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3D 眼鏡研究揭墨魚擁立體視覺 可判斷移動中獵物深淺距離

2020/1/9 — 18:58

墨魚 (Sepia officinalis) 的眼睛結構與人眼完全不同,使用的視覺機制亦可能有異,但最新刊於《科學進展》的研究顯示,牠們的立體視覺可能與人類非常相似,能以之判斷到移動中獵物的距離。

領導是次研究的劍橋大學神經學家 Rachael Feord 表示,研究幫助學界進一步了解了不同神經系統如何發展出解決相同問題的方法。

墨魚在動物界中有最奇怪的眼睛:牠們只有一種感光細胞只能看到黑白影像,但牠們有獨特的 W 形瞳孔,以與有脊椎動物完全不同的方式感知顏色。當我們聚焦時,晶狀體 (lens) 形狀會改變,從而看清楚眼前物件;墨魚卻會以改變晶狀體位置來聚焦。另外,墨魚的眼睛朝是在兩側以相反方向產生 360 度視野,人類的眼睛則只向前方,視野角度較窄。

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就算不與人類比較,墨魚與其他頭足綱 (cephalopod) 成員有不同,例如其他成員無法向前旋轉眼睛,不能以立體視覺感知深淺度。另外一些墨魚的視網膜上有凸起物,可根據物體從焦點進出的速度來判斷距離。種種證據都顯示墨魚可能有與類似人類的立體視覺。

為找出答案,團隊在 14 條墨魚兩眼之間黏上魔術貼,容許研究人員固定和取下黏上的 3D 眼鏡。然後,團隊訓練墨魚在戴著眼鏡時用觸手獵食。

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墨魚身處的缸被放置在電腦屏幕前面,屏幕會顯示兩隻不同顏色的蝦正在移動的圖像,經 3D 眼鏡見到的圖像一個顯示在屏幕前面,另一個則在後面。如果墨魚有使用立體視覺,牠們會在圖像偏移位置處展開攻擊,而這正是團隊所見到的情況。

有參與研究的明尼蘇達大學感官神經生物學家 Trevor Wardill 指,墨魚對偏移圖像的反應清楚顯示牠們有使用立體視覺。他補充當墨魚只有一隻眼可看到蝦時,意味不可能有立體定位,墨魚需要更長時間才能定好自己的位置;當兩隻眼睛都可看到蝦時,墨魚已使用立體視覺,在捕獵時可更快做出決定。

發現亦使墨魚成為第二種已知可用立體視覺來感知距離的無脊椎動物。此前有英國學者顯示螳螂也有類似距離感知能力發現也同樣以 3D 眼鏡找到。然而,螳螂立體視覺與人類的很不同:即使靜止不動,我們也可以知道環境中物件的深淺度,但螳螂只感知到移動中的事物於場景之中的深淺。

現時團隊未清楚墨魚所用立體視覺的機制,但很有可能是與其大腦構造有關。有參與研究的加州大學戴維斯分校神經科學家 Paloma Gonzalez-Bellido 指,墨魚眼睛與人類相似,但其腦部的分區則與人類完全不同,牠們似乎無處理視覺訊息的枕葉 (occipital lobe) ,而團隊的數據顯示墨魚腦部有一個區域可比較左右眼見到的圖像,並處理當中的差異。

來源:
Science Alert, Scientists Put Tiny 3D Glasses on Cuttlefish to Find Out How They See, 9 January 2020

報告:
Feord, R.C., Sumner, M.E., Pusdekar, S. & et al. (2020). Cuttlefish use stereopsis to strike at prey. Science Advances 8 Jan 2020: Vol. 6, no. 2, eaay6036. DOI: 10.1126/sciadv.aay6036

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

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