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Electrolocalisation
Image électrique : voir par la peau
Erik Harvey-Girard


Comment un poisson faiblement électrique peut-il identifier les caractéristiques d’un objet (dimension, forme, position, vélocité, nature) à partir de l’image électrique qu’il perçoit ? Comment distingue-t-il entre les grands objets éloignés et de petits objets rapprochés ? Ou de grands objets avec une impédance proche de celle de l’eau et de petits objets avec une grande différence d’impédance ?

 

L'image électrique, perçue à la surface de la peau, est une différence de voltage en forme de courbe en cloche (Gausienne). A- Plus l'objet est éloigné, plus la différence de voltage perçue est faible, mais plus la surface de la peau stimulée est importante. B- Plus l'objet est gros, plus l'intensité du stimulus augmente, tout activant la même surface de peau. Référence: Assad C, Rasnow B, Stoddard PK (1999) Electric organ discharges and electric images during electrolocation. J Exp Biol. 1999 May;202(Pt 10):1185-93.
Brian Rasnow et Chris Assad ont testé les images électriques produites par des sphères conductrices placées près d’un poisson-couteau brun. Pour des objets conducteurs, les images électriques prennent la forme de 1-3 « bosses » de potentiel de phase de l’onde électrique à travers la peau du poisson. On peut les imaginer comme des différences de voltage (
DmV) engendrées à la surface de la peau. La position du pic de l’image électrique coïncide avec la position de l’objet à la surface du corps et permet de trouver automatiquement les coordonnées de deux axes sur trois (X et Y). Reste à déterminer la distance entre le poisson et l’objet (Z) : beaucoup difficile que l’on pourrait le croire.

 

Ils ont placé une sphère de 1cm à quatre distances différentes près d’un poisson-couteau brun (Fig.A). On remarque que plus la sphère est proche, le pic de l’image électrique sur la peau de l’aptéronote est important. A une distance égale à la moitié du corps du poisson, la sphère ne produit presque pas d’image (en rose). De plus, plus l’objet est long, plus la largeur de l’image (en pointillé) est grande. Puis des sphères de différents diamètres ont été centrées toujours à la même distance (Fig.B). La largeur de l’image demeure la même pour toutes les sphères, mais l’amplitude de l’image électrique augmente.

 

L’amplitude de l’image électrique est donc influencée par plusieurs paramètres de l’objet (ici, la distance et la dimension; mais aussi l’impédance et forme). Une solution simple pour distinguer la distance d’une sphère de la grandeur est la largeur relative de l’image (ou si vous préférez le rapport largeur/amplitude de l’image) qui dépend seulement et linéairement de la distance.

 

L’impédance de l’objet peut être extraite de la polarité de l’image et la phase relative de la EOD et de l’image électrique. Finalement, la dimension de l’objet peut être distinguée à partir des données de la distance, l’impédance et l’amplitude du pic de l’image (qui est proportionnel au volume de l’objet). Vous avez compris ? Non ! Pas tout à fait !  Ça vous donne en tout cas une idée de la complexité de calcul à partir des données électrosensorielles que doit faire un poisson faiblement électrique pour comprendre les paramètres d’une sphère. Imaginez maintenant le travail pour un environnement « complet ».
Relations entre l'image électrique et l'objet perçu. Référence: Assad C, Rasnow B, Stoddard PK (1999) Electric organ discharges and electric images during electrolocation. J Exp Biol. 1999 May;202(Pt 10):1185-93.

 

A cela s’ajoute encore un « petit » détail. Dû à l’atténuation du champ électrique avec la distance, l’image électrique d’un objet est dominée par la partie proximale de l’objet, résultant en une distorsion analogue à l’effet optique déformant causé par une lentille à grande angle.

 

Qu’arrive-t-il maintenant lorsque le poisson nage. Son champ électrique devient compressé du côté où va la queue et détendu du côté opposé. Cette distorsion du champ électrique entraîne des conséquences majeures dans son système sensoriel. Natation serait synonyme d’hallucination ! Difficile à croire que l’espèce aurait pu survivre. Pour palier à ce problème deux solutions ont été utilisées. Une première consiste à informer le noyau ELL (lobe électrique de la ligne latérale) qui d’entrée électrosesorielle au cerveau, de la position du corps par des connections nerveuses en provenance du cervelet. La deuxième solution est plus visible. Chez les gymnotiformes, la forme des nageoires et du corps entraîne des habitudes de nage et aide au maintien rectiligne de leur corps. Ce maintien du corps permet aux gymnotiformes de garder le réseau de détecteurs (les électrorécepteurs dans la peau) dans une orientation fixe par rapport au générateur de champ électrique (l’organe électrique). On croit que ce contrôle de mouvement corporel réduirait le nombre de variables qui doit être prises en compte pour interpréter les informations électrosensorielles. Bref, on évite les hallucinations électrosensorielles en évitant les distorsions du champ électriques et du réseau des électrorécepteurs.

 

Références
Erik Harvey-Girard.  "Image électrique : voir par la peau."  Apteronote. Ed. Erik Harvey-Girard. Ottawa: Mai 30, 2005. <  >

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