Исследователи Института нейробиологии Общества Макса Планка реконструировали то, что видят хищные млекопитающие во время преследования добычи, и обнаружили, что саккады (быстрые, согласованные движения глаз, происходящие одновременно и в одном направлении), выравнивают сетчатку по движению окружающей среды, а не по добыче. Эти движения глаз позволяют сохранять картинку окружающего мира четкой во время преследования движущегося объекта.
Как хищники используют свое зрение, чтобы ориентироваться на местности и одновременно отслеживать добычу, спасающуюся бегством? Преследование в сложной среде является серьезным вызовом для зрительной системы, поскольку добыча постоянно меняет направление, иногда в противоположную сторону от преследователя, а также бег за чем-то вызывает самоиндуцированное размытие движения, что ухудшает зрение.
В исследовании, опубликованном в журнале Current Biology, ученые реконструировали зрительные поля свободно двигающихся хорьков, когда те преследовали убегающую цель. Было обнаружено, что саккады глаз, подобные тем, которые обычно отслеживают объекты, когда сидят неподвижно, во время бега выравнивают движение окружающей среды, или оптический поток, по сетчатке глаз, вместо того чтобы отслеживать убегающую цель. Это позволяет уменьшать размытость при движении сетчатки с высоким разрешением, что дает млекопитающим возможность четко видеть окружающую среду, по которой они бегут.
Используя камеры, установленные на голове животных, группа исследователей из Института нейробиологии поведения имени Макса Планка (MPINB) и Флоридского института нейронаук измерила повороты головы и глаз у свободно движущихся хорьков, чтобы восстановить зрительные поля обоих глаз. При беге по прямой за целью, когда она находилась прямо перед головой животного, положение жертвы находилось непосредственно над сетчаткой, которая обладает наибольшей остротой зрения, что неудивительно. Когда цель отклонялась от курса и животные поворачивались, чтобы преследовать ее, возникали саккады, а положение цели по-прежнему удерживалось непосредственно над областью сетчатки.
Удивительно, но цифровое удаление саккад глаз или поворотов головы не привело к существенному изменению положения цели на сетчатке. Она по-прежнему группировалась вокруг области наиболее острого зрения. Это позволило предположить, что саккады не служат для совмещения области острого зрения и цели во время преследования, как предполагалось ранее. Итак, для чего же используются саккады?
Чтобы решить эту проблему, исследователи изучили картину движения окружающей среды, или оптический поток, на сетчатке и показали, что саккады направляют специализацию сетчатки в предполагаемое направление движения животного, которое также является областью наименьшего размытия движения. Это не зависело от цели, поскольку саккады происходили и при ее отсутствии. «Очень трудно уследить за чем-то, что бежит, особенно если вы тоже бежите, но легче предсказать свое собственное движение и затем противодействовать этому движению, чтобы четко видеть, куда вы идете, и зрительные системы млекопитающих воспользовались этим», — объясняет Дамиан Уоллес, ученый из MPINB.
Те же синхронизированные движения головы и глаз, лежащие в основе этого явления, были обнаружены у свободно передвигающихся древесных землероек, крыс и мышей, что позволяет предположить наличие общей системы у млекопитающих. Точно рассчитанный по времени механизм позволяет животным очень гибко реагировать на нестабильные изменения направления движения, например, когда добыча делает резкий поворот, пытаясь спастись.
[Фото: vladimircech / Freepik]