科学家们建造了一个水下剧院,并给墨鱼戴上了3D眼镜——下面是他们学到的东西

墨鱼3 d眼镜

墨鱼戴着红色和蓝色的眼镜。资料来源:R. Feord /明尼苏达大学

3D电影揭示了墨鱼如何在攻击猎物时确定距离。

虽然乌贼戴眼镜是一个令人意外的景象,但明尼苏达大学领导的一个研究小组建造了一个水下剧院,并为头足类动物配备了专门的3D眼镜,以研究乌贼如何确定攻击移动猎物的最佳距离。他们的研究表明,墨鱼在捕食移动目标时使用立体视觉来感知深度。

研究结果发表在该杂志上科学的进步

墨鱼通过伸展它们的触须来捕捉食物,为了成功地攻击,墨鱼必须计算深度,以确定自己与猎物的正确距离。如果它们离得太近,猎物可能会受到惊吓而逃跑;太远,触手就够不着。

为了测试墨鱼的大脑是如何计算到物体的距离的,研究小组在马萨诸塞州伍兹霍尔的海洋生物实验室训练墨鱼戴上3D眼镜,攻击两只行走的虾的图像,每只虾的颜色都不同,显示在电脑屏幕上。

这些图像是被偏移的,这样研究人员就可以确定墨鱼是否在比较左右眼的图像,以收集它们与猎物距离的信息。比较图像的过程被称为立体视觉,与人类确定深度的方法相同。根据图像偏移量,墨鱼会感知到虾在屏幕的前面或后面。可以预见的是,墨鱼攻击的地方离屏幕太近或太远。

生物科学学院生态、进化和行为系的助理教授特雷弗·沃迪尔说:“墨鱼对这种差异的反应清楚地证明了墨鱼在捕食时使用立体视觉。”“当只有一只眼睛可以看到虾时,这意味着不可能实现立体视觉,这些动物需要更长的时间来正确定位自己。当两只眼睛都能看到虾时,这意味着它们利用了立体视觉,这让墨鱼在攻击时能更快地做出决定。这对捕捉食物有很大的影响。”

通过这个过程,研究人员还发现支撑乌贼立体视觉的机制可能与人类不同,因为乌贼成功地确定了与反相关刺激的距离(即,左眼和右眼图像有相同的模式,但亮度相反)。人类无法可靠地做到这一点。

生物科学学院生态、进化和行为系助理教授帕洛玛·冈萨雷斯-贝利多说:“虽然墨鱼的眼睛与人类相似,但它们的大脑却截然不同。”“我们知道墨鱼的大脑不像人类一样是分节的。他们的大脑似乎没有一个单独的部分——像我们的枕叶——专门处理视觉。我们的研究表明,它们的大脑中肯定有一个区域可以比较墨鱼左眼和右眼的图像,并计算出它们的差异。”

此外,墨鱼有将眼睛转到前方位置的能力,这是一种独特的特征,将它们与它们的头足类亲戚(如乌贼和章鱼)区分开来。乌贼可能是唯一有能力计算和使用立体视觉的头足类动物。螳螂是已知的唯一使用立体视觉的无脊椎动物。

如果人们曾经认为复杂的大脑计算,如立体视觉,是高级脊椎动物独有的,那么这样的研究将促使科学家重新思考无脊椎动物大脑的能力。

该研究论文的第一作者Rachael Feord博士说:“这项研究让我们进一步了解了不同的神经系统是如何进化来解决相同的问题的。”“下一步是解剖计算墨鱼立体视所需的大脑回路,目的是了解这可能与我们大脑中发生的事情有什么不同。”

参考文献:《墨鱼利用立体视觉攻击猎物》,R. C. Feord, M. E. Sumner, S. Pusdekar, L. Kalra, P. T. gonzalez - belllido和Trevor J. Wardill, 2020年1月8日,科学的进步
DOI: 10.1126 / sciadv.aay6036

这项研究得到了海洋生物实验室惠特曼中心奖学金、明尼苏达大学生物科学学院和生物技术和生物科学研究委员会博士培训计划奖学金的支持。

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