25/01/2023
Door Ad Spijkers
Een sensorisch orgaan van een vis zou de inspiratie kunnen zijn voor navigatie van onderwaterrobots.
Wetenschappers onder leiding van de University of Bristol hebben een sensorisch orgaan van een vis bestudeerd om signalen voor collectief gedrag te begrijpen. De kennis zou kunnen worden gebruikt op onderwaterrobots.
Sensorisch orgaan
Dit werk was geconcentreerd rond het sensorisch orgaan van de zijlijn in Afrikaanse cichliden, maar wordt aangetroffen in bijna alle vissoorten. Door dit orgaan kunnen vissen de waterdruk om hen heen waarnemen en interpreteren met voldoende scherpte om externe invloeden te detecteren. Daarbij kunt u denken aan vissen in de omgeving, veranderingen in de waterstroom, roofdieren en obstakels. Het zijlijnsysteem als geheel wordt verdeeld over kop, romp en staart van de vis. Het bestaat uit mechanoreceptoren (neuromasts) die zich in onderhuidse kanalen of op het huidoppervlak bevinden.
De onderzoekers probeerden achter de verschillende delen van de zijlijn te komen: de zijlijn op het hoofd versus de zijlijn op het lichaam. Ook wilden ze de verschillende soorten sensorische eenheden op de zijlijn herkennen, zoals die op de huid versus die eronder. De vraag is hoe deze verschillende rollen spelen in hoe de vis zijn omgeving kan waarnemen door middel van omgevingsdrukmetingen. Ze hebben dit op een nieuwe manier gedaan: door hybride vissen te gebruiken, die de natuurlijke generatie van variatie mogelijk maakten.
De onderzoekers ontdekten dat het zijlijnsysteem rond de kop de belangrijkste invloed heeft op hoe goed vissen in een school kunnen zwemmen. De aanwezigheid van meer zijlijnsensorische eenheden, (neuromasts) die onder de huid worden aangetroffen, zorgen er voor dat vissen dichter bij elkaar zwemmen. Een grotere aanwezigheid van neuromasts op de huid leidt er toe dat vissen verder uit elkaar zwemmen.
Voortgang
In simulaties konden de onderzoekers laten zien hoe de mechanismen achter de zijlijn werken, niet alleen op de kleine schubben die in echte vissen worden aangetroffen. Dit zou kunnen inspireren tot een nieuw type gemakkelijk te vervaardigen druksensor voor onderwaterrobotica, met name zwermrobotica, waarbij kosten een grote factor zijn.
De bevindingen bieden een beter begrip van hoe de zijlijn het schoolgedrag van vissen informeert. Ook draagt het verkregen inzicht bij aan een nieuw ontwerp van een goedkope druksensor die nuttig zou kunnen zijn op onderwaterrobots die moeten navigeren in donkere of troebele omgevingen. Het onderzoeksteam wil de sensor verder ontwikkelen en integreren in een robotplatform om een robot te helpen onderwater te navigeren en de effectiviteit ervan te demonstreren.
Foto: University of Bristol