Πώς το Swim Fish:Η συσκευή απεικόνισης δείχνει τη συμβολή των πτερυγίων

Η κολύμβηση των ψαριών έχει πάντα γοητεύσει τους ανθρώπους, εμπνέοντας την επιστημονική έρευνα και τις τεχνικές καινοτομίες. Ωστόσο, οι πολύπλοκες υποβρύχιες κινήσεις των ψαριών ήταν δύσκολο να μελετηθούν λόγω των περιορισμών των παραδοσιακών τεχνικών απεικόνισης. Τώρα, οι ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, Berkeley, έχουν αναπτύξει μια νέα συσκευή απεικόνισης που τους επιτρέπει να απεικονίζουν και να ποσοτικοποιούν τη συμβολή διαφορετικών τμημάτων του σώματος, όπως τα πτερύγια, στην κολύμβηση των ψαριών.

Η συσκευή απεικόνισης, που ονομάζεται "σύστημα ψηφιακής ολογραφικής μικροσκοπίας (DHM)", χρησιμοποιεί συνεκτικό φως για να καταγράψει τρισδιάστατες πληροφορίες σχετικά με ένα ψάρι κολύμβησης. Το σύστημα αποτελείται από κάμερα υψηλής ανάλυσης και λέιζερ, το οποίο φωτίζει τη δεξαμενή ψαριών από κάτω. Καθώς το φως περνά μέσα από το νερό και αλληλεπιδρά με τα ψάρια, δημιουργεί ένα παραμορφωμένο κύμα. Αυτό το κύμα στη συνέχεια συλλαμβάνεται από την κάμερα, η οποία καταγράφει τα πρότυπα παρεμβολής που δημιουργούνται από την αλληλεπίδραση του φωτός και των ψαριών.

Αναλύοντας τα καταγεγραμμένα πρότυπα παρεμβολής, οι ερευνητές μπορούν να ανακατασκευάσουν μια τρισδιάστατη εικόνα του σώματος του ψαριού και των κινήσεων του. Αυτό τους επιτρέπει να παρακολουθούν την κινηματική του σώματος του ψαριού και να υπολογίζουν τις δυνάμεις που παράγονται από διαφορετικά πτερύγια. Το σύστημα DHM παρέχει πολύ υψηλότερη χωρική και χρονική ανάλυση σε σύγκριση με τις παραδοσιακές τεχνικές απεικόνισης, επιτρέποντας λεπτομερή ανάλυση της βιομηχανικής κολύμβησης ψαριών.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το σύστημα DHM για να μελετήσουν τη συμπεριφορά κολύμβησης του zebrafish, ένα μικρό ψάρι γλυκού νερού που χρησιμοποιούνται συνήθως στη βιολογική έρευνα. Διαπίστωσαν ότι τα θωρακικά και τα πυελικά πτερύγια διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη δημιουργία ώθησης για πρόωση προς τα εμπρός, ενώ το ουραίο πτερύγιο (ουρά) συμβάλλει κυρίως στον ελιγμό και τη σταθερότητα. Η μελέτη αποκάλυψε επίσης ότι το zebrafish μπορεί να ρυθμίσει την παραγωγή δύναμης και την κίνηση των πτερυγίων της για να επιτύχει διαφορετικές ταχύτητες κολύμβησης και να μετατρέψει τις γωνίες.

Τα ευρήματα αυτής της έρευνας έχουν επιπτώσεις στην κατανόηση της μετακίνησης των ψαριών, των οικολογικών αλληλεπιδράσεων και της εξέλιξης των προσαρμογών κολύμβησης. Το σύστημα DHM παρέχει ένα ισχυρό εργαλείο για τη μελέτη της βιομηχανικής της κολύμβησης ψαριών και ανοίγει νέες οδούς για την εξερεύνηση του πολύπλοκου υποβρύχιου κόσμου των ψαριών.