Die bioelektrische Orientierung ist eine Fähigkeit einiger Tiere, die es ihnen ermöglicht, ihre Umgebung mithilfe von elektrischen Feldern wahrzunehmen. Diese Fähigkeit beruht auf speziellen Organen, den sogenannten Elektrorezeptoren, welche elektrische Signale aus der Umgebung aufnehmen und verarbeiten können. Tiere wie der Rüsselfisch, der Elefantenrüsselfisch oder der Hai können auf diese Weise Beute aufspüren oder ihre Feinde, bestimmte Orte oder ihre Artgenossen auffinden. Das Prinzip der bioelektrischen Orientierung basiert darauf, dass elektrische Felder, die von Objekten in der Umgebung erzeugt werden, von den Elektrorezeptoren erfasst werden. Diese elektrischen Felder entstehen zum Beispiel durch das zusammenziehen der Muskeln, welche elektrische Signale erzeugen, oder durch chemische Prozesse, die Ladungsunterschiede erzeugen. Die Elektrorezeptoren wandeln diese elektrischen Signale in neuronale Signale um, die vom Gehirn verarbeitet werden können. Auf diese Weise können Tiere ihre Umgebung “sehen”, auch wenn diese visuell nicht wahrnehmbar ist. Für die Forschung und Technologie bietet die bioelektrische Orientierung ein großes Potenzial, um neue Methoden zur Erforschung der Umwelt und zur Entwicklung neuer Technologien zu entwickeln. So können beispielsweise Roboter mit Elektrorezeptoren ausgestattet werden, um ihre Umgebung besser wahrzunehmen und ihre Aufgaben präziser auszuführen.

Unter anderem verfügte das Labor über zwei Aquarien, worin sich Fische mit bioelektrischen Fähigkeiten befanden. Der Rüsselfisch verfügt über elektrosensitive Rezeptoren, welche im zur Orientierung in Gewässer dienen. Wissenschaftlich ist dies nicht genau bewiesen, jedoch geht man davon aus, dass diese Eigenschaft auf seinen Lebensraum zurückzuführen ist. Da der Rüsselfisch hauptsächlich in trüben Gewässern vorzufinden ist, ermöglichen ihm seine elektrischen Eigenschaften eine Orientierung ohne dafür seine Augen für eine visuelle Orientierung einsetzen zu müssen. Dabei sendet er regelmässig Signale aus, die ihm nach dem Prinzip der Laufzeitmessung ein dreidimensionales Raumbild verschaffen. Die Aquarien im Biologie Labor des Technorama waren mit Elektroden ausgestattet, wessen gemessene Signale mit Hilfe eines Oszilloskops visualisiert und auf einem Monitor oberhalb des Aquariums dargestellt hat, sowie über einen Lautsprecher akustisch wiedergegeben wurden. Wenn man den Rüsselfisch mit Futter zur Elektrode lockte, waren markante Knackgeräusche zu hören.

Ein weiters spannendes Experiment veranschaulichte die elektrischen Zusammenhänge mithilfe von natürlichen Materialien. Dabei wurde in einen Behälter Öl eingegossen und darauf wurde Griess verteilt. Anschliessend wurden mit einer Maschine, vergleichbar mit einer Influenzmaschine, eine Spannung in Höhe von 10’000 Volt erzeugt und mithilfe von Elektroden, auf das heterogene Gemisch übertragen. Folglich orientierten sich die Griesskörner entlang an den elektrischen Feldlinien, welche dadurch visualisiert wurden. Zudem konnten wir das Verhalten von elektrischen Feldern vertiefen, indem wir unterschiedlichste Körper wie bspw. eine Metallschraube zwischen den Elektroden platziert haben. Beeindruckend war, wie einfach elektrische Spannung zu fühlen ist.

Muskeln können mithilfe von Spannung stimuliert werden. Dabei ziehen sich die Muskeln zusammen. Im Workshop konnten wir diese Effekte hautnah erleben und auch fühlen. Dies war mithilfe von Batterien möglich.

Bei einem weiteren Experiment konnten wir die Spannungen im Körper bei Muskelkontraktionen, mithilfe von drei Elektroden am Arm messen und an einem Bildschirm anzeigen. Beim Anspannen des Armmuskels stieg die Spannung und beim Entspannen sank die Spannung. Wenn eine Elektrode am anderen Arm befestigt wurde, konnte man den Herzschlag, wie bei einem EKG, messen.

Es wurde auch erwähnt, dass wir Menschen ebenfalls in der Lage sind, elektrische Felder wahrzunehmen, allerdings ist diese Fähigkeit bei uns nicht so ausgeprägt wie bei dem Rüsselfisch. Dies konnten wir hautnah miterleben, indem wir mit geschlossenen Augen versucht haben, die Bewegungen die ein anderer Lernender mit einem Serviertablett neben uns gemacht hat, zu erkennen. Dies war sehr schwierig und der Beweis, dass wir nicht dieselbe Fähigkeit haben wie der Rüsselfisch, welcher sich nur so orientiert.

Die Frage, welche uns den ganzen Workshop über im Kopf herumschwirrte, war, was hat die Camille Bauer Metrawatt AG mit bioelektrischer Orientierung zu tun. Die Frage zu beantworten war nicht einfach. Die Camille Bauer Metrawatt AG produziert Geräte zur Visualisierung der verschiedenen Stromgrössen. Unsere Geräte produzieren keinen Strom, haben somit wenig mit Bioelektrischer Orientierung zu tun. Der PQ-5000 Current Link, welcher mithilfe von Rogowski Spulen das elektromagnetische Feld misst, zeigt uns, dass diese elektromagnetischen Felder in der Bioelektrizität vorkommen, aber auch in der üblichen Elektrizität. Der Rüsselfisch kann die elektrischen Felder selbst mit speziellen Rezeptoren wahrnehmen, jedoch wir Menschen brauchen ein Gerät, wie zum Beispiel der PQ-5000 Current Link, um solche Felder aufzuzeichnen. Jedoch auch mit solchen exzellenten Geräten nehmen wir die Elektrizität anders wahr, als der Rüsselfisch.

Nach dem Workshop hatten wir Zeit, die Ausstellung des Technorama zu besichtigen. Diese war sehr imposant und bot eine Vielzahl interaktiver Exponate und Experimente, welche die Welt der Physik und Technologie erlebbar machten. Besonders interessant waren die Exponate zur Optik, Mechanik und Elektrotechnik, da es ein weites Sortiment an Experimenten bot, die wir alle ausprobiert haben. Die Ausstellung der optischen Täuschungen war sehr eindrucksvoll, da wir nicht erklären konnten, wie so eine Täuschung genau funktioniert und wieso, dass unser Auge uns so täuscht. Beeindruckend zu sehen war ebenfalls, wie ein Atom aussieht und wie man es sichtbar machen kann. Erstaunt waren wir alle über die Grösse des Atoms.

Insgesamt war der Projekttag der Camille Bauer Metrawatt AG ein grosser Erfolg. Wir hatten die Möglichkeit, unser Wissen über die bioelektrische Orientierung zu vertiefen, viele Experimente dazu durchzuführen und die faszinierende Welt der Physik und Technologie im Technorama zu entdecken. Dafür bedanken wir uns ganz herzlich bei der Camille Bauer Metrawatt AG und ganz besonders bei Frau Romina Widmer für das organisieren dieses Tages.

Lernende der Camille Bauer Metrawatt AG