Ученые провели исследование чувствительного органа рыб — боковой линии, позволяющей этим животным воспринимать движение, колебание и давление окружающей их водной среды. Авторы работы классифицировали рецепторы, составляющие боковую линию, и определили их влияние на поведение рыб. Результаты позволят улучшить навигацию подводных роботов, действующих роем или в темноте.
Боковая линия — чувствительный орган рыб и личинок земноводных, воспринимающий движение, давление и вибрации окружающей воды. Внешне он выглядит как тонкая линия на обеих сторонах тела животного, тянущаяся от головы к хвосту, и состоит из механорецепторов (невромастов), расположенных либо в подкожных каналах, либо на поверхности кожи.
Ученые из Бристольского университета (Великобритания) попытались выяснить, как различаются между собой разные области боковой линии — на голове и теле рыбы, а также какие роли играют различные типы сенсорных рецепторов в том, как рыба воспринимает параметры окружающей среды. Результаты исследования опубликованы в журнале Royal Society Open Science.
В качестве модельных объектов ученые выбрали два различных вида африканских цихлид — небольших пресноводных рыб, — а также исследовали их гибридов. Оказалось, рецепторы боковой линии определяют коллективное поведение рыб, причем наибольшее значение имеют невромасты, расположенные с обеих сторон головы рыбы.
Кроме того, большее количество механорецепторов боковой линии, находящихся под кожей, способствует тому, что рыбы в стае ближе подплывают друг к другу. При этом наличие накожных невромастов вызывает противоположный эффект: животные держатся дальше от членов своей стаи.
Результаты компьютерного моделирования показали, что механизмы, лежащие в основе работы боковой линии, применимы не только к масштабам, характерным для рыб, но и к гораздо более крупным.
Это вдохновило исследователей на создание нового типа простого в изготовлении датчика давления для подводной робототехники. Его можно будет использовать при создании роев роботов, которым нужно работать сообща, а также подводных роботов, которым нужно будет ориентироваться в условиях плохого освещения. Теперь ученые планируют доработать датчик и интегрировать его в роботизированную платформу.
