Diese Forschung könnte den Weg für neue Methoden zum Verständnis von Angstzuständen und anderen Emotionen ebnen sowie für Substanzen wie Alkohol, die diese verändern.
Das Neueste aus einer Reihe von Experimenten, in denen die Fähigkeit von Robotern untersucht wurde, lebende Tiere zu beeinflussen, zeigt, dass bioinspirierte Roboter nicht nur Angst bei Zebrafischen auslösen können, sondern dass diese Reaktion durch Alkohol moduliert werden kann. Diese Erkenntnisse können den Weg für neue Methoden zum Verständnis von Angst und anderen Emotionen sowie Substanzen ebnen, die diese verändern.
Maurizio Porfiri, außerordentlicher Professor für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik am Polytechnischen Institut der New York University (NYU-Poly) und Simone Macrì, Mitarbeiterin am Istituto Superiore di Sanità in Rom, Italien, veröffentlichten ihre Ergebnisse in PLOS ONE, einem internationalen, Peer-Review, Open-Access, Online-Veröffentlichung.
Roboterversion eines indischen Blattfisches. Bildnachweis: NYU-Poly
Diese neueste Studie erweitert Porfiris und Macris Bemühungen, herauszufinden, wie bioinspirierte Roboter als zuverlässige Stimuli eingesetzt werden können, um Reaktionen von lebenden Zebrafischen auszulösen. Frühere Studien haben gezeigt, dass Zebrafische eine starke Affinität zu Robotermitgliedern zeigen, die schwimmen und als eines ihrer eigenen erscheinen sollen, und dass diese Präferenz aufgehoben werden kann, indem die Fische Ethanol ausgesetzt werden.
Porfiri und Macri stellten zusammen mit den Schülern Valentina Cianca und Tiziana Bartolini die Hypothese auf, dass Roboter sowohl Angst als auch Affinität auslösen könnten, und entwickelten einen Roboter, der die Morphologie und das Fortbewegungsmuster des indischen Blattfisches, eines natürlichen Raubtiers des Zebrafischs, nachahmt. Im Labor simulierten sie ein harmloses Raubtierszenario, indem sie den Zebrafisch und den Roboter-Indianer-Blattfisch in getrennten Abteilen eines dreiteiligen Panzers unterbrachten. Das andere Fach wurde leer gelassen. Die Kontrollgruppe wich dem Roboter-Raubtier einheitlich aus und bevorzugte den leeren Abschnitt.
Um festzustellen, ob Alkohol die Angstreaktionen beeinflussen würde, setzten die Forscher verschiedene Gruppen von Fischen unterschiedlichen Dosen von Ethanol in Wasser aus. Es wurde gezeigt, dass Ethanol Angstreaktionen bei Menschen, Nagetieren und einigen Fischarten beeinflusst. Der Zebrafisch, der den höchsten Ethanolkonzentrationen ausgesetzt war, zeigte bemerkenswerte Verhaltensänderungen und konnte den Raubroboter nicht umgehen. Die akute Gabe von Ethanol schadet nicht und hat keine dauerhafte Wirkung auf Zebrafische.
"Diese Ergebnisse sind ein weiterer Beweis dafür, dass Roboter einen aufregenden neuen Ansatz für die Bewertung und das Verständnis emotionaler Reaktionen und Verhaltensweisen darstellen", sagte Porfiri. "Roboter sind ein idealer Ersatz für unabhängige Variablen in Tests mit sozialen Reizen. Sie sind vollständig steuerbar, Reize können jedes Mal präzise reproduziert werden und Roboter können niemals durch das Verhalten der Testpersonen beeinflusst werden."
Um ihre Ergebnisse zu validieren und sicherzustellen, dass das Zebrafischverhalten, das moduliert wird, tatsächlich eine angstbasierte Reaktion ist, führten Porfiri und seine Mitarbeiter zwei herkömmliche Angsttests durch und bewerteten, ob die darin erzielten Ergebnisse empfindlich auf die Verabreichung von Ethanol reagierten.
Sie stellten die Testpersonen in einen Zweikammerbehälter mit einer gut beleuchteten Seite und einer abgedunkelten Seite, um festzustellen, welche Bedingungen vorzuziehen waren. In einem separaten Tank simulierten sie einen Reiherangriff von der Wasseroberfläche aus - Reiher jagen auch Zebrafische - und maßen, wie schnell und wie viele Fische sich vor dem Angriff geschützt hatten. Wie erwartet mieden die Fische das dunkle Abteil stark, und die meisten suchten sehr schnell Schutz vor dem Reiherangriff. Die Ethanolexposition modulierte auch diese Angstreaktionen erheblich, wodurch die Vorliebe für das Lichtabteil aufgehoben und der Rückzug der Fische in den Schutz während des simulierten Angriffs erheblich verlangsamt wurde.
"Wir hatten gehofft, eine Korrelation zwischen den Testergebnissen für indische Laubfische und den Ergebnissen der anderen Angsttests zu sehen, und den Daten, die dies unterstützen", erklärte Porfiri. „Die Mehrheit der Kontrollgruppenfische mied den Raubtierroboter, bevorzugte das Lichtabteil und suchte nach dem Reiherangriff schnell Schutz. Unter den Fischen, die Ethanol ausgesetzt waren, gab es viele, die vom Roboter-Raubtier nicht betroffen waren, das dunkle Abteil bevorzugten und bei Angriffen nur langsam schwammen, um Schutz zu bieten. “
Porfiri und seine Kollegen glauben, dass Zebrafische in Tests zur Bewertung emotionaler Reaktionen ein geeigneter Ersatz für Tiere höherer Ordnung sein könnten. Dieser neuartige Robotikansatz würde auch die Anzahl der lebenden Versuchspersonen reduzieren, die für Experimente benötigt werden, und könnte andere Untersuchungsbereiche, vom kollektiven Verhalten bis zum Tierschutz, informieren.
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