烏賊和人類一樣擁有立體視覺!戴3D眼鏡的烏賊準確捕捉虛擬蝦

戴上微型 3D 眼鏡的烏賊是不是看上去很滑稽?

但是不要以為科學傢給它們戴 3D 眼鏡是讓它們看 3D 電影,實際上,這是英國劍橋大學的神經學傢 Rachael Feord 和其同事為瞭研究動物的 3D 視覺是如何工作的而進行的一項科學實驗。

烏賊和人類一樣擁有立體視覺!戴3D眼鏡的烏賊準確捕捉虛擬蝦

(來源:P Gonzalez-Bellido/Wardill Lab)

實驗中,烏賊戴著 3D 眼鏡,可以準確地打擊在屏幕上移動的虛擬蝦。

這一發現表明,烏賊通過比較每隻眼睛看到的圖像來估計和獵物之間的距離,就像人類一樣。相關研究論文發表在《科學進展》(Science Advances)雜志上。

Rachael Feord 說:“這項研究讓我們進一步瞭解不同的神經系統是如何進化來處理相同的問題的。”

烏賊和人類一樣擁有立體視覺!戴3D眼鏡的烏賊準確捕捉虛擬蝦

(來源:Wardill Lab)

乍一看,戴著 3D 眼鏡捕獵似乎是很容易的事。但是,與我們人類不同的是,烏賊沒有朝前的眼睛,但它們有向外突出的眼睛,使它們有 360 度的視野,兩眼之間隻有 8 度的重疊。

它們可以獨立地移動每隻眼睛,當它們看前面的東西時,重疊度會增加到 70 度。然而,主持該實驗的明尼蘇達大學生物科學學院感覺神經生物學傢 Trevor Wardill 表示,即使烏賊的兩隻眼睛能像我們一樣一起移動,也需要大量的神經處理能力來比較兩隻眼睛看到的圖像。當眼睛分開移動時,難度會更大。

Wardill 懷疑烏賊和我們人類一樣擁有立體視覺。為瞭找到答案,他和他的同事 Rachael Feord 用魔術貼條粘在瞭 14 隻烏賊的頭上,以便他們可以快速,輕松地安裝 3D 眼鏡。其中三隻烏賊在放回缸中時,它們總是會弄掉眼鏡,但是還有 11 隻可以接受戴著眼鏡。然後,他們訓練戴著眼鏡的烏賊用觸須攻擊獵物。

烏賊和人類一樣擁有立體視覺!戴3D眼鏡的烏賊準確捕捉虛擬蝦

(來源:Wardill Lab)

電腦屏幕上,顯示著兩隻不同顏色的蝦。通過 3D 眼鏡看,這些蝦的圖像會顯示在屏幕的前方或後方。如果烏賊使用立體視覺,它們會攻擊這個偏移的位置。

研究人員對這些烏賊進行瞭一系列測試,測試瞭多個擺放位置以及它們在位置發生變化時試圖抓住虛擬蝦的位置。研究結果表明,烏賊會使用立體視覺。

Wardill 認為,烏賊對這種差異的反應清楚地表明,烏賊在捕獵時會使用立體視覺。

“當隻有一隻眼睛可以看到蝦時,這意味著不可能進行立體定位,這隻動物需要更長的時間才能正確定位自己的位置。當兩隻眼睛都可以看到蝦時,這意味著它們利用瞭立體感,這使得烏賊在攻擊時可以做出更快的決策。”

這使得烏賊成為第二個使用立體視覺來感知距離的無脊椎動物。英國的科學傢表明,螳螂也具有雙眼深度感知能力,擁有立體視覺(這一發現也由微型 3D 眼鏡實驗產生)。

生物科學學院的神經學傢 Paloma gonzalez-do 說:“雖然烏賊的眼睛和人類相似,但是它們的大腦卻有很大的不同。”

他同時表示,“我們知道烏賊的大腦不像人類的大腦是功能分區的。它們的大腦似乎沒有一個專門處理視覺的部分,就像我們的枕葉一樣。我們的研究表明,它們的大腦中一定有一個區域可以比較烏賊左眼和右眼的圖像,並計算出它們之間的差異。”

盡管烏賊的眼睛和人類的眼睛有很大的不同,但它們的 3D 視覺和我們的很像,利用所謂的立體視覺來判斷移動獵物的距離。但這種立體視覺背後的機制可能非常不同。

研究人員的下一步是研究烏賊的大腦回路,試圖弄清楚立體視覺計算是如何工作的。

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