Учёные обнаружили свидетельства новой формы коллективного восприятия у электрических рыб-слонов

Исследователи из Института Цукермана при Колумбийском университете обнаружили свидетельства того, что тесно связанные группы африканских слабоэлектрических рыб, известных как гнатонемы Петерса (Gnathonemus petersii), способны к коллективному восприятию. Мгновенный обзор сенсорной информацией может помогать рыбам находить пищу, друзей и врагов.

"В технике группы излучателей и приёмников часто работают вместе для улучшения восприятия, например, в сонарах и радарах. Мы показали, что нечто подобное может происходить в группах рыб, которые ощущают окружающую среду с помощью электрических импульсов. Эти рыбы, кажется, 'видят' гораздо лучше в небольших группах", — сказал Натаниэль Соутелл, доктор философии.

В статье, опубликованной в Nature, учёные приводят несколько линий доказательств, указывающих на то, что эти рыбы демонстрируют сверхбыстрое коллективное восприятие, ранее не задокументированное в биологии.

Рыбы используют специализированные органы в коже для излучения и восприятия электрических полей — для коммуникации и для электрической версии эхолокации. Они обитают в тёмных и мутных водах, где зрение ограничено.

Исследователи разработали компьютерную модель для симуляции электрической среды рыб. Анализ показал, что отдельные особи могут лучше обнаруживать объекты, используя сигналы, излучаемые соседними рыбами.

"Думайте об этих внешних сигналах как об электрических изображениях объектов, которые соседние рыбы автоматически создают и передают другим со скоростью света", — сказал доктор Федерико Педраха.

Симуляция показала, что коллективное восприятие может увеличить диапазон электролокации рыб до трёх раз.

Затем учёные нашли нейронную основу этой способности. Записи активности части мозга, отвечающей за электросенсорную систему, показали, что рыбы реагируют как на свои собственные электрические разряды, так и на внешние сигналы. Паттерны мозговой активности соответствовали предсказаниям модели.

Поведенческие наблюдения добавили доказательств: в аквариумах рыбы выстраивались в линейные и прямоугольные формации, которые модель определила как благоприятные для коллективного восприятия. Кроме того, была зафиксирована электрическая "диалоговая" активность с чётким чередованием разрядов между рыбами (ранее названная "эхо-ответом"), которая может координировать коллективное восприятие.

"У этих рыб одно из самых высоких соотношений массы мозга к массе тела на планете. Возможно, эти огромные мозги необходимы для быстрого и сложного социального восприятия и коллективного поведения", — отметил доктор Соутелл.

Изучение этих механизмов может дать идеи для технологий искусственного восприятия, например, для подводных автономных аппаратов или медицинской визуализации.