Jeśli wszyscy gracze drużyny koszykarskiej mogliby widzieć oczami swoich kolegów, byłoby to prawdziwym przełomem. Choć brzmi to jak science fiction, naukowcom z Instytutu Zuckermana na Uniwersytecie Columbia udało się odkryć, że coś podobnego dzieje się w grupach afrykańskich ryb elektrycznych.

Badania przeprowadzone przez duet naukowców, Federica Pedraja i Nathaniela Sawtella, sugerują, że te ryby potrafią dzielić się swoimi zmysłami, co pomaga im skuteczniej zlokalizować pożywienie, przyjaciół i wrogów. W inżynierii powszechne jest, że grupy nadajników i odbiorników współpracują, aby poprawić wykrywanie, na przykład w sonarze i radarze. Coś podobnego może zachodzić w grupach ryb, które postrzegają swoje otoczenie za pomocą impulsów elektrycznych. Te ryby wydają się "widzieć" znacznie lepiej w małych grupach.

Wyniki badań opublikowanych w czasopiśmie "Nature" sugerują, że ryby elektryczne Gnathonemus petersii potrafią w błyskawicznym tempie dzielić się informacjami sensorycznymi, co do tej pory nie było udokumentowane w biologii.

Naukowcy od dawna wiedzą, że ryby elektryczne wykrywają zmiany w polach elektrycznych, które same wytwarzają, podobnie jak delfiny i nietoperze wykorzystują sygnały akustyczne. Ryby te mają wyspecjalizowane narządy w skórze, które emitują i wykrywają pola elektryczne, służące im do komunikacji i czegoś w rodzaju echolokacji, pozwalającej na wykrywanie, śledzenie i rozpoznawanie różnych obiektów w wodnym środowisku.

Ryby G. petersii żyją w ciemnych i mętnych afrykańskich rzekach, gdzie ich oczy mają ograniczoną użyteczność. Myśląc o tym wyzwaniu z perspektywy inżynieryjnej, Pedraja i Sawtell założyli, że ryby te mogły wyewoluować zdolności sensoryczne podobne do połączonych sieciowo systemów radarowych i sonaru, których wiele jednostek może współpracować, aby wykrywać obiekty na większą odległość i w większych szczegółach niż pojedyncze, niezwiązane ze sobą jednostki.

Aby sprawdzić, czy ta zasada kolektywnego postrzegania ma zastosowanie również do ryb elektrycznych, naukowcy najpierw opracowali model komputerowy, w którym mogli symulować środowisko elektryczne ryb. Analiza wykazała, że pojedyncze ryby elektryczne lepiej wykrywają obiekty, korzystając z sygnałów emitowanych przez pobliskie ryby.

Wśród najbardziej wymownych wyników badań symulacyjnych wskazuje się, że kolektywne postrzeganie mogłoby zwiększyć zasięg elektrolokacji ryb elektrycznych nawet trzykrotnie. Naukowcy twierdzą, że tak duża poprawa zdolności sensorycznych z pewnością przyniosłaby korzyści dla przetrwania tych ryb.

Badacze następnie poszukiwali neurobiologicznych podstaw tej zdolności u G. petersii. Rejestracje w części mózgu poświęconej układowi elektrosensorycznemu wykazały, że ryby reagują zarówno na własne wyładowania elektryczne, jak i na zewnętrzne sygnały elektryczne, np. od innych ryb elektrycznych lub sztucznie generowane. Szczególnie ekscytujące dla naukowców było to, jak wzorce aktywności mózgu ściśle odpowiadały temu, czego symulacje sugerowały, że mogą zaobserwować w nagraniach neuronalnych.

Obserwacje behawioralne dostarczyły kolejnych dowodów na to, że ryby rzeczywiście angażują się w kolektywne postrzeganie. W akwariach ryby przyjmowały szykowne, liniowe i kątowe formacje, które model komputerowy wskazywał jako korzystne dla kolektywnego postrzegania. Ponadto nagrania swoistego "dialogu elektrycznego" między rybami wykazywały niezwykle precyzyjną wymianę, w której ryby emitowały swoje wyładowania elektryczne na przemian. Autorzy spekulują, że to zachowanie, wcześniej określane jako "odpowiedź echa", może odgrywać kluczową rolę w koordynowaniu kolektywnego postrzegania.

Odkrywając nową zdolność sensoryczną, naukowcy napotkali więcej fascynujących pytań. Te ryby mają jeden z największych stosunków masy mózgu do masy ciała wśród wszystkich zwierząt na świecie. Być może te ogromne mózgi są potrzebne do szybkiego i wyrafinowanego społecznego postrzegania oraz zachowań zbiorowych.

Badacze zauważają, że poznanie mechanizmów mózgowych zaangażowanych w to zjawisko mogłoby dostarczyć inspiracji dla sztucznych technologii sensorycznych, przydatnych m.in. w autonomicznych pojazdach podwodnych czy obrazowaniu medycznym.