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Como peixes elétricos se eletrocomunicam em diferentes contextos comportamentais?

Processo: 17/01589-9
Linha de fomento:Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado Direto
Vigência (Início): 15 de abril de 2017
Vigência (Término): 14 de dezembro de 2017
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Biofísica - Biofísica de Processos e Sistemas
Pesquisador responsável:Reynaldo Daniel Pinto
Beneficiário:Rafael Tuma Guariento
Supervisor no Exterior: Christopher B. Braun
Instituição-sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Local de pesquisa : City University of New York, New York (CUNY), Estados Unidos  
Vinculado à bolsa:13/09013-8 - Eletrocomunicação em Gymnotus carapo: um estudo da complexidade biológica através da interface em tempo-real entre modelos computacionais e sistemas nervosos vivos, BP.DD
Assunto(s):Peixes elétricos   Cadeias de Markov   Teoria da informação   Gymnotiformes

Resumo

Peixes-elétricos de campo fraco pulsadores desenvolveram sistemas nervosos capazes de se comunicarem produzindo e detectando pulsos de campo elétrico, que se propagam na água. Se, por um lado, a forma do pulso é estereotipada, o intervalo de pulso é altamente variável (de dezenas de milissegundos a dezenas de segundos) e dependente do contexto. Tal eletrocomunicação permite um estudo não invasivo sobre como tais sinais neurais, emergentes da atividade de dois sistemas nervosos inteiros, são modulados durante sua comunicação diádica. Apesar da semelhança de formas de pulso entre conspecíficos, foi possível implementar, durante o meu doutoramento, uma metodologia de aprendizagem de máquina para discriminar pulsos de dois peixes elétricos nadando livremente por um aquário. Utilizamos essa técnica para aplicar ferramentas de Teoria da Informação e Reconstrução de Modelos de Markov, e assim decodificar padrões de eletrocomunicação durante disputas de dominância em pares de Gymnotus carapo, uma espécie de peixe elétrico agressivo. A eletrocomunicação provavelmente desempenhará papéis fundamentais durante diferentes contextos comportamentais, como o acasalamento. Há evidências de grupos de peixes da mesma espécie alopáticos separados, como afluentes opostos de um grande rio, incapazes de se reproduzir, levantando a hipótese de que há um "dialeto elétrico" particular para cada grupo.Neste projeto, propomos implementar uma primeira etapa para abordar tais questões. Propomos adaptar nossa metodologia a diferentes espécies, correlacionar como os padrões de comunicação variam entre eles e estudar como algum contexto comportamental é traduzido em padrões de pulsos pelo órgão elétrico. Ele será desenvolvido sob a supervisão do Prof. Christopher Braun, biólogo chefe do Laboratório de Laboratório de Performance Comparativa Sensorial (Laboratory of Comparative Sensory Performance - LCPS) na Universidade da Cidade de Nova York (CUNY). Seu laboratório vem pesquisando a evolução da comunicação de peixes elétricos da América do Sul há alguns anos, em colaboração com o professor José Alves-Gomes, geneticista do Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia, que atualmente está envolvido em um ano sabático no prof. Laboratório de Braun. A possibilidade de interagir diretamente com ambos os especialistas na biologia de peixes elétricos é uma oportunidade única para desenvolver este projeto. (AU)