E13 Detecção de Fluxo

Tópico

A linha lateral é um sistema mecanossensorial distribuído por todo o corpo do peixe, detectando perturbações de pressão e fluxo na água circundante. Ela funciona como um órgão sensorial hidrodinâmico capaz de perceber o ambiente próximo ao corpo do peixe. Suas unidades funcionais são os neuromastos: grupos de células ciliadas encapsuladas em uma cúpula gelatinosa que se deflete sempre que um gradiente de pressão ou velocidade do fluxo a empurra. Os neuromastos superficiais respondem principalmente à velocidade do fluxo local, enquanto os neuromastos canalizados, localizados dentro do canal da linha lateral, respondem a gradientes de pressão e são mais sensíveis às variações do fluxo ao longo do tempo.

A linha lateral funciona, como um todo, como um detector de um campo de pressão dinâmico distribuído por todo o corpo do peixe: ela registra a distribuição de pressão sobre a superfície do corpo e, a partir dessa distribuição de pressão, informações podem ser obtidas sobre a estrutura do fluxo ao redor do peixe, incluindo a posição, o tamanho e a velocidade de objetos próximos, predadores, presas e até mesmo a onda de pressão deixada por outro peixe do mesmo cardume enquanto nada. Inferir a origem de uma perturbação a partir dos sinais de pressão registrados pela linha lateral é um problema inverso, análogo ao método de síntese de abertura usado por radares e sonares para reconstruir a posição de um objeto a partir dos sinais recebidos.

A sensibilidade de cada neuromasto pode ser modelada como a de um oscilador amortecido: sua cúpula possui massa efetiva própria, rigidez imposta pelas fibras que a conectam ao tecido circundante e amortecimento imposto pela viscosidade do fluido circundante.

A forma como esse neuromasto responde a diferentes frequências é característica de um sistema de segunda ordem, definido por uma frequência natural que depende da raiz quadrada da razão entre a rigidez e a massa efetiva da cúpula, e por um fator de qualidade que depende da raiz quadrada do produto dessa rigidez e massa, dividido pelo amortecimento do sistema. Neuromastos superficiais são criticamente amortecidos e possuem uma baixa frequência natural, variando de apenas um a dez hertz, enquanto neuromastos canalizados apresentam uma resposta muito mais plana em uma faixa de frequência de até duzentos hertz. O comportamento esperado da linha lateral é que seu limiar de detecção da velocidade do fluxo seja tão baixo quanto um micrômetro por segundo e que, graças a essa extrema sensibilidade, ela possa detectar presas imóveis na escuridão total a distâncias entre um e dois comprimentos corporais do próprio peixe, extraindo essa informação do mesmo campo de pressão dinâmica distribuída descrito no início deste modelo.

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