可爱的头足类动物在佩戴微型 3D 眼镜后变得更加可爱。但科学家并不是想让乌贼享受大白鲨 3-D;相反,立体红蓝眼镜旨在帮助我们了解动物的 3D 视觉是如何工作的。
而且,事实证明,即使墨鱼的眼睛(乌贼)与人眼有很大不同,它们的 3D 视觉工作原理很像我们的 - 使用所谓的立体视觉来判断移动猎物的距离。但这种立体视觉背后的机制可能非常不同。
“这项研究使我们进一步了解不同的神经系统如何进化来解决同一问题,”神经科学家 Rachael Feord 说英国剑桥大学的教授。
墨鱼拥有动物王国中最奇怪的眼睛。它们只有一种感光器,这意味着它们只能看到黑白图像;但它们有一个独特的 W 形瞳孔可能会让他们感知颜色以与脊椎动物完全不同的方式。
当我们聚焦眼睛时,晶状体的形状会发生变化。在墨鱼中,镜头实际上改变了位置。而且,与我们不同的是,它们的眼睛面向相反的方向,产生 360 度的全方位视野。
但墨鱼也有与其他头足类动物不同的眼睛,例如鱿鱼和章鱼,它们不能向前旋转眼睛,因此不能依靠立体视觉来感知深度。这时,每只眼睛在同一视图中看到的东西之间的微小差异可以用来判断距离。
我们知道有些鱿鱼有视网膜上有凹凸例如,这使他们能够根据物体进入和离开焦点的速度来判断距离。
与这些亲戚不同,墨鱼可以旋转眼睛面向前方。因此研究人员认为乌贼可能与其他头足类动物不同,因为它们具有使用立体视觉的能力。
(沃迪尔实验室)
为了找到答案,他们小心翼翼地在 14 只乌贼的眼睛之间粘贴了一个小尼龙搭扣贴片,这样可以轻松安装和取下 3D 眼镜。 (其中三只乌贼回到鱼缸后摘下了眼镜。)然后,他们训练乌贼戴着眼镜用触手攻击猎物。
水族箱被放置在电脑屏幕前,展示着两只不同颜色的行走虾。这些虾的图像通过 3D 眼镜出现在屏幕前面或后面。如果乌贼使用立体视觉,它们就会攻击这个偏移位置。
而这正是发生的事情。
“墨鱼对差异的反应清楚地表明墨鱼在狩猎时使用立体视觉,”感觉神经生物学家 Trevor Wardill 说明尼苏达大学生物科学学院的教授。
“当只有一只眼睛可以看到虾时,意味着无法进行立体视觉,动物需要更长的时间才能正确定位自己。当两只眼睛都可以看到虾时,意味着它们利用了立体视觉,乌贼可以在攻击时更快地做出决定。这可以让吃饭变得很重要。”
这使得乌贼成为第二种已知的使用立体视觉来感知距离的无脊椎动物。英国科学家表明,螳螂也有双目深度知觉(这一发现也是通过微型 3D 眼镜得出的)。
但螳螂的立体视觉与人类的立体视觉有很大不同。即使没有任何东西在移动,我们也可以感知静止场景中的深度。螳螂的深度感知只关注正在移动的事物。
墨鱼立体视觉的工作原理尚不完全清楚,但很可能又是一个不同的过程——不是因为它们的眼睛,而是因为它们的大脑。
“虽然乌贼的眼睛与人类相似,但它们的大脑却有显着不同,”神经科学家帕洛玛·冈萨雷斯·贝利多说生物科学学院。
“我们知道乌贼的大脑不像人类那样被分割。它们的大脑似乎没有一个部分——比如我们的枕叶——专门用于处理视觉。我们的研究表明,它们的大脑中一定有一个区域可以与视觉进行比较。来自乌贼左眼和右眼的图像并计算它们的差异。”
研究的下一步是研究乌贼的大脑回路,试图弄清楚立体视觉计算的工作原理。
该研究发表于科学进步。