Ученые воспроизвели то, как хищные млекопитающие воспринимают окружающую среду во время охоты. Они пришли к выводу, что саккадические движения глаз (быстрые, резкие перемещения глазных яблок, которые позволяют быстро переключать внимание с одного объекта на другой) помогают выровнять сетчатку глаза относительно движущегося окружения, а не самой жертвы. Это означает, что даже при стремительном движении добычи хищнику удается на миг видеть окружающий мир четко, без размытия. Исследование опубликовано в журнале Current Biology.
Саккада — быстрое и непроизвольное перемещение глаз с одной точки на другую. Это резкое и точное перемещение взгляда, позволяющее быстро переключаться между различными объектами или точками интереса в поле зрения. В неподвижном положении саккады используются для наблюдения за объектами. Например, когда человек наблюдает за движущимся объектом на экране, сфокусироваться ему помогают именно саккадические движения глаз.
Преследование добычи в сложных условиях представляет собой серьезное испытание для зрительной системы хищника. Добыча не просто движется быстро, она может резко менять направление, в том числе и разворачиваться в противоположную сторону. Кроме того, сам хищник тоже быстро бежит, из-за чего окружающий мир может быть немного размытым для него.
Исследователи рассмотрели визуальные поля свободно перемещающихся хорьков, которые гнались за «убегающим» белым мячиком. Для этого они установили камеры на головы животных, после чего изучили записи и измерили обороты головы и глаз у хорьков. Это позволило реконструировать поля видимости каждого глаза животного. Когда хорек бежал за мячом по прямой линии и при этом мяч находился прямо перед головой хищника, положение «добычи» находилось в области сетчатки, обладающей наибольшей остротой зрения. Когда мяч отклонялся от курса и животные поворачивались, чтобы продолжать погоню, саккады позволяли им сохранить позицию мяча в зоне сетчатки.
Ученые воссоздали точную цифровую копию того, что видели глаза хорьков. Для этого они выбрали несколько заметных точек на полу, которые были видны на всех камерах. Они отметили эти точки вручную и рассчитали их трехмерное положение. Затем ученые определили плоскость, проходящую через эти точки, и приняли ее за пол их цифровой арены. Размеры реального пола использовались для точного размещения цифрового пола в их виртуальном мире. То же самое ученые сделали со стенами арены и любыми объектами внутри нее. Если объекты двигались во время съемки, они корректировали их положение в цифровой модели, чтобы все выглядело реалистично. Все это ученые проверяли визуально, чтобы убедиться, что их цифровая копия максимально похожа на настоящую арену. В виртуальную версию ученые могли вносить различные изменения. Например, они попробовали удалить саккады глаз и повороты головы. После этого положение цели на сетчатке практически не изменилось — оно по-прежнему оставалось в области наиболее острого зрения. Это позволило ученым предположить, что саккады не служат для совмещения области наиболее острого зрения с целью во время преследования, как считалось ранее. При этом саккадические движения их глаз, аналогичные тем, которые используются для слежения за объектами в состоянии покоя, во время погони синхронизировались с движениями окружающей среды, или так называемым оптическим потоком на сетчатке, а не с самим объектом преследования.
Биологи пришли к выводу, что что саккады помогают стабилизировать изображение окружающей среды на сетчатке глаза, особенно в той части, которая обладает наивысшей остротой зрения. Вместо того чтобы фокусироваться исключительно на цели, саккады работают таким образом, чтобы минимизировать размытость изображения, возникающую из-за движений самого хищника. Это позволяет животному лучше ориентироваться в пространстве и быстрее реагировать на изменения в траектории движения добычи.
Эти же синхронные движения головы и глаз, обеспечивающие данный процесс, были замечены и у других млекопитающих, таких как обыкновенные тупайи, крысы и мыши, что указывает на существование универсального механизма среди этих видов. Этот точно рассчитанный по времени механизм позволяет животному оперативно реагировать на непредсказуемые изменения направления движения, например, когда добыча внезапно сворачивает, пытаясь уйти от преследования.
Автор: Екатерина Новикова.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
