiv pentru procesarea informațiilor sociale. Celulele care se activează atunci când un obiect în mișcare dispare ar putea avea și alte funcții. Este posibil ca un mecanism asemănător să fie declanșat de orice obiect care atrage atenția peștelui și dispare brusc. Există și o limitare importantă a acestui tip de semnal. Dispariția unui vecin poate indica faptul că există un pericol în apropiere, dar nu spune din ce direcție vine amenințarea. Cum funcționează creierul unui banc de pești rămâne o întrebare deschisă Cercetătorii spun că imaginea de ansamblu este încă incompletă. Se cunosc relativ puține lucruri despre modul în care creierul mai multor animale dintr-un banc sau dintr-un stol procesează simultan informațiile și își coordonează reacțiile. Peștii de sticlă sunt deosebit de utili în astfel de experimente tocmai pentru că activitatea creierului lor poate fi observată în timp real datorită corpului transparent. Următorul pas pentru echipa lui Lovett-Barron este să înțeleagă mai bine modul în care creierele mai multor pești din același grup interacționează și cum propriile nevoi și experiențe ale unui animal influențează felul în care interpretează ceea ce vede. Studiul complet a fost publicat în revista științifică Nature.