وبلاگ

مردم مدت‌هاست تصور می‌کردند که دیدن جهان با چشم‌های متفاوت چگونه خواهد بود. به عنوان مثال، در اساطیر یونان و روم، آرگوس پانوپتس غول پیکر از ده ها چشم خود برای نگهبانی استفاده می کرد. اووید شاعر گزارش می دهد که آنها به صورت جفت مستقل عمل می کردند که دو نفر به خواب رفتند و بقیه بیدار ماندند.

معمای کوچکتر با چشمان بسیار دانشمندان امروز را مجذوب خود کرده است: اعضای خانواده Salticidee، یا عنکبوت های پرش، با یک جفت چشم گرد جلویی و سه چشم کوچکتر که از هر طرف سرشان بیرون می آید. یک مطالعه جدید به بررسی این موضوع می‌پردازد که این عنکبوتیان چگونه می‌بینند و به طور خاص، چه چیزی را می‌بینند مراقبت از دیدن درک اینکه چگونه چشمان آنها با هم کار می کنند می تواند به فناوری های آینده کمک کند و نگاهی اجمالی به درک موجودی بسیار متفاوت ارائه دهد.

“نتایج حاکی از فرآیندهای شناختی است که جهان را به دسته‌هایی از موارد جالب تقسیم می‌کند – چه چیزهایی ارزش توجه و بررسی بیشتر دارد و چه چیزی نیست – چه چیزی می‌تواند نادیده گرفته شود یا نادیده گرفته شود یا در گوشه چشم شما پنهان شود.” ناتان مورهاوس، زیست‌شناس دانشگاه سینسیناتی که روی دید عنکبوت‌های در حال جهش مطالعه می‌کند و در این تحقیق شرکت نداشت، می‌گوید. اینها واقعاً سؤالاتی برای ذهن بیگانگان است.

“گربه های دنیای بی مهرگان”

هنگامی که Ximena Nelson در مورد این عنکبوت ها در دانشگاه کانتربری در نیوزیلند تدریس می کند، دوست دارد با دانش آموزان خود آزمایشی انجام دهد. او به آن‌ها هشدار می‌دهد که می‌خواهد یک نمای نزدیک از چهره یک عنکبوت در حال جهش را بر روی صفحه‌ای بزرگ جلوی اتاق نشان دهد، و سپس تماشا می‌کند که حتی عنکبوتی‌هراسی‌هایی که خود را توصیف می‌کنند، با خوشحالی گویی در حال دیدن یک فوک هستند. توله سگ

نلسون، محقق رفتار حیوانات، می‌گوید: عنکبوت‌ها به ما بسیار نزدیک هستند، زیرا چشمان درشتی دارند و به شما نگاه می‌کنند. او مطالعه جدید را بررسی کرد اما در کار شرکت نکرد.

با این حال، فراتر از جنبه بامزه‌شان، رفتار غیرعادی این عنکبوت‌ها باعث می‌شود که آن‌ها به موضوعاتی برای مطالعه پاداش دهند – به‌ویژه هنگام مطالعه ادراک. بر خلاف بسیاری از عنکبوت ها، عنکبوت های جهنده تار نمی سازند و در یک مکان نمی مانند. آنها محیط را برای یافتن طعمه اسکن می کنند، آن را ساقه می زنند و سپس برای گرفتن شکار می جهند. ران هوی، استاد بازنشسته در دانشگاه کرنل که بر روی عصب‌شناسی عنکبوت‌های در حال پرش مطالعه می‌کند و در این مطالعه شرکت نداشت، می‌گوید که آنها بیشتر شبیه گربه‌های درنده رفتار می‌کنند. در واقع، او می گوید، مایکل لند، عصب شناس بانفوذ فقید، دوست داشت عنکبوت های پرنده را «گربه های دنیای بی مهرگان» بنامد.

