Наличие двух глаз у человека и большинства животных позволяет им ощущать глубину пространства и определять расстояние до объектов — это ощущение называется стереопсис. У насекомых тоже два глаза, а значит, у них тоже есть такая способность. При этом, поскольку мозг насекомых устроен гораздо проще человеческого, его гораздо легче изучать. Данные о том, как этот мозг обрабатывает зрительные сигналы, можно будет использовать для создания машинного стереоскопического зрения.
Ученые из Великобритании и Германии провели серию экспериментов с богомолами, чтобы выяснить, как устроена их зрительная нервная система. Обычно эти насекомые сидят на месте, дожидаясь, пока мимо них не пробежит кто-нибудь аппетитный, и молниеносно хватают его — для этого им нужно умение определять расстояние до своей жертвы.
Для эксперимента ученые использовали 17 особей богомолов, которым удалили кишечник, рот, вживили электроды в голову, а саму ее зафиксировали воском. Таким образом подготовленным к эксперименту богомолам, которые не могли вертеть головой, показывали на экране разные стимулы, а с помощью электродов проверяли, как на это реагируют нейроны в «зрительном центре».
Стимулы были разными, чтобы выявить разные нейроны. Сперва насекомым на мониторе показывали через цветные фильтры («очки») кружки разного цвета, каждому глазу — свой кружок. Это позволило контролировать, какой глаз в данный момент может видеть стимул. Эту технику ученые уже апробировали в своей работе 2018 года, где они впервые надели такие «очки» на насекомых.
Затем богомолам показывали диск, который, изображая жертву, двигался по спирали от края экрана к его центру. Это должно было показать, какие нейроны сигнализируют о том, что цель находится на оптимальной дистанции для броска, то есть в центре экрана. Наконец, богомолам показывали ряд из шести вертикальных полосок. Полоски были расположены так, чтобы крайние не были видны левым или правым глазом.
По итогам этих опытов ученые выявили четыре типа нейронов, которые принимают сигналы от разных фасеток глаза богомола, реагируют на определенный угол, под которым находится цель, и передают в мозг сигнал о том, что добыча там, где нужно.
Исследование показало, что система стереоскопического зрения богомолов в общем похожа на ту, которая работает в мозге у позвоночных животных, в том числе у человека. Отраженный от объектов свет попадает на разные участки сетчатки в зависимости от того, в какой части поля зрения эти объекты находятся. Эта информация передается в зрительную кору, где находятся нейроны, которые настроены на разные углы восприятия. Информация от этих нейронов и делает возможным наше 3D-зрение. Оказалось, что нервная система богомола в этой части устроена таким же образом.
Максим Абдулаев
