Команда доктора Кристофера Шнайтмана и профессора Дирка Райффа из Фрайбургского университета представила свою теорию, объясняющую феномен цветного зрения насекомых, в научном журнале Current Biology.
Цветовое зрение позволяет различать визуальные стимулы на основе спектральных свойств, независимо от их интенсивности. Это улучшает сегментацию изображения и облегчает идентификацию объектов. На уровне вычислений нейронных цепей для цветового зрения требуется минимум два типа фоторецепторов с разной спектральной чувствительностью для сравнения их сигналов. Нейроны, выполняющие такие сравнения, возбуждаются одними типами фоторецепторов и подавляются другими. Возникающие реакции оппонентов цвета с повышенной или пониженной активностью на стимулы различной длины волны являются отличительной чертой цветового зрения. Их спектральные, пространственные и временные характеристики обычно становятся тем сложнее, чем глубже обрабатывается визуальная информация — от фоторецепторов к низлежащим нейронам и высшим мозговым центрам.
Как насекомые определяют цвет: любопытное исследование
Великолепная способность насекомых различать цветы, в том числе и по цвету, имеет решающее значение для функционирования многих экосистем, но ученые до сих пор не понимали, как крошечный мозг насекомых выполняет сложную задачу цветового зрения
Команда Фрайбурга использовала для исследований плодовых мух (Drosophila melanogaster) и метод оптической записи функциональной 2-фотонной лазерной сканирующей микроскопии в сочетании с генетическими методами. Было обнаружено, что некоторые нейроны, а именно нейроны типа Dm8, возбуждаются светом в диапазоне длин волн от синего до зеленого и подавляются светом в ультрафиолетовом диапазоне. Вопреки предыдущим предположениям, эти нейроны получают противоположные сигналы от всех пяти основных классов фоторецепторов в глазу дрозофилы. Помимо видов адаптации, специфичных для насекомых, эти данные показывают, что фундаментальные принципы обработки нейронной информации, лежащие в основе определения цвета, разделяют мух и высших позвоночных.
После внимательного изучения задействованных нейронных цепей, обнаружились новые удивительные результаты. Класс фоторецепторов, который чувствителен преимущественно к синему и зеленому диапазону длин волн, передает свою информацию через неизвестный сигнальный механизм, который еще предстоит изучить. Кроме того, ученые обнаружили, что нейронные связи системы движения глаз передают сигналы от фоторецепторов с очень широкой спектральной чувствительностью к нейронам Dm8.
«Это неожиданное открытие показывает, что нейронные цепи, отвечающие за восприятие цвета и двигательной функции пересекаются и взаимодействуют гораздо больше, чем считалось ранее.» - объясняет автор исследования Мануэль Паньи. «Последующие исследования могут дать новое и неожиданное понимание функции мозга насекомых».