Νέα κάμερα αποκαλύπτει πώς μοιάζει η ζωή μέσα από τα μάτια των ζώων με σχεδόν τέλεια ακρίβεια

ΜΠΡΑΙΤΟΝ, Ηνωμένο Βασίλειο — Όλοι έχουμε αναρωτηθεί κάποια στιγμή πώς αντιλαμβάνονται τα ζώα τον πολύχρωμο κόσμο γύρω τους; Οι επιστήμονες ερευνούν από καιρό την απάντηση σε αυτό το ερώτημα και τώρα χάρη σε μία νέα έρευνα είμαστε πιο κοντά στην κατανόηση του πολύχρωμου σύμπαντος μέσα από τα μάτια των ζώων. Με μια πρωτοποριακή βιντεοκάμερα που σε συνδυασμό με το λογισμικό δείχνει το πως βλέπουν τα ζώα μέσα από τα δικά τους μάτια.

Το σύστημα κάμερας με ακρίβεια πάνω από 92% τοις εκατό επιτρέπει στους επιστήμονες της έρευνας να απεικονίζουν με ακρίβεια τα χρώματα όπως τα βλέπουν διαφορετικά είδη ζώων. Αυτή η τεχνολογική πρόοδος παρέχει στους επιστήμονες ένα πολύτιμο εργαλείο για να κατανοήσουν την επικοινωνία, την αντίληψη και την συμπεριφορά των ζώων που πηγάζει από τα ερεθίσματα που δέχονται τα μάτια τους.

Τα ζώα βιώνουν τον κόσμο διαφορετικά από τους ανθρώπους χάρη στους μοναδικούς φωτοϋποδοχείς που έχουν τα μάτια τους και κάνει νεύρα και κύτταρα να ανταποκρίνονται στο φως διαφορετικά. Αυτοί οι φωτοϋποδοχείς μπορούν να ανιχνεύσουν μια σειρά χρωμάτων από το υπεριώδες έως το υπέρυθρο, πολύ πέρα ​​από την ανθρώπινη ικανότητα. Τα ζώα μπορούν να δουν ακόμη και πολωμένο φως, το οποίο δεν είναι αόρατο σε εμάς. Αυτή η ποικιλομορφία σημαίνει ότι κάθε ζώο έχει τον δικό του ξεχωριστό τρόπο αντίληψης των χρωμάτων. Τα μάτια και ακόμη και οι πιο προηγμένες κάμερες δεν μπορούν να συλλάβουν αυτό το τεράστιο φάσμα φωτός και χρωμάτων. Εκεί έρχεται η νέα έρευνα.

Οι επιστήμονες ανέπτυξαν ένα εργαλείο αιχμής που μας επιτρέπει να βλέπουμε τα χρώματα όπως τα ζώα, ειδικά όταν κινούνται. Επειδή τα ζώα κινούνται συνεχώς και αλλάζει η οπτική τους θέση αντιλαμβάνονται διαφορετικά τις αντανακλάσεις των χρωμάτων στα αντικείμενα, αυτή την δυναμική οπτική σε κίνηση των ζώων ήταν πάντα ένα μυστήριο για τους επιστήμονες.

Η πρόκληση της σύλληψης ζωικών χρωμάτων

Παραδοσιακά, οι ερευνητές βασίζονταν στη φασματοφωτομετρία για να μελετήσουν την όραση των ζώων, μια μέθοδο που συχνά είναι χρονοβόρα, απαιτεί συγκεκριμένες συνθήκες φωτισμού και δεν είναι σε θέση να καταγράψει εικόνες σε κίνηση (κινούμενες εικόνες). Ως απάντηση σε αυτούς τους περιορισμούς μια ομάδα με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο του Sussex ανέπτυξε αυτήν την καινοτόμο κάμερα και ένα σύστημα λογισμικού ικανό να καταγράφει βίντεο και εικόνες μέσα από τα μάτια των ζώων.

Στη συνέχεια η ομάδα στράφηκε στην πολυφασματική φωτογραφία, η οποία καταγράφει εικόνες σε διαφορετικά εύρη μηκών κύματος-φάσματος, συμπεριλαμβανομένων των υπεριωδών και υπέρυθρων. Αυτή η μέθοδος παρέχει πλουσιότερες λεπτομέρειες, αλλά εξακολουθεί να υστερεί στην αποτύπωση της κίνησης και των χρονικών αλλαγών στο χρώμα.

