Vissenzwemmen heeft mensen altijd gefascineerd en heeft wetenschappelijk onderzoek en technische innovaties geïnspireerd. De complexe onderwaterbewegingen van vissen zijn echter moeilijk te bestuderen vanwege de beperkingen van traditionele beeldvormingstechnieken. Nu hebben onderzoekers van de Universiteit van Californië, Berkeley, een nieuw beeldapparaat ontwikkeld waarmee ze de bijdrage van verschillende lichaamsdelen, zoals vinnen, aan het zwemmen van vissen kunnen visualiseren en kwantificeren.

Het beeldapparaat, het "Digital Holographic Microscopy (DHM) -systeem" genoemd, gebruikt coherent licht om driedimensionale informatie over een zwemmende vis vast te leggen. Het systeem bestaat uit een camera met hoge resolutie en een laser, die het aquarium van onderaf verlicht. Terwijl het licht door het water gaat en in wisselwerking staat met de vissen, ontstaat er een vervormd golffront. Dit golffront wordt vervolgens vastgelegd door de camera, die de interferentiepatronen registreert die ontstaan ​​door de interactie van het licht en de vis.

Door de geregistreerde interferentiepatronen te analyseren, kunnen de onderzoekers een driedimensionaal beeld van het lichaam en de bewegingen van de vis reconstrueren. Hierdoor kunnen ze de lichaamskinematica van de vis volgen en de krachten berekenen die door verschillende vinnen worden gegenereerd. Het DHM-systeem biedt een veel hogere ruimtelijke en temporele resolutie vergeleken met traditionele beeldvormingstechnieken, waardoor gedetailleerde analyse van de biomechanica van vissen mogelijk is.

De onderzoekers gebruikten het DHM-systeem om het zwemgedrag van de zebravis te bestuderen, een kleine zoetwatervis die veel wordt gebruikt in biologisch onderzoek. Ze ontdekten dat de borst- en buikvinnen een belangrijke rol spelen bij het genereren van stuwkracht voor voorwaartse voortstuwing, terwijl de staartvin (staart) voornamelijk bijdraagt ​​aan manoeuvreren en stabiliteit. Uit het onderzoek bleek ook dat de zebravis de krachtproductie en beweging van zijn vinnen kan moduleren om verschillende zwemsnelheden en draaihoeken te bereiken.

De bevindingen uit dit onderzoek hebben implicaties voor het begrijpen van de voortbeweging van vissen, ecologische interacties en de evolutie van zwemaanpassingen. Het DHM-systeem biedt een krachtig hulpmiddel voor het bestuderen van de biomechanica van het zwemmen van vissen en opent nieuwe wegen voor het verkennen van de complexe onderwaterwereld van vissen.