A propagação dos pulsos elétricos gerados por Gymnotus carapo - Cesarino, Vinícius Burani (2022)
Peixes elétricos de campo fraco da espécie Gymnotus carapo têm hábitos noturnos e possuem um sistema sensorial e um órgão gerador especializados para captar e produzir pulsos elétricos. O sistema nervoso desses animais evoluiu de modo a utilizar este sentido elétrico para navegação (eletrolocalização) e para comunicação social (eletrocomunicação). Os pulsos elétricos são facilmente detectáveis e podem também ser usados para interagir diretamente com o sistema nervoso dos animais de modo não-invasivo. Além disso, esses peixes são muito sensíveis às condições ambientais e existe um grande interesse em suas aplicações como biossensores. Muitos trabalhos têm sido feitos utilizando dipolos elétricos simples como modelos para simular o órgão elétrico em peixes artificiais e estudar sua interação elétrica com peixes reais. Neste contexto, desenvolvemos um aparato para estudar como o sinal elétrico se propaga na água em experimentos com os animais e com dipolos artificias. Mostramos que a propagação do sinal nos peixes apresenta um decaimento exponencial em função da distância ao transmissor, e que a constante de decaimento independe do tamanho do peixe e das condições de contorno impostas por um ambiente espacialmente limitado, como é o caso do hábitat natural dos animais. Mostramos também que as características invariantes de propagação do sinal são devido à distribuição espacial do órgão elétrico ao longo do corpo do peixe. Nos dipolos, o decaimento ocorre de modo diferente e depende muito de seu tamanho e das condições de contorno, limitando bastante sua aplicação como peixes artificiais. Acredita-se que o sentido elétrico dos peixes tenha um alcance da ordem de centímetros, sendo mais comparável a uma espécie de tato do que com visão. Nossos resultados indicam que esse alcance é muito maior e que a complexidade do órgão elétrico pode ter evoluído de modo a permitir aos animais navegar usando uma sensação direta de distância, sem paralelo em nossos sentidos. Por fim, verificamos que a condutividade da água também não afeta as características do decaimento. A resistência equivalente da água, ao redor do animal, funciona como se fosse uma carga elétrica passiva para seu órgão elétrico gerador, limitando seu alcance por estabelecer a amplitude inicial do sinal, sem alterar a constante do decaimento exponencial de sua propagação.