Особенности многоэлектродной регистрации эпизодических разрядов слабоэлектрических рыб

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель данной работы заключалась в разработке многоэлектродной матричной регистрации для построения образов электрических полей эпизодических разрядов слабоэлектрических рыб. Методы. Описаны особенности многоэлектродной регистрации для исследований электрических рыб: конструкция электродной решётки, схемы усилителей, организация общих точек для дифференциальных измерений и восстановление абсолютных значений потенциалов, применение метода главных компонент. Результаты. Методика иллюстрируется примером регистрации электрических разрядов у клариевого сома Clarias gariepinus с помощью решётки 8 x 8 электродов при частоте оцифровки 20 кГц. Приводятся осциллограммы разрядов и картины их пространственного распределения для главных компонент. Показаны преимущества разработанной технологии многоэлектродной матричной регистрации по отношению к традиционной двухэлектродной регистрации эпизодических разрядов электрических рыб: заметное улучшение соотношения сигнал/шум при регистрации слабых электрических сигналов; возможность построения картин поля для единичных электрических событий; разделение источников электрических полей и возможность идентификации их источников; возможность бесконтактной локализации расположения электрогенерирующих структур; получение количественных данных распределений электрических потенциалов для всех точек дна аквариума.

Об авторах

Владимир Менделевич Ольшанский

Институт проблем экологии и эволюции им.А.Н.Северцова Российской академии наук

Москва, Ленинский проспект, 33

Дмитрий Владимирович Зленко

Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова (МГУ)

119991 Москва, ГСП-1, Ленинские Горы, 1 Телефон справочный: (495) 939-10-00

Андрей Александрович Орлов

Институт проблем экологии и эволюции им.А.Н.Северцова Российской академии наук

Москва, Ленинский проспект, 33

Александр Ованесович Касумян

Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова (МГУ)

