Sensación eléctrica
La electrorrecepción, como la que exhibe el pez cuchillo sudamericano, permite a los animales navegar, detectar presas e incluso comunicarse mediante la generación de campos eléctricos débiles que se reflejan en los objetos del entorno. Los científicos han establecido paralelismos entre este sentido único y la visión de las personas. Pero una nueva investigación publicada en la edición de septiembre de Journal of Experimental Biology sugiere que, en contraste con la visión, que pinta un panorama amplio del entorno más distante, la electrorrecepción en peces débilmente eléctricos funciona en distancias extremadamente cortas, proporcionando información sobre el entorno inmediato muy similar al sentido humano del tacto.
[Los investigadores] combinaron la medición de los estímulos físicos y cómo la distancia y el tamaño de los objetos afectan la imagen eléctrica que se proyecta en la superficie del pez. , dijo Rdiger Krahe, quien investiga el procesamiento sensorial de peces débilmente eléctricos en la Universidad McGill que no participó en la investigación. Al vincular estas características con el comportamiento de los peces,…
Gymnotus, un género de peces débilmente eléctricos, utiliza un órgano especialmente adaptado para producir campos eléctricos para la caza, la navegación y el apareamiento. . Algunos producen pulsos electromagnéticos para hacer ping constantemente a su entorno, mientras que otros generan un campo eléctrico continuo en un patrón de onda. Independientemente de la estrategia, los campos eléctricos producidos por estos peces son bastante débiles (solo varios milivoltios); una persona que toque el pez no sentiría nada.
Aunque los investigadores han estado estudiando variedades de Gymnotus durante 60 años, todavía no está claro cuánta información reciben los peces a través de sus campos eléctricos. Un órgano especializado, que evolucionó a partir de células musculares, produce un campo eléctrico. Los peces perciben las perturbaciones de este campo eléctrico, así como la presencia de campos eléctricos de otros organismos, a través de electrorreceptores en su piel, la mayoría de los cuales están ubicados cerca de la boca.
La electrorrecepción es una modalidad sensorial no intuitiva. , Angel Caputi, quien dirigió la investigación en el Instituto de Investigaciones Biológicas Clemente Estable en Uruguay, explicó en un correo electrónico lo que significa que los investigadores humanos no tienen un marco de referencia dentro de sus cinco sentidos para comprender cómo los peces lo usan para ver el mundo. Anteriormente se ha comparado con la visión, pero el modelo de Caputi y sus colegas insinuó que la electrorrecepción actuaba en rangos mucho más cortos, lo que permitía a los peces detectar características de su entorno de cerca, pero brindaba poca información sobre las cosas a más de unos pocos centímetros de distancia.
La novedosa reacción de un pez cuchillo eléctrico. Fuente: R. Krahe.
El zumbido constante del pulso eléctrico de un pez cuchillo sin perturbaciones. Fuente: R. Krahe.
Para comprender cómo el tamaño y la ubicación de un objeto afectan la capacidad de los peces para detectarlo mediante la electrorrecepción, Caputi y sus colegas presentaron a G. omarorum pez cuchillo con objetos metálicos. La belleza de los peces tipo pulso… es que tienen una frecuencia de pulso variable, señaló Krahe. Cuando no están haciendo nada, [los pulsos eléctricos son] relativamente estables…. Si detectan algo, aumentan la frecuencia del pulso. Por lo tanto, al medir los pulsos eléctricos producidos por los peces, Caputi y su equipo pudieron determinar si los animales habían detectado o no un objeto.
Como se predijo, el pez cuchillo solo pudo detectar la mayoría de los objetos a distancias cortas, generalmente de unos 10 milímetros. de su piel, una pequeña distancia para un pez que mide unos 30 centímetros (1 pie) de largo. Y el pez solo podía localizar con precisión los objetos cuando casi los tocaban. Los peces confundieron la ubicación de dos objetos separados por 1 centímetro cuando estaban a más de medio centímetro de distancia de la piel, dijo Caputi. Los objetos grandes podrían detectarse a distancias más largas, de hasta 2 o 3 centímetros.
Caputi, médico formado, compara esta electrosensación limitada con el sentido del tacto humano. Los médicos están capacitados para detectar diferentes órganos mientras presionan el abdomen de un paciente, pero los órganos más profundos se vuelven más borrosos al tacto cuando el médico trata de sentirlos a través de más capas de vísceras, explicó Caputi, ya que los objetos se vuelven más borrosos para los peces a medida que retroceden. a los límites de los campos eléctricos.
Curiosamente, el propio cuerpo del pez parece afectar la fuerza del campo eléctrico. La fuerza de un campo eléctrico decae rápidamente con la distancia, al igual que las imágenes eléctricas reflejadas en los objetos cercanos cuando rebotan. Pero resulta que el cuerpo del pez ayuda a prevenir una mayor reducción en la intensidad del campo a medida que los pulsos reflejados se acercan a su cuerpo, lo que ayuda a crear una imagen eléctrica más sólida en su piel.
Caputi y su grupo están investigando a mayor profundidad funcionamiento del sistema electrosensorial del pez cuchillo, implantando electrodos para registrar señales de neuronas individuales en peces que nadan libremente. Esto nos ayudará a encontrar la forma en que el sistema nervioso está organizado para procesar imágenes electrosensoriales, dijo.
Otro próximo paso importante será comprender cómo el movimiento de roles podría ayudar a los peces a detectar y localizar objetos, Dijo Krahe. Sin cambios en la ubicación de un objeto o en el campo eléctrico, los electrorreceptores del pez cuchillo se adaptarán al estímulo y ya no lo percibirán, pero el movimiento puede ayudar al pez a volver a sensibilizarse a los estímulos permanentes. Krahe también señaló que los objetos metálicos utilizados en el estudio perturbarán los campos eléctricos de los peces mucho más que, por ejemplo, los diminutos crustáceos daphnia que podrían cazar en su hábitat natural.
John Lewis, que estudia el procesamiento sensorial en peces débilmente eléctricos en la Universidad de Ottawa, estuvo de acuerdo. G. omarorum son principalmente nocturnas y deben navegar a través de las raíces enredadas de las plantas de lirio. No sabemos mucho sobre [cómo los peces perciben] objetos naturales complejos en ambientes más naturales, dijo Lewis, quien no participó en la investigación. La detección es una cosa, pero averiguar dónde está [un objeto] es un segundo nivel importante en la captura de presas.
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AC Pereira et al., The active electrosensory range of Gymnotus omarorum, Journal of Experimental Biology, 215: 3266-3280, 2012.
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