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Electrolocalisation
L’espace sensoriel : la bulle d’un aptéronote
Erik Harvey-Girard


La perception que l’on se fait de l’espace qui nous entoure est fortement teintée de nos capacités perceptuelles. Etre au cœur d’une forêt lors d’un jour ensoleillé est très différent d’y être la nuit au près d’un feu de camp ou par un temps brumeux. Notre vision nous permet d’avoir une conscience instantanée d’un espace énorme, beaucoup plus large que ce que l’on peut atteindre en s’étirant les bras. La nuit peut effrayer parce qu’elle empêche cette prise de conscience visuelle à longue portée. Tout devient plus gros, plus stressant parce que plus près de nous. Les gens qui aiment la nuit, aiment l’effet de bulle qu’elle crée.

 

Qu’en est-il de la perception de l’espace chez les animaux ayant un système sensoriel de courte portée ? Comment conçoivent-ils l’espace ? Comment leurs comportements se sont-ils ajustés à cette perception spatiale ? Un début de la réponse vient des travaux d’un collègue fort sympathique, Malcolm MacIver, à l’Institut Caltech qui a travaillé avec les poissons-couteaux noirs.

 
Ensemble des approches prises au laboratoire de M. MacIver afin de modéliser le comportement et les capacités corporels d'un aptéronote. (Référence: site internet du laboratoire de M. MacIver)

Il a déterminé l’espace électrosensoriel perçu par cet aptéronote en utilisant sa capacité de détecter une daphné comme sonde pour déterminer l’espace électrosensoriel. Il a modélisé une daphné en un petit circuit électrique ce qui lui a permis de déterminer le courant électrique à délivrer par une paire d’électrodes rapprochées pour mimer une daphné. Ensuite, à l’aide d’un poisson-modèle, il a déplacé cette daphné-modèle autour d’un aptéronote à diverses positions et déterminer les positions où l’aptéronote-modèle était capable de détecter la daphné modélisée. L’ensemble de ces données lui a permis de déterminer un espace dans lequel un poisson-couteau noir détecte à coup sûr une daphné.

 

Cet espace sensoriel est présenté en bleu dans les figures. Il dépend bien sûr de l’intensité de la décharge de l’organe électrique et de la sensibilité des électrorécepteurs. Un aspect surprenant de cet espace sensoriel est sa petitesse ou sa proximité du poisson. Dans la perspective humaine, on voudrait parler de « bulle intime », pourtant c’est l’univers électrosensoriel d’un aptéronote : la moitié de sa longueur. Un univers à portée de nageoires!

Espaces sensoriels (en bleu) et moteurs (en vert) d'un aptéronote en fonction du temps. L'espace sensoriel demeure constant, mais l'espace moteur augmente avec le temps puisque le poisson a plus de temps pour se déplacer.

Parallèlement à cette modélisation, Malcolm s’est attaqué au système locomoteur. Les aptéronotes comme les poissons-couteaux noirs et bruns peuvent aller dans certaines directions lorsqu’ils nagent. Ils vont vers l’avant et vers l’arrière ; ils peuvent tourner à gauche ou à droite dans un certain angle ; ils peuvent monter ou descendre ; ils peuvent aussi rouler sur eux-mêmes. Comme ces aptéronotes se tient assez rigides et rectilignes, Malcolm a imaginé un modèle de poisson très simplifié : une ellipsoïde très allongée et aplatie (c’est-à-dire un œuf long et mince). Il a ensuite appliqué les vitesses de mouvement, de rotation, angulaires à son modèle, en tenant compte des degrés de liberté de mouvement du poisson, des paramètres de l’eau comme milieu et du trajet nécessitant le minimum d’énergie pour aller d’un point A (de départ) au point B (position de la proie). Le poisson-modèle ellipsoïde pouvait assez bien reproduire les comportements typiques de nage d’un poisson-couteau noir pour atteindre une proie.

 

Ensuite, il a calculé un espace-moteur à un temps donné, c’est-à-dire le volume probable où un poisson peut se situer après une certaine durée de temps. Dit autrement, c’est la zone qu’un poisson peut atteindre en un temps donné. Cet espace-moteur est présenté en vert dans les figures. Bien entendu, cet espace augmente avec le temps parce que le poisson a plus de temps pour nager plus loin.

 

Lorsqu’un poisson-couteau noir mange une daphné, il prend environ 350msec pour la détecter, nager vers elle et la manger. Lorsque les espaces moteur et sensoriel sont superposés, il est frappant de constater que c’est à 366msec que les deux espaces sont de dimensions équivalentes. Autrement dit, tout est en équilibre… afin de balancer le système électrosensoriel et le système locomoteur et pour ne pas trop dépenser d’énergie avec la production d’un champ électrosensoriel trop grand, ou avec l’effort de performances de nage trop grandes, tout en ayant suffisamment de temps pour détecter et manger ses proies. Quel parfait équilibre !

 

Références
Erik Harvey-Girard.  "L’espace sensoriel : la bulle d’un aptéronote."  Apteronote. Ed. Erik Harvey-Girard. Ottawa: Mai 31, 2005. <  >

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