دید تقریباً 360 درجه عنکبوت ها به آنها کمک می کند طعمه را تشخیص دهند و شکار کنند. اما در حالی که دو چشم بزرگ جلویی آنها که به آنها چشم داخلی قدامی گفته می شود، دقت بالایی دارند، میدان دید این چشم ها کوچک است. عدسی‌های چشم عنکبوت‌ها نمی‌تواند مانند چشم انسان بچرخد، بنابراین وقتی عنکبوتیان می‌خواهند نگاه خود را تغییر دهند، در مدت زمانی که طول می‌کشد به دور نگاه کنیم، کل بدن خود را تغییر می‌دهند. آنها به سمت اشیاء مورد علاقه (از جمله طعمه، تهدید یا جفت) روی می‌آورند که ابتدا با دو جفت چشمی که به‌صورت جانبی برگردانده شده‌اند، به نام چشم‌های جانبی قدامی و خلفی، آن‌ها را تشخیص می‌دهند.

این رفتار باعث شده بسیاری از دانشمندان این چشم های جانبی را به عنوان آشکارسازهای حرکتی ساده تصور کنند. اما ماسیمو د آگرو، که اکنون محققی در دانشگاه رگنسبورگ در آلمان است، مشکوک بود که آنها کارهای بیشتری انجام داده اند: به نظر می رسد عنکبوت ها برای انتخاب از چشم های کناری خود استفاده کنید آنچه به آن روی آوردند د آگرو اولین نویسنده این مطالعه جدید است که در روز پنجشنبه منتشر شد زیست شناسی PLOS و بر اساس آزمایشاتی است که او به عنوان همکار در دانشگاه هاروارد انجام داد.

تردمیل مینیاتوری و نمایش نور

مطالعه پردازش تصویر یک عنکبوت در حال پرش به سادگی کاشت الکترودها در مغز آن نیست، همانطور که دانشمندان با یک حیوان بزرگتر انجام می دهند. مورهاوس می‌گوید نه تنها مغز عنکبوت به اندازه یک دانه خشخاش است، بلکه این حیوانات از فشار هیدرواستاتیک برای دراز کردن پاهای خود استفاده می‌کنند – و کل بدنشان را کمی شبیه به یک “بالون آب راه رفتن” می‌کنند که می‌تواند از هر روش تهاجمی بیرون بیاید.

برای ردیابی عنکبوت های پرنده، د آگرو و همکارانش از یک تکنیک محبوب برای مطالعه زنبورها و سایر بی مهرگان کوچک استفاده کردند. آنها یک توپ کوچک طرح دار را روی بالشتکی از هوای دمنده رو به بالا حمل می کردند. عنکبوت ها در بالای توپ قرار گرفتند و از بالا در جای خود نگه داشتند. زمانی که آنها سعی کردند بدن خود را با حرکت دادن پاهای خود بچرخانند، در جای خود باقی ماندند، اما توپ چرخید و کمی شبیه تردمیل عمل کرد. یک دوربین فیلمبرداری حرکت توپ و در نتیجه حرکت برنامه ریزی شده عنکبوت ها را ضبط می کند.

محققان سپس به هر عنکبوت به طور همزمان دو تصویر را در حاشیه نشان دادند و خاطرنشان کردند که سعی می‌کند به کدام تصویر روی بیاورد تا تشخیص دهد که علاقه بیشتری به کاوش در کدام تصویر دارد. یکی از تصاویر آزمایش‌شده، مجموعه‌ای از نقاط متحرک بود که «حرکت بیولوژیکی» یک عنکبوت را نشان می‌داد که از نمای جانبی راه می‌رفت – که محققان با هیجان متوجه شدند که عنکبوتیان می‌توانند نقاط متحرک تصادفی را تشخیص دهند.

هوی این انتزاع را با لباس‌های «صفحه سبز» و نقطه‌های سفیدی که بازیگران هنگام خلق جلوه‌های ویژه برای فیلم‌ها و برنامه‌های تلویزیونی استفاده می‌کنند، مقایسه می‌کند: مغز انسان مجموعه‌ای از نقاط را که به روشی خاص حرکت می‌کنند، حتی قبل از جادوی فیلم تشخیص می‌دهد. نقاط را به یک ابرقهرمان یا یک زامبی تبدیل کنید. او می‌گوید: «البته برای انسان‌ها به خوبی شناخته شده است که می‌توانند حرکت را از طریق نقاط انتزاعی تشخیص دهند. اما این واقعیت که آنها نشان می دهند این موضوع برای عنکبوت های پرنده نیز صادق است، بسیار قابل توجه است.

