Как мозг пчел воспринимает цвет: путь к лучшим камерам

Новое исследование того, как медоносные пчелы видят цвет, может проложить путь к созданию более точных камер для телефонов, дронов и роботов.

Определение цвета в сложных условиях на открытом воздухе крайне затруднено, поскольку цвет освещения постоянно меняется.

Исследователи из Мельбурна (Австралия) изучили, как пчелы решают эту проблему, и обнаружили совершенно новый механизм обработки цветовой информации.

Результаты работы ученых из Университета RMIT, Университета Монаша, Мельбурнского университета и Университета Дикина опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Проект, поддержанный грантом Австралийского исследовательского совета (ARC), координировал адъюнкт-профессор Адриан Дайер из RMIT, который работал с профессором Марчелло Розой из Университета Монаша и Центра передового опыта ARC по интегративной функции мозга.

Дайер отметил: «Для цифровой системы, такой как камера или робот, цвет объектов часто меняется. Сейчас эту проблему решают, предполагая, что мир в среднем серый. Это затрудняет определение истинного цвета спелых фруктов или богатых минералами песков, ограничивая возможности цветной съемки на открытом воздухе, например, дронами».

У пчел есть три дополнительных простых глаза (оцеллии) на верхней части головы, смотрящих прямо на небо. Ведущий автор доктор Хайр Гарсия и междисциплинарная команда обнаружили, что оцеллии содержат два цветовых рецептора, идеально настроенных на восприятие цвета окружающего света.

Основные фасеточные глаза пчел напрямую воспринимают цвета цветов из окружающей среды.

Гарсия пояснил: «Физика предполагает, что восприятие цвета света оцеллиями может позволить мозгу компенсировать естественное цветное освещение, которое в противном случае запутывало бы цветовосприятие. Но для этого информация от оцеллий должна интегрироваться с цветами, воспринимаемыми сложными глазами».

Чтобы проверить это, доктор Ю-Шань Хунг (Мельбурнский университет) отследил нейронные пути от оцеллий и показал, что их проекции действительно ведут в ключевые области мозга пчелы, отвечающие за обработку цвета.

Профессор Эндрю Гринтри из Центра наноразмерной биотоники ARC при RMIT сказал: «Редко когда физика, биология, нейроанатомия и экология так хорошо сочетаются, но здесь у нас именно такой случай».

Эта система точно предсказывает ранее наблюдаемое поведение пчел при сборе пищи в сложных условиях и предлагает новое решение для работы при самом разном освещении: в лесу, на солнце или в тени.

Дайер заявил: «Мы используем биоинспирированные решения природы для решения ключевых проблем зрительного восприятия. Это открытие в области цветового постоянства может быть внедрено в системы визуализации для обеспечения точной интерпретации цвета».

Профессор Джон Эндлер (Университет Дикина) отметил: «Открытие предлагает превосходное решение классической проблемы и делает цветовое постоянство вычислительно недорогим».

Роза добавил: «Сила этого исследования заключается в сочетании моделирования, поведенческого анализа и нейроанатомии. Оно показывает, как современная междисциплинарная нейронаука может указать на элегантное решение классических проблем зрения».