119991 Москва, ГСП-1, Ленинские Горы, 1 Телефон справочный: (495) 939-10-00

Питер Моллер

Хантерский колледж

695 Park Ave NY

Eоин МакМагон

Biosphere Environmental Ltd

3 John Street Killaloe, Co. Clare, Ireland

Вэй Сюэ

Харбинский инженерный университет

ул. Нантун, д. 145, к. 21А

Список литературы

  1. Finger S., Piccolino M. The Shocking History of Electric Fishes: From Ancient Epochs to the Birth of Modern Neurophysiology. Oxford: Oxford University Press, 2011. 470 p. doi: 10.1093/acprof:oso/9780195366723.001.0001.
  2. Cavendish H. An account of some attempts to imitate the effects of the torpedo by electricity // Phil. Trans. R. Soc. 1776. Vol. 66. P. 196-225. doi: 10.1098/rstl.1776.0013.
  3. Lissmann H. W. Continuous electrical signals from the tail of a fish, Gymnarchus niloticus Cuv. // Nature. 1951. Vol. 167, no. 4240. P. 201-202. doi: 10.1038/167201a0.
  4. Lissmann H. W. On the function and evolution of electric organs in fish // J. Exp. Biol. 1958. Vol. 35, no. 1. P. 156-191. doi: 10.1242/jeb.35.1.156.
  5. Bennett M. V. L. Electric organs // In: Hoar W. S., Randall D. J. (eds) Fish Physiology. Vol. 5. New York: Academic Press, 1971. P. 347-491.
  6. Bennett M. V. L. Electroreception // In: Hoar W. S., Randall D. J. (eds) Fish Physiology. Vol. 5. New York: Academic Press, 1971. P. 493-574.
  7. Henninger J., Krahe R., Sinz F., Benda J. Tracking activity patterns of a multispecies community of gymnotiform weakly electric fish in their neotropical habitat without tagging // J. Exp. Biol. 2020. Vol. 223, no. 3. P. jeb206342. doi: 10.1242/jeb.206342.
  8. Rasnow B. Measuring and visualizing EOD fields // In: Ladich F., Collin S. P., Moller P., Kapoor B. G. (eds) Communication in Fishes. Enfield, USA: Science Publishers Inc., 2006. P. 599-622.
  9. Rasnow B., Bower J. M. Imaging with electricity: How weakly electric fish might perceive objects // In: Bower J. M. (ed) Computational Neuroscience: Trends in Research. New York: Plenum, 1997. P. 795-800.
  10. Assad C., Rasnow B., Stoddard P. K. Electric organ discharges and electric images during electrolocation // J. Exp. Biol. 1999. Vol. 202, no. 10. P. 1185-1193.
  11. Hagedorn M., Womble M., Finger T. E. Synodontid catfish: A new group of weakly electric fish // Brain Behav. Evol. 1990. Vol. 35, no. 5. P. 268-277. doi: 10.1159/000115873.
  12. Baron V. D., Morshnev K. S., Olshansky V. M., Orlov A. A. Electric organ discharges of two species of African catfish (Synodontis) during social behavior // Animal Behaviour. 1994. Vol. 48, no. 6. P. 1472-1475. doi: 10.1006/anbe.1994.1387.
  13. Baron V. D., Orlov A. A., Golubtsov A. S. African Clarias catfish elicits long-lasting weak electric pulses // Experientia. 1994. Vol. 50, no. 7. P. 664-647. doi: 10.1007/BF01952864.
  14. Metting van Rijn A. C., Peper A., Grimbergen C. A. High-quality recording of bioelectric events. Part 2. Low-noise, low-power multichannel amplifier design // Med. Biol. Eng. Comput. 1991. Vol. 29, no. 4. P. 433-440. doi: 10.1007/BF02441666.
  15. Catania K. C. An optimized biological taser: Electric eels remotely induce or arrest movement in nearby prey // Brain Behav. Evol. 2015. Vol. 86, no. 1. P. 38-47. doi: 10.1159/000435945.
  16. Грищенко А. А., Сысоева М. В., Сысоев И. В. Определение основного временного масштаба эволюции информационных свойств сигнала локальных потенциалов мозга при абсансной эпилепсии // Известия вузов. ПНД. Т. 28, № 1. С. 98-110. doi: 10.18500/0869-6632-2020-28-1-98-110.
  17. Орлов А. А., Ольшанский В. М., Барон В. Д. Реконструкция паттернов электрических разрядов и механизмы электрогенерации у африканского клариевого сома Clarias gariepinus (Clariidae, Siluriformes) // Доклады Российской академии наук. Науки о жизни. 2021. Т. 500, № 1. С. 428-431. doi: 10.31857/S2686738921050243.
  18. Ольшанский В. М. Бионическое моделирование электросистем слабоэлектрических рыб. М.: Наука, 1990. 208 с.
  19. Makeig S., Onton J. ERP features and EEG dynamics: An ICA perspective // In: Luck S. J., Kappenman E. S. (eds) The Oxford Handbook of Event-Related Potential Components. New York: Oxford University Press, 2011. P. 51-86. doi: 10.1093/oxfordhb/9780195374148.013.0035.
  20. Ольшанский В. М., Моршнев К. С., Насека А. М., Нгуен Тхи Нга. Электрические разряды клариевых сомов, культивируемых в Южном Вьетнаме // Вопросы ихтиологии. 2002. Т. 42, № 4. С. 549-557.
  21. Olshanskiy V. M., Kasumyan A. O., Moller P. On mating and function of associated electric pulses in Clarias macrocephalus (Gunther, 1864): Probing an old puzzle, first posed by Charles Darwin // Environmental Biology of Fishes. 2020. Vol. 103, no. 1. P. 99-114. doi: 10.1007/s10641-019-00936-w.
  22. Ольшанский В. М., Зленко Д. В. Формирование образов электрического поля и попытка преодолеть внутривидовой барьер // В сб.: Труды Седьмой Всероссийской конференции «Нелинейная динамика в когнитивных исследованиях». 20-24 сентября 2021 года, Нижний Новгород, Россия. Нижний Новгород: Институт прикладной физики РАН, 2021. С. 90-93.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».