دی آگرو، روانشناس تحصیل کرده، می گوید که این پدیده برای اولین بار در دهه 1970 در انسان توصیف شد، اما هیچ کس تصور نمی کرد که بی مهرگان نیز بتوانند همان انتزاع را پردازش کنند. او علاوه بر نمایش حرکت بیولوژیکی عنکبوت‌هایش، یک صفحه نمایش نقطه‌ای با یک نسخه درهم از همین حرکت (که نشان داده شده است حیوانات دیگر علی‌رغم بر هم زدن آن به عنوان حرکت زنده تعبیر می‌کنند) و دیگری با حرکت تصادفی ایجاد کرد. همه روی چشم های جانبی قدامی عنکبوتیان نشان داده شد.

عنکبوت ها هیچ ترجیحی بین حرکت ارگانیک و درهم نشان ندادند – اما آنها به شدت حرکت تصادفی را بر هر دو ترجیح دادند. د آگرو می گوید که این نتیجه در ابتدا او را وحشت زده کرد زیرا قرار بود نقاط تصادفی کنترلی باشد که عنکبوت ها نمی خواستند آن را بررسی کنند.

او می گوید: «وقتی نتایج اولین شرط را دیدم خیلی ناراحت شدم. “من می گفتم اینجا چه خبر است؟ واضح است که هیچ اتفاقی نمی افتد.» اما پس از آن ترجیحات عنکبوت ها در سایر شرایط ثابت ماند.

دی آگرو به این نتیجه رسید که عنکبوت‌ها زمانی که اطلاعات بیشتری در مورد آن می‌خواهند می‌توانند به تصویر متحرک روی بیاورند – به این معنی که چشم‌های جانبی قدامی نه تنها حرکت را تشخیص می‌دهند، بلکه به عنکبوت در حال پرش داده‌های کافی برای طبقه‌بندی حرکت به دسته‌های حیات می‌دهند (نقطه‌های عنکبوت و تارهای درهم) و مجهولات (نقاط تصادفی).

نلسون می گوید این مطالعه دارای طراحی زیبا و نتایج شگفت انگیزی است. او همچنین از خود می‌پرسد که آیا عنکبوت‌های نر و ماده ممکن است واکنش‌های متفاوتی به این محرک‌ها نشان دهند، زیرا ماده‌ها بیشتر بر روی یافتن غذا متمرکز هستند، در حالی که نرها به شدت وسواس زیادی برای یافتن جفت دارند.

دی آگرو می افزاید که امیدوار است این مطالعه به عنکبوت هراسان کمک کند تا این عنکبوت ها را با دیدی جدید ببینند، به ویژه با توجه به توانایی بی مهرگان برای درگیر شدن در پردازش بصری که زمانی تصور می شد که فقط برای انسان و سایر پستانداران در دسترس است.

یادگیری نحوه عملکرد چشم حیوانات متفاوت از چشم ما نیز می تواند دیدگاه برنامه نویسان و طراحان رباتیک را گسترش دهد. محققین قبلاً حسگرهای عمق ایجاد کرده اند– که می تواند در بازی های ویدیویی، ماشین ها و تلفن ها استفاده شود – که از نحوه عملکرد چشم عنکبوت های پرنده الهام گرفته شده است. هوی می‌گوید که تکرارهای آینده این طرح‌ها می‌تواند برای حسگرهای بصری روبات‌ها در زمین‌های ناآشنا، چه در حال پرواز در جنگل‌های بارانی و چه در حال کاوش در سطح یک سیاره بیگانه، مفید باشد.

هوی می‌گوید: «درک اینکه چگونه این محاسبات در حیوانی انجام می‌شود که قبلاً وظیفه‌ای را به چشم‌های دیگر محول کرده است، راهی عالی برای فکر کردن در مورد چگونگی طراحی ربات‌هایی است که نیاز به حرکت در دنیایی غیرقابل پیش‌بینی و از نظر بصری به هم ریخته دارند. “