동물은 어둠 속에서 어떻게 보나요?

: By 룬드 대학교, Eric Warrant

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달이없는 밤에는 빛의 레벨이 100m 번 이상이 될 수 있습니다. 밝은 대낮보다 더 어둡다.. 그러나 우리는 거의 장님이고 어둠 속에서는 아주 힘이없는 동안 고양이는 먹이를 스토킹하고 있습니다. 우리의 발코니에서 꽃 사이에 나방이 날고 있습니다.

우리가 잠자는 동안 수백만의 다른 동물들은 생존을 위해 시각 시스템에 의지합니다. 깊은 바다의 영원한 어둠에 살고있는 동물들도 마찬가지입니다. 사실, 세계 동물의 압도적 인 다수가 주로 희미한 빛에서 활발합니다. 곤충의 경우, 눈의 눈과 뇌가 쌀알 크기보다 작은 상태에서 어떻게하면 탁월한 시각적 성능을 얻을 수 있습니까? 그들이 희미한 빛에서 잘 볼 수 있도록 진화 한 광학 및 신경 전략은 무엇입니까?

이 질문에 답하기 위해 우리는 야행성 곤충에 대한 우리의주의를 돌 렸습니다. 그들의 작은 시각적 시스템에도 불구하고, 야행성 곤충들은 희미한 빛에서도 놀랍도록 잘 보입니다. 최근 몇 년 동안 우리는 야행성 곤충이 장애물을 피하고 고정 할 수 있다는 것을 발견했습니다 비행 중, 색깔을 구별하다, 희미한 움직임을 감지하다, 시각적 랜드 마크와 그들이 귀환을 위해 사용한다.. 희미한 천계 양극화 패턴을 사용하여 스스로 방향을 잡을 수도 있습니다. 달에 의해 만들어진, 및의 별자리를 사용하여 탐색 별 하늘에.

대부분의 경우이 시각적 성능은 물리적으로 가능한 것을 거의 무시하는 것처럼 보입니다. 예를 들어, 야행성 중앙 아메리카 땀 꿀벌, Megalopta genalis가벼운 수준이 가장 낮을 때 단지 5 개의 광자 (빛 입자)를 작은 눈에 흡수합니다. 사라지는 작은 시각 신호. 그러나 밤에 죽은 사람들은 수확기에 밀집하고 얽힌 열대 우림을 항해 할 수 있으며 안전하게 포위 된 안쪽에 매달려있는 눈에 띄지 않는 비어있는 스틱 인 둥지로 안전하게 돌아갈 수 있습니다.

이런 종류의 수행이 가능한지 알아 내기 위해 최근에 야행성 hawkmoths를 연구하기 시작했습니다. 이 아름다운 곤충 - 무척추 동물 세계의 벌새들 -은 매끄럽고 빠르게 나는 나방이며 끊임없이 과즙이 많은 꽃을 바라보고 있습니다. 꽃이 발견되면, 나방이 그것의 앞을 가로 지르며, 입 모양의 관인 코를 사용하여 과즙을 빠져 나옵니다.

야행성 유럽 코끼리 hawkmoth, Deilephila elpenor, 깃털 분홍색과 초록색 비늘로 은폐 된 화려한 생물이며, 밤에 죽은 자의 모든 꿀을 수집합니다. 수년 전에 우리는이 나방이 야간에 색을 구분할 수 있다는 것을 발견했습니다. 야행성 동물 중 첫 번째 동물 그렇게하는 것으로 알려져있는.

그러나이 나방은 최근에 또 하나의 비밀을 드러냈다. 극도로 희미한 빛에서 잘 보는 데 사용하는 신경 트릭. 이 트릭은 다른 야행성 곤충들처럼 확실히 사용됩니다. 메갈 로프 타. 뇌의 시각 중심에서 신경 회로의 생리학을 연구함으로써 우리는 데일 필라 서로 다른 지점에서 수집 한 광자를 효과적으로 합쳐 희미한 빛을 안정적으로 볼 수 있습니다. 시공간.

시간이 지나면 이것은 희미한 빛으로 카메라의 셔터 시간을 늘리는 것과 비슷합니다. 셔터를 더 오랫동안 열어두면 더 많은 빛이 이미지 센서에 도달하고 더 밝은 이미지가 생성됩니다. 단점은 지나가는 차처럼 빠르게 움직이는 것은 해결되지 않을 것이고 곤충은 그것을 볼 수 없다는 것입니다.

신경 합계

공간에 광자를 더하기 위해 이미지 센서의 개별 픽셀을 모아 더 작지만 더 크고 (따라서 빛에 민감한) "수퍼 픽셀"을 만들 수 있습니다. 다시 말하지만,이 전략의 단점은 이미지가 더 밝아 지더라도 흐릿 해지고 미세한 공간 세부 사항이 사라진다는 것입니다. 그러나 야행성 동물이 어둠 속에서 보려고 갈증을 앓고있는 경우, 더 거칠고 느린 밝은 세상을 보는 능력은 아무 것도 보지 않는 것보다 낫습니다 (유일한 대안이 될 것입니다).

우리의 생리 학적 연구는 시간과 공간에서의 광자의 신경 적 합이 야행성에 대단히 유익하다는 것을 밝혀냈다. 데일 필라. 황혼에서부터 별빛 수준에 이르기까지 야간 광도에서는 총합이 크게 향상됩니다. 데일 필라희미한 빛에서 잘 볼 수있는 능력. 사실, 이러한 신경 메커니즘 덕분에, 데일 필라 그렇지 않으면 100 번 주변의 광도가 더 어두워 보일 수 있습니다. 합계의 장점은 너무 커서 다른 야행성 곤충들과 같이 메갈 로프 타, 희미한 빛에서도 잘 볼 수있는 가능성이 매우 높습니다.

야행성 곤충이 본 세계는 하루 종일 친척이 경험하는 것처럼 날카로 웠거나 잘 해결되지 않을 수 있습니다. 그러나 합계는 잠재적 인 동료를 탐지하고 가로 채고, 먹이를 찾고 붙잡고, 둥지를오고 내리고, 비행 중에 장애물을 협상 할만큼 충분히 밝음을 보장합니다. 이 능력이 없다면 나머지 우리만큼 눈이 어두워 질 것입니다.