Исследователи из Института нейробиологии поведения имени Макса Планка (MPINB) и Института неврологии Макса Планка во Флориде опубликовали в журнале Current Biology статью, посвященную вопросу о том, как хищники используют свое зрение для навигации по местности и одновременного преследования быстро движущейся добычи. Преследование добычи в сложной среде представляет собой серьезную проблему для зрительной системы, поскольку, помимо постоянной смены направления движения добычей, иногда и в противоположную сторону от преследователя, сам процесс бега вызывает размытость изображения, ухудшая зрение.
Ученые реконструировали поля зрения свободно перемещающихся хорьков, преследовавших убегающую цель. Они обнаружили, что саккады глаз, подобные тем, которые обычно отслеживают объекты в неподвижном состоянии, выравнивали движение окружающей среды, или оптический поток, относительно сетчатки глаз во время бега, а не отслеживали убегающую цель. Это позволило уменьшить размытость изображения в области высокого разрешения сетчатки, обеспечивая млекопитающим четкое видение окружающей среды, по которой они передвигаются.
Саккады не фиксируют преследуемую цель.
В неподвижном состоянии очень быстрые скоординированные движения глаз, саккады, используются для отслеживания интересующих объектов, например, движущегося объекта на экране. Но что происходит, когда животное бежит на максимальной скорости, преследуя добычу, которая совершает быстрые повороты, чтобы избежать поимки? Используя камеры, закрепленные на голове, исследователи измерили повороты головы и глаз у свободно перемещающихся хорьков, чтобы реконструировать поля зрения обоих глаз.
Когда животные бежали по прямой линии за целью, причем цель находилась прямо перед головой животного, положение цели находилось непосредственно над областью сетчатки, которая имеет самую высокую остроту зрения, что не было неожиданным. Когда мяч отклонялся от курса, и животные поворачивались, чтобы преследовать его, вызывались саккады, и положение цели по-прежнему удерживалось прямо над областью сетчатки с самой высокой остротой. Удивительно, но цифровое удаление либо саккад глаз, либо поворотов головы существенно не изменило положение цели на сетчатке. Она по-прежнему была сгруппирована вокруг области наиболее острого зрения. Это говорит о том, что саккады не служат для выравнивания области наиболее острого зрения и цели во время преследования, как предполагалось ранее. Так для чего же используются саккады?
Саккады выравнивают движение мира относительно сетчатки.
Чтобы решить эту задачу, исследователи изучили структуру движения окружающей среды, или оптического потока, на сетчатке и показали, что саккады направляют область сетчатки с наивысшей остротой зрения в предполагаемом направлении движения животного, которое также является областью наименьшего размытия движения. Это не зависело от цели, потому что саккады также происходили, когда цель отсутствовала.
Ученый MPINB Дамиан Уоллес объясняет, что очень трудно отследить что-то, что беспорядочно бежит, спасая свою жизнь, особенно когда вы тоже бежите, но легче предсказать собственное движение, а затем противодействовать этому движению, чтобы обеспечить четкое видение того, куда вы направляетесь. Зрительные системы млекопитающих, похоже, воспользовались этим.
Обобщенный механизм.
Те же синхронизированные движения головы и глаз, лежащие в основе этого явления, были также обнаружены у свободно перемещающихся тупай, крыс и мышей, что предполагает наличие обобщенного механизма у млекопитающих. Точно рассчитанный механизм позволяет животному очень гибко реагировать на беспорядочные изменения направления, например, когда добыча делает резкий поворот, пытаясь уйти от захвата.
