Covert Electronic Surveillance

Abbiamo saputo da Edward Snowden che la National Security Agency degli Stati Uniti spia su un vasto numero di comunicazioni elettroniche. Ma noi umani non abbiamo inventato la sorveglianza segreta dei segnali elettrici.

Tutti gli animali devono tenere d'occhio i loro vicini, che possono essere amici o nemici (o nel menu della cena). Alcuni animali si basano su segnali evidenti che sono disponibili per tutte le specie, come i mirini e i suoni, mentre altri usano segnali nascosti che sono invisibili alla maggior parte delle specie.

Fonte: Sébastien Lavoué, Masaki Miya, Matthew E. Arnegard, John P. Sullivan, Carl D. Hopkins e Mutsumi Nishida / PLOS ONE, 2012 / CC BY

Pesci debolmente elettrici (chiamati anche pesci coltello), che vivono in acque fangose ​​e cacciano spesso di notte, usano la sorveglianza elettrica nascosta. (Questi pesci sono diversi dai pesci fortemente elettrici, come le anguille elettriche, che stordiscono le loro prede usando tensioni estremamente elevate). Generano un campo elettrico attorno al loro corpo. Questo campo è troppo debole per nuocere a qualcosa o addirittura essere rilevato dalla maggior parte delle specie. Altri animali nelle vicinanze alterano inconsapevolmente il campo elettrico del pesce solo essendo buoni conduttori elettrici, perché sono in gran parte pieni di acqua salata. I pesci debolmente elettrici rilevano questi disturbi elettrici usando una serie di sensori elettrici che coprono la loro pelle (video). I segnali del sensore si inseriscono in una mappa del vicinato che viene creata nel loro cervello, nella stessa struttura del mesencefalo che altri vertebrati usano per creare mappe visive, uditive e somatosensoriali del quartiere. Un'adeguata attivazione dei neuroni all'interno di questa mappa innesca comportamenti appropriati, come attaccare la preda, fuggire da un predatore o cinguettare un saluto a un potenziale compagno.

Fonte: Carl D. Hopkins; Dipartimento di Neurobiologia e Comportamento, Cornell University, Ithaca, NY / CC BY 3.0

Pesci debolmente elettrici corrono in un potenziale problema, anche se altri della stessa specie si trovano nelle vicinanze: possono incepparsi i segnali dell'altro. Per evitare questo problema, ogni pesce alza o abbassa la propria frequenza per farlo differire maggiormente dalla frequenza del vicino (vedi foto). Ciò richiede che sappiano se il vicino sta usando una frequenza più alta o più bassa. Come fa il cervello, questo è stato ampiamente elaborato nel laboratorio di Walter Heiligenberg e ora è forse il miglior circuito cerebrale vertebrato per qualsiasi comportamento.

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Le singole cellule cerebrali che rilevano l'interferenza elettrica di un altro pesce sono imprecise e inaffidabili. Puoi davvero ingannare un pesce esponendo solo una piccola parte della loro pelle al segnale elettrico. Ma quando questi neuroni imprecisi agiscono insieme come una grande popolazione – ciò che Heiligenberg chiama una democrazia di neuroni – votano in modo affidabile la risposta giusta, con una precisione che è tra i migliori di ogni animale e ogni tipo di percezione sensoriale.

Si pensava che i pesci fortemente elettrici, come le anguille elettriche, usano l'elettricità ad alta tensione solo per stordire le prede, non per sorvegliare. Ma Kenneth Catania ha recentemente scoperto che le anguille elettriche possono anche usare segnali ad alta tensione per trovare conduttori elettrici (come la preda) nell'acqua circostante (video). Possono persino essere ingannati nel colpire una bacchetta di carbonio conduttivo al posto di un pesce (video). Inoltre, le anguille sondano potenziali prede nascondendosi sparando un rapido paio di forti impulsi elettrici nel nascondiglio. Questi impulsi, come un telecomando, attivano direttamente tutti i muscoli della preda per contrarsi al massimo, innescando una forte contrazione dell'intero corpo della preda e rivelando la presenza della preda all'anguilla.

Questo è seguito da un flusso sostenuto di forti impulsi elettrici che stordiscono la preda, e la cena è servita.

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