Blinder Höhlenfisch als Vorlage für innovative Sensoren

Obwohl der Blinde Höhlensalmler (Astyanax fasciatus) nichts sieht, könnte er in der Entwicklung neuartiger Bewegungssensoren eine wesentliche Rolle spielen.

Ein Forscherteam der Georgia Tech hat dies beim Treffen der American Physical Society behauptet. Die Forscher arbeiten daran, das hochentwickelte Sinnesorgan der Fische zu kopieren und für zukünftige Unterwasser-Sensoren zu nutzen. Diese Systeme könnten besser funktionieren als bisherige Sonarsysteme.

„Obwohl die Fische blind sind, sind sie an ihre Umgebung bestens angepasst“, so die Forscher. Kleine Härchen, die mit einer Gallertschicht überzogen sind und aus dem Körper der Tiere ragen, machen die Navigation im Wasser möglich und weisen die bis neun Zentimeter großen Fische sogar auf eventuelle Freßfeinde hin. „Diese Haarzellen sind wie hoch entwickelte mechanische Sensoren, die ähnlich arbeiten wie der Hör- und Gleichgewichtssinn im menschlichen Ohr, wo Abweichungen der Gallert-umhüllten Härchen wichtige Informationen über Bewegungsänderungen liefern“, so Vladimir Tsukruk, Professor für Materialwissenschaften an der Georgia Tech School of Material Science.

„Im Vergleich zu den bisher in Verwendung stehenden Sonarsystemen, die starke akustische Signale ausstoßen und damit die Umwelt gefährden, bieten die Härchen große Vorteile“, so der Forscher. Einsetzbar wären solche Sensoren für zahlreiche Unterwasser-Anwendungen wie etwa der Überwachung von Häfen, zur Sicherung von Bohrplattformen oder auch zur Navigation unbemannter U-Boote.

Wissenschaftler sind schon länger an dem sogenannten Seitenlinienorgan von Fischen interessiert. Dieses Organ, das als Sinnesorgan für Druckreize gilt, kommt nur bei Fischen und einigen im Wasser lebenden Amphibien vor. Ein früher von Tsukruk entworfener Sensor, der lediglich auf Härchen als Sinnesorgane setzt, war weit weniger effektiv als jener, der mit einer Gelkapsel – der sogenannten Cupula – versehen war. „Nachdem wir die Haarzellen mit einer synthetischen Cupula überzogen hatten, war der Bio-Mikrosensor sogar noch genauer als jener des Höhlensalmlers“, so der Forscher.

Der Fisch kann Wasserströmungen wahrnehmen, die langsamer als 100 Mikrometer pro Sekunde sind. „Unser System war sogar in der Lage, Bewegungen von wenigen Mikrometern pro Sekunde zu erfassen“, so der Forscher. Zudem sorge die Hydrogel-Verkapselung für einen besseren Schutz der Sensoren und mache sie gegen äußere Einflüsse widerstandsfähiger. Tsukruk und sein Forscherteam sucht nun nach Industriepartnern, um die Studien großräumig weiterzuführen und in der Umwelt zu testen.