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Title: Respostas comportamentais (modulações das Descargas do Órgão Elétrico - DOEs) de peixes elétricos pulsadores (Hypopomidae e Rhamphichthyidae, Gymnotiformes) expostos a sinais elétricos interferentes
Other Titles: Behavioral responses (Electric Organ Discharge modulations - EOD) of pulse electric fishes (Hypopomidae e Rhamphichthyidae, Gymnotiformes) exposed to jamming electric signals
Authors: Petersen, Thiago Alexandre
metadata.dc.contributor.advisor: Alves Gomes, José Antônio
Keywords: Gymnotiformes
Comportamento
Peixes elétricos
DOE
Sinais comunicativos
chirps
Playback
Interrupções de DOE
EOD
Electric fish
Issue Date: 2021
Publisher: Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia - INPA
metadata.dc.publisher.program: Biologia de Água Doce e Pesca Interior - BADPI
Abstract: The order Gymnotiformes is composed by the Neotropical electric fish. The most distinct feature of this group is the ability to produce and detect electric fields (Electric Organ Discharges - EOD), which allows them to orient themselves, detect objects and communicate. EODs exhibit a precise rhythm, which is coordinated by a pacemaker nucleus, that is located in the fish's brain. Examples of such EOD modulations are complete interruptions of ongoing EODs, gradual frequency rises, or brief abrupt and intense frequency rises, known in Other studies as chirps. Laboratorial experiments allow these behaviors to be explored through responses to electrical stimulation, based on EODs playback, which can be artificially controlled in time or intensity. The gymnotiform families Hypopomidae and Rhamphichthyidae are sister groups, that present several characteristics in common, as weak and a pulse-type EOD. In the òpportunity to describe new behavioral patterns in species not yet tested in the laboratory and the chance to identify basis for behavioral and neurophysiological studies, this work has as main objective to describe and compare the EODs modulations in different genera and species of the family Hypopomidae and Rhamphichthyidae (Gymnotiformes) evoked by electrical stimulus. The focal point of each chapter in this study is organized into: (1) the electrical behaviors of the families studied; (2) description of the EOD interruptions presented; and (3) description of the chirps observed. In chapter 1, two types of experiments with electrical stimulation were performed (11 species: 5 Hypopomidae and 6 Rhamphichthyidae). In these experiments, 14 different responses were categorized, but not all species showed the same repertoire: ranging from 6 to 11 different types of responses per species. In chapter 2, the individuals (14 species: 7 Hypopomidae, 6 Rhamphichthyidae and 1 Gymnotidae) were submitted to several experiments and stimulations, with a total of 165 EOD interruptions in 10 different species (6 Hypopomidae, 3 Rhamphichthyidae and 1 Gymnotidae), which were classified into 4 types (according to the interruptions characteristics). In chapter 3, based on the behaviors obtained in a fixed frequency pulse train electrical stimulations, 3410 behaviors of abrupt and rapid frequency rise (chirps) were obtained in 3 different species (2 Hypopomidae and 1 Rhamphichthyidae). The electrical behaviors observed in this work were explored and described in a qualitative and quantitative way. In relation to the EOD interruption, these presented structures similar to others described in the literature, suggesting a similar neural control between species. The chirps described in this study were similar to others already decribed to other species. The EOD modulation called Tumultuous Rises and an short latency chirp have also been described in this study. Despite the knowledge generated by this thesis, several questions about ecology, behavior and neurophysiology of these groups remain open and should stimulate future research.
metadata.dc.description.resumo: Gymnotiformes é uma ordem de peixes elétricos neotropicais. A característica mais marcante deste grupo é a capacidade de produção e detecção de campos elétricos (Descargas de Órgão Elétrico - DOE), que os permite se orientar, detectar objetos e se comunicar. DOEs apresentam um ritmo preciso, sendo este coordenado por um núcleo marca-passo, que fica localizado no bulbo cerebral do peixe. Exemplos dessas modulações de ritmo são as interrupções completas das DOEs, as elevações graduais de frequência ou breves elevações abruptas e intensas de frequência, conhecidos como chirps. Estudos laboratoriais possibilitam que estes comportamentos sejam explorados por meio de respostas à estimulação elétrica, usando como base o playback de DOEs, que podem ser controladas em questão de tempo ou intensidade. Pertencentes à Ordem Gymnotiformes, as famílias Hypopomidae e Rhamphichthyidae são grupos irmãos que apresentam diversas características em comum, em especial as DOEs de fraca tensão, e em questão temporal, do tipo pulso. Com a oportunidade de descrever novos padrões comportamentais em espécies ainda não testadas em laboratório e a chance de identificar bases para estudos comportamentais e neurofisiológicos, este trabalho tem como objetivo principal descrever e comparar as modulações de DOEs em diferentes gêneros e espécies da família Hypopomidae e Rhamphichthyidae (Gymnotiformes) evocadas por meio de estímulos elétricos interferentes. O foco de cada capítulo deste estudo está organizado em: (1) os comportamentos elétricos das famílias estudadas; (2) descrição das interrupções de DOE apresentadas; e (3) descrição dos chirps apresentados. No capítulo 1 foram feitos dois tipos de experimentos de estimulação elétrica (11 espécies: 5 Hypopomidae e 6 Rhamphichthyidae). Nestes experimentos foram categorizadas 14 diferentes respostas, porém nem todas as espécies mostraram o mesmo repertório: variando de 6 a 11 diferentes tipos de respostas por espécie. No capítulo 2, os indivíduos testados (14 espécies: 7 Hypopomidae, 6 Rhamphichthyidae e 1 Gymnotidae) foram submetidos a diversas estimulações, sendo registradas um total de 165 interrupções de DOE, em 10 espécies diferentes (6 Hypopomidae, 3 Rhamphichthyidae e 1 Gymnotidae), que foram classificadas em 4 tipos (segundo as suas características). No capítulo 3, com base nos comportamentos obtidos com estimulações elétricas de trem de pulsos de frequência fixa, foram obtidos 3410 comportamentos de elevação abrupta e rápida de frequência (chirps) em 3 espécies diferentes (2 Hypopomidae e 1 Rhamphichthyidae). Os comportamentos elétricos observados neste trabalho foram explorados e descritos de forma qualitativa e quantitativa. Em relação às interrupções de DOEs relatadas, elas apresentaram estruturas semelhantes a outras descritas na literatura, de forma que sugerem um controle neural similar entre os grupos. Já os chirps descritos, foram similares a outros já publicados, mas com outras espécies. Também foi descrita a modulação de DOE denominada Elevação Tumultuosa e um chirp de curta latência. Apesar dos conhecimentos gerados por esta tese, diversas questões sobre ecologia, comportamento e neurofisiologia desses grupos permanecem em aberto e devem estimular pesquisas futuras.
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