Sistemul nou de camere ne permite să vedem lumea prin ochii păsărilor și albinelor

Cine dintre noi nu s-a întrebat despre modul în care animalele percep lumea, care este adesea diferit de modul în care oamenii o fac? Există diverse metode prin care oamenii de știință, fotografi, realizatorii de film și alții încearcă să reconstruiască, să zicem, culorile pe care o albină le vede în timp ce vânează o floare coaptă pentru polenizare. Acum, o echipă interdisciplinară a dezvoltat un sistem inovator de camere, care este mai rapid și mai flexibil în ceea ce privește condițiile de iluminare decât sistemele existente, permițându-i să capteze imagini în mișcare ale animalelor în cadrul lor natural, conform unui hârtie nouă publicat în revista PLoS Biology.

„Suntem de multă vreme fascinați de felul în care animalele văd lumea. Tehnicile moderne în ecologia senzorială ne permit să deducem cum ar putea apărea scenele statice unui animal.” a spus coautorul Daniel Hanley, biolog la Universitatea George Mason din Fairfax, Virginia. „Cu toate acestea, animalele iau adesea decizii cruciale cu privire la ținte în mișcare (de exemplu, detectarea alimentelor, evaluarea afișajului unui potențial partener etc.). Aici, prezentăm instrumente hardware și software pentru ecologisti și realizatori de film care pot captura și afișa culorile percepute de animale în mişcare.”

Potrivit Hanley și co-autorii săi, diferite specii de animale posedă seturi unice de fotoreceptori care sunt sensibile la o gamă largă de lungimi de undă, de la ultraviolet la infraroșu, în funcție de nevoile ecologice specifice ale fiecărui animal. Unele animale pot detecta chiar și lumina polarizată. Deci fiecare specie va percepe culoarea puțin diferit. Albinele și păsările, de exemplu, sunt sensibile la lumina UV, care nu este vizibilă pentru ochii oamenilor. „Deoarece nici ochii noștri, nici camerele comerciale nu surprind astfel de variații ale luminii, arii largi de domenii vizuale rămân neexplorate”, au scris autorii. „Acest lucru face ca imaginile în culori false ale vederii animalelor să fie puternice și convingătoare”.

Cu toate acestea, autorii susțin că tehnicile actuale pentru producerea de imagini în culori false nu pot cuantifica culorile pe care le văd animalele în mișcare, un factor important, deoarece mișcarea este crucială pentru modul în care diferitele animale comunică și navighează în lumea din jurul lor prin aspectul culorii și detectarea semnalului. Spectrofotometria tradițională, de exemplu, se bazează pe lumina reflectată de obiect pentru a estima modul în care fotoreceptorii unui anumit animal vor procesa acea lumină, dar este o metodă care consumă mult timp și se pierde multă informație spațială și temporală.

Fotografia multispectrală realizează o serie de fotografii la diferite lungimi de undă (inclusiv UV și infraroșu) și le adună în diferite canale de culoare pentru a obține măsurători ale culorii independente de cameră. Această metodă schimbă o anumită precizie pentru informații spațiale mai bune și este bine potrivită pentru studiul semnalelor animalelor, de exemplu, dar funcționează numai pe obiecte nemișcate, așa că lipsesc informațiile temporale.

Acesta este un neajuns deoarece „animalele prezintă și percep semnale din forme complexe care aruncă umbre și generează lumini”, au scris autorii. „Aceste semnale variază în condiții de iluminare și puncte de vedere în continuă schimbare. Informațiile despre această interacțiune între fundal, iluminare și semnale dinamice sunt limitate. Cu toate acestea, formează un aspect crucial al modului în care culorile sunt folosite și, prin urmare, percepute, de către organismele care trăiesc liber în medii naturale.”

Așadar, Hanley și co-autorii săi și-au propus să dezvolte un sistem de cameră capabil să producă videoclipuri de înaltă precizie cu vizualizarea animalelor care surprind întreaga complexitate a semnalelor vizuale așa cum ar fi percepute de un animal într-un cadru natural. Au combinat metodele existente de fotografie multispectrală cu noi design-uri hardware și software. Camera înregistrează video în patru canale de culoare simultan (albastru, verde, roșu și UV). Odată ce datele au fost procesate în „unități de percepție”, rezultatul este un videoclip precis despre modul în care o scenă colorată ar fi percepută de diferite animale, pe baza a ceea ce știm despre fotoreceptorii pe care îi dețin. Sistemul echipei prezice culorile percepute cu o precizie de 92%. Camerele sunt disponibile în comerț, iar software-ul este open source, astfel încât ceilalți să îl poată utiliza și construi liber.

Videoclipul din partea de sus a acestui articol ilustrează culorile percepute de albinele care urmăresc albinele care caută hrană și interacționează (chiar și luptă) pe flori – un exemplu al capacității sistemului de camere de a capta comportamentul într-un cadru natural. Mai jos, Hanley aplică protecție solară care blochează UV pe teren. Pielea lui de culoare deschisă arată aproximativ la fel în viziunea umană și în vederea culorii false a albinelor „deoarece reflectanța pielii crește progresiv la lungimi de undă mai mari”, au scris autorii.