Για να αντιμετωπίσουν αυτούς τους περιορισμούς, οι ερευνητές συνδυάζουν τώρα την πολυφασματική απεικόνιση με την τρισδιάστατη ψηφιακή μοντελοποίηση. Αυτή η καινοτόμος προσέγγιση τους επιτρέπει να ζωντανεύουν και να μελετούν αυτά τα τρισδιάστατα μοντέλα κάτω από διάφορες προσομοιωμένες συνθήκες, παρέχοντας πληροφορίες για το πώς η στάση και η θέση των ζώων επηρεάζουν την αντίληψη των χρωμάτων.

Ένα επαναστατικό σύστημα κάμερας

Αυτή η μοναδική κάμερα λειτουργεί καταγράφοντας βίντεο σε τέσσερα έγχρωμα κανάλια: μπλε, πράσινο, κόκκινο και υπεριώδες (UV). Στη συνέχεια αυτές οι εγγραφές υποβάλλονται σε επεξεργασία για τη δημιουργία βίντεο που απεικονίζει με ακρίβεια τον τρόπο με τον οποίο τα ζώα αντιλαμβάνονται αυτά τα χρώματα, με βάση την τρέχουσα κατανόησή μας για τους φωτοϋποδοχείς των ματιών τους. Τα δεδομένα που συλλέγονται στη συνέχεια μετατρέπονται σε μια μορφή που αντικατοπτρίζει τον τρόπο με τον οποίο αντιλαμβάνονται αυτά τα χρώματα συγκεκριμένα ζώα.

Για να γίνει αυτό, η ερευνητική ομάδα σχεδίασε έναν εύχρηστο αγωγό που συνδυάζει τις υπάρχουσες μεθόδους πολυφασματικής φωτογραφίας με το νέο υλικό και λογισμικό της. Το σύστημα χρησιμοποιεί έναν διαχωριστή δέσμης για να διαχωρίσει το υπεριώδες από το ορατό φως, κατευθύνοντάς το σε δύο διαφορετικές κάμερες. Στη συνέχεια, το καταγεγραμμένο υλικό υποβάλλεται σε επεξεργασία για να ταιριάζει με την αντίληψη των χρωμάτων συγκεκριμένων ζώων, όπως οι μέλισσες ή τα πουλιά με μάτια ευαίσθητα στην στην υπεριώδη ακτινοβολία.

Αυτή η μέθοδος δεν είναι μόνο πρωτοποριακή ως προς την επιστημονική της ακρίβεια, αλλά και πρακτική. Χρησιμοποιεί εμπορικά διαθέσιμες κάμερες και 3D-edit, καθιστώντας το προσβάσιμο για ευρύτερη ερευνητική χρήση. Η ομάδα έχει διασφαλίσει ότι όλα τα στοιχεία του συστήματός της είναι ανοιχτού κώδικα, ζητώντας περαιτέρω βελτιώσεις και προσαρμογές.

«Είμαστε γοητευμένοι από το πώς βλέπουν τα ζώα τον κόσμο. Οι σύγχρονες τεχνικές μας επιτρέπουν να συμπεράνουμε πώς μπορεί να φαίνεται ο κόσμος σε ένα ζώο. Ωστόσο, τα ζώα συχνά χρειάζετε να πάρουν κρίσιμες αποφάσεις όταν βλέπουν μέσα από τα μάτια τους κάτι να κινείται, κάτι σαν κινούμενους στόχους (π.χ. ανίχνευση τροφής, απειλή, άλλο ζώο)», λέει ο Επίκουρος Καθηγητής Daniel Hanley από το Πανεπιστήμιο George Mason στη Βιρτζίνια. «Τώρα με τα εργαλεία που διαθέτουμε μπορούμε βα αντιληφθούμε καλύτερα πως συμπεριφέρονται τα ζώα με βάση τα ερεθίσματα τα χρωματικά που βλέπουν με τα μάτια τους.».

Συνέπειες και μελλοντικές κατευθύνσεις

Αυτή η μελέτη και έρευνα ανοίγει πολλές δυνατότητες για τους ερευνητές. Τώρα μπορούν να μελετήσουν πώς τα ζώα αντιλαμβάνονται τα δυναμικά οπτικά σήματα από τον κόσμο γύρω τους και πως αυτά επηρεάζουν τη συμπεριφορά και τις αντιδράσεις τους.

Αποκαλύπτοντας τον αόρατο κόσμο της όρασης των ζώων, οι επιστήμονες μπορούν να εξερευνήσουν νέα σύνορα στη μελέτη της συμπεριφοράς των ζώων της επικοινωνίας και της εξέλιξης.

Η μελέτη δημοσιεύεται στο περιοδικό PLoS Biology

---

---