26 اکتبر 2023 – توسط دانشگاه جان هاپکینز-اعتبار: دانشگاه جان هاپکینز.
یک نیزه ماهی برقی به همان دلیلی که سگ بو می‌کشد یا انسان به مکان جدیدی نگاه می‌کند، در آب می‌چرخد – تا محیط اطراف خود را بفهمد. برای اولین بار، دانشمندان نشان دادند که طیف گسترده ای از موجودات، حتی میکروب ها، الگوی مشابهی از حرکات را برای درک جهان انجام می دهند.
نوآ کوان، نویسنده، پروفسور مهندسی مکانیک در جان هاپکینز، می‌گوید: «آمیب‌ها حتی سیستم عصبی ندارند، و با این حال رفتارهایی را اتخاذ می‌کنند که شباهت‌های زیادی با تعادل بدنی انسان یا ماهی‌هایی که در مکانی پنهان شده‌اند، دارد. این موجودات در درخت زندگی کاملاً از یکدیگر دور هستند، و این نشان می‌دهد که تکامل از طریق مکانیسم‌های زیربنایی بسیار متفاوت بر روی یک راه حل همگرا شده است.»
این تحقیق که پیامدهایی برای شناخت و رباتیک دارد، در Nature Machine Intelligence منتشر شده است.این یافته‌ها ناشی از تلاش‌های تیم برای کشف این موضوع است که وقتی حیوانات برای بهبود درک خود از جهان حرکت می‌کنند، سیستم عصبی چه می‌کند و آیا این رفتار می‌تواند به سیستم‌های کنترل روباتیک ترجمه شود یا خیر.
محققان در حین تماشای نیزه ماهی برقی در یک مخزن مشاهده، متوجه شدند که چگونه زمانی که هوا تاریک بود، ماهی به طور قابل توجهی بیشتر به جلو و عقب می چرخید. وقتی چراغ‌ها روشن می‌شد، ماهی به آرامی تکان می‌خورد و فقط گاهی اوقات حرکات سریعی داشت.
نیزه ماهی در طبیعت برای یافتن پناهگاهی برای جلوگیری از شکارچیان سخت افزاری است. آنها تخلیه الکتریکی ضعیفی از خود ساطع می کنند تا موقعیت خود را حس کنند و سرپناهی پیدا کنند. تکان دادن سریع به آنها اجازه می دهد تا به طور فعال محیط اطراف خود را حس کنند، به خصوص در آب تاریک. در نور، آنها هنوز هم چنین حرکات سریعی را انجام می دهند، اما بسیار کمتر.
Debojyoti Biswas، نویسنده اول، محقق فوق دکتری جانز هاپکینز، گفت: “ما دریافتیم که بهترین استراتژی این است که به طور خلاصه به حالت کاوش در زمانی که عدم قطعیت خیلی زیاد است، و سپس به حالت بهره برداری زمانی که عدم قطعیت کاهش یافته است، برگردیم.”
این اولین باری است که دانشمندان این استراتژی تغییر حالت را در ماهی ها رمزگشایی کردند. همچنین این اولین بار است که کسی این رفتار را بین گونه‌ها مرتبط می‌کند.
این تیم مدلی ایجاد کرد که رفتارهای حسی کلیدی را شبیه‌سازی می‌کند و با استفاده از کار از آزمایشگاه‌های دیگر، همان حرکات وابسته حسی را در موجودات دیگر مشاهده کرد. موجوداتی که رفتار مشترکی با ماهی داشتند شامل آمیب، پروانه، سوسک، خال، خفاش، موش و انسان بودند.
کوان گفت: «هیچ مطالعه‌ای که در ادبیات یافتیم قوانینی را که ما در ماهی الکتریکی کشف کردیم، نقض نکرد، حتی موجودات تک سلولی مانند آمیب که میدان الکتریکی را حس می‌کنند».
دانشمندان تازه شروع به درک چگونگی کنترل حرکات حسی توسط حیوانات به صورت ناخودآگاه کرده اند. این تیم مشکوک است که همه موجودات دارای محاسبات مغزی هستند که عدم قطعیت را مدیریت می کند.
کوان گفت: “اگر به یک فروشگاه مواد غذایی بروید، متوجه خواهید شد که افرادی که در صف ایستاده اند، بین ثابت بودن و حرکت در حین انتظار تغییر می کنند.” “ما فکر می کنیم که این همان چیزی است که در حال وقوع است، برای حفظ تعادل پایدار در واقع باید گهگاهی به اطراف حرکت کنید و حسگرهای خود را مانند ماهی نیزه ای تحریک کنید. ما متوجه شدیم که ویژگی های آماری این حرکات در طیف گسترده ای از حیوانات، از جمله انسان ها، همه جا وجود دارد. “
این تیم انتظار دارد که این یافته ها بتواند برای بهبود پهپادهای جستجو و نجات، مریخ نوردهای فضایی و دیگر ربات های خودمختار استفاده شود.در مرحله بعد آنها آزمایش خواهند کرد که آیا بینش آنها در مورد سایر موجودات زنده – حتی گیاهان صادق است یا خیر.
نویسندگان عبارتند از اندرو لامپرسکی از دانشگاه مینه سوتا مینیاپولیس. یو یانگ از جانز هاپکینز; کاتلین هافمن از دانشگاه مریلند، شهرستان بالتیمور؛ جان گوکنهایمر از دانشگاه کرنل؛ و اریک اس. فورچون از موسسه فناوری نیوجرسی.
