Vissen in virtual reality letten maar op één invloedrijke buurvis

Onderzoekers van de Universiteit van Toulouse hebben een virtual-realityomgeving gebouwd speciaal voor vissen. Met die VR-opstelling ontdekten ze dat een vis in een school maar naar één andere vis tegelijk kijkt, ook als er meerdere soortgenoten tegelijk zwemmen. Dat verklaart mogelijk hoe grote groepen vissen zich soepel en gecoördineerd kunnen bewegen zonder dat elk dier wordt overspoeld door prikkels.

Een bolvormig aquarium met virtuele vissen

Bioloog Guy Theraulaz en zijn team plaatsten een roodneus-tetra (Hemigrammus rhodostomus) in een halfronde bak. Op de binnenwand van die bak projecteerden ze vier virtuele tetra's, die er voor de echte vis levensecht uitzagen. Een camera volgde steeds de bewegingen van de echte vis. Die gegevens stuurden meteen de virtuele vissen aan, die daardoor realistisch reageerden op wat de echte vis deed. Zo ontstond een soort videogame, maar dan voor een visje in plaats van een mens.

Theraulaz onderzocht eerder al hoe tetra's zich in groepen gedragen en stelde daarvoor een wiskundig model op. Met de VR-opstelling kon hij dat model voor het eerst echt testen. De centrale vraag: gebruikt een vis de informatie van alle buren tegelijk, of richt hij zich steeds op maar een beperkt aantal?

Steeds maar één leider

De onderzoekers testten drie mogelijkheden: dat één virtuele vis de meeste invloed had op het gedrag van de echte vis, dat twee vissen samen de doorslag gaven, of dat de echte vis juist alle vier de virtuele vissen meewoog. Het antwoord was duidelijk: op elk moment liet de echte tetra zich vooral leiden door precies één virtuele buur. Welke vis dat was, kon wisselen, maar er was nooit sprake van een gemiddelde van meerdere vissen.

Volgens Theraulaz is die aanpak efficiënt. Door op één buur te letten, houdt een vis de hoeveelheid informatie die hij moet verwerken behapbaar. Dat scheelt zowel aan waarneming als aan rekenkracht in het visbrein. Bioloog Iain Couzin van het Max Planck Instituut voor Diergedrag in Duitsland noemt het resultaat een bevestiging van eerder werk van Theraulaz, en ziet vooral veel potentie in de gebruikte methode: virtual reality maakt het mogelijk om precies te bepalen waar een dier op reageert, zonder de rest van de groep te verstoren.

Waarom dit onderzoek lastig was zonder VR

Normaal gesproken is onderzoek naar groepsgedrag bij dieren moeilijk. Zodra je één dier uit een groep isoleert om het apart te bestuderen, verandert het gedrag van de hele groep. Door een deel van de buren virtueel te maken en volledig onder controle van de onderzoekers te houden, omzeilt het team dat probleem. Bioloog Guy Amichay van Northwestern University noemt de mogelijkheden van deze aanpak eindeloos: onderzoekers kunnen vrijwel elke denkbare virtuele situatie bouwen om te testen hoe dieren reageren.

Theraulaz en zijn collega's willen de proef nu uitbreiden. Ze willen enkele virtuele vissen gestrest laten overkomen, alsof er een roofdier in de buurt is, om te zien hoe dat doorwerkt in het gedrag van de echte vis. Couzin hoopt dat de methode ook wordt toegepast op andere vissoorten waarvoor nog geen wiskundig model bestaat.