Насекомые видят мир с гораздо более высоким разрешением, чем считалось ранее

Исследование Университета Шеффилда показало, что зрение насекомых гораздо лучше, и они видят мир в больших деталях, чем предполагалось ранее.

Ранее считалось, что фасеточные глаза насекомых, состоящие из тысяч крошечных линз, должны формировать изображение с низким разрешением. В отличие от них, человеческий глаз с одной крупной линзой и плотным массивом фоторецепторов на сетчатке создает высокодетализированную картинку.

Однако ученые обнаружили, что фасеточные глаза также способны генерировать изображения с удивительно высоким разрешением. Ключевую роль в этом играет реакция фоторецепторных клеток внутри глаз на движение изображения.

Механизм гиперострого зрения

• Линзы фасеточных глаз не двигаются и не могут фокусироваться, как хрусталик человека.
• Вместо этого фоторецепторные клетки под линзами быстро и автоматически двигаются, «подстраивая» фокус, когда «считывают» изображение окружающего мира.
• Это микроскопическое «подрагивание» фоторецепторов настолько быстрое, что невидимо невооруженным глазом. Для его записи ученые создали специальный микроскоп с высокоскоростной камерой.

Синхронизация с естественным поведением

Оказалось, что способ, которым фасеточный глаз «снимает» изображение, настроен на естественные визуальные паттерны поведения насекомых, таких как мухи:

• Они смотрят на мир быстрыми скачкообразными движениями головы/глаз (саккадами) и фиксациями взгляда.
• Комбинируя эти движения с вызванным светом подрагиванием фоторецепторов, насекомые могут различать мир в гораздо более мелких деталях, чем предсказывает простая структура их глаза. Это обеспечивает гиперострое зрение.

Значение исследования

Исследование, опубликованное в журнале eLife (5 сентября 2017 г.) и финансируемое BBSRC, меняет понимание зрения насекомых и человека. Оно показывает, что фоторецепторы могут различать мелкие движущиеся объекты даже на высокой скорости гораздо лучше, чем предсказывает оптика фасеточного глаза.

«Используя электрофизиологические, оптические и поведенческие методы с математическим моделированием, мы продемонстрировали, что плодовые мушки (Drosophila) видят гораздо лучше, чем ученые считали последние 100 лет», — заявил профессор Микко Юусола, ведущий автор исследования.

Полученные данные могут быть использованы в промышленности для улучшения роботизированных сенсоров. В настоящее время команда проверяет, происходят ли аналогичные процессы в фасеточных глазах других насекомых и у позвоночных.