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Eletrocomunicação em peixes elétricos de campo fraco da espécie Gymnotus carapo - uma aplicação da Teoria da Informação

Processo: 08/06529-5
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de janeiro de 2010
Vigência (Término): 30 de setembro de 2013
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Biofísica - Biofísica de Processos e Sistemas
Pesquisador responsável:Reynaldo Daniel Pinto
Beneficiário:Caroline Garcia Forlim
Instituição-sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:07/54000-0 - Dinâmica não-linear, AP.TEM
Assunto(s):Neurociências   Neuroetologia   Teoria da informação

Resumo

O objetivo deste projeto de doutoramento é o estudo experimental dos padrões de disparo do órgão elétrico de peixes elétricos de campo fraco da espécie Gymnotus carapo. Estes peixes produzem tais pulsos para localizar objetos dentro da água e para se comunicar socialmente.Durante a execução de um projeto de mestrado, desenvolvemos um aparato para obter as medidas destes padrões com o animal isolado de perturbações externas como vibrações mecânicas, sons, campos elétricos e variações de luminosidade do ambiente. A principal característica de nosso aparato é um conjunto de eletrodos, distribuídos nos vértices do tanque de experimentos, que permitem obter as medidas (longas séries de instantes de disparo) sem restringir os movimentos do peixe e até mesmo inferir a sua posição comparando as amplitudes em diferentes eletrodos, o que possibilita relacionar a posteriori os padrões de disparo ao comportamento do animal.Aplicando pulsos artificiais, que imitam os pulsos de um peixe verdadeiro, a um dipolo com geometria semelhante à do órgão elétrico dos animais, podemos estimular um peixe com padrões de intervalos entre pulsos provenientes de diferentes distribuições: aleatórias, intervalos gravados previamente do próprio ou de outro peixe, sequências manipuladas para repetir determinados trechos reais intercalados com trechos aleatórios, etc. As sequências de estimulo e de resposta são armazenadas e utilizadas posteriormente para calcular a informação mútua média entre os sinais. Também podemos detectar, em tempo real, os pulsos do peixe em um dos aquários e estimular, o peixe de outro aquário e vice-versa. Calculando a informação mútua média entre os dois sinais podemos inferir o fluxo de informação trocada entre os peixes através de seus padrões elétricos.Neste projeto, pretendemos ampliar estes estudos para relacionar os padrões elétricos ao comportamento social dos animais e a sua interação com o meio ambiente em três principais direções: (a) realizar experimentos sistemáticos para procurar encontrar os padrões usados na comunicação entre os peixes; (b) introduzir alterações nas amplitudes dos pulsos de estímulo para simular situações mais realistas como aproximação e afastamento do "peixe-estímulo"; (c) estudar alterações nos padrões de comportamento elétrico dos peixes devidas à alterações no meio ambiente como, por exemplo, a presença de impurezas minerais na água.

Publicações acadêmicas
(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)
FORLIM, Caroline Garcia. Estudo da eletrocomunicação em Gymnotus carapo e Gnathothonemus petersii livres por tempos longos mediante protocolos realistas de estimulação. 2013. Tese de Doutorado - Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Física São Paulo.

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