哈佛大学的研究人员已经证明,跳蛛能够区分有生命和无生命的物体——这种能力以前只在人类和其他脊椎动物身上发现过。
利用专门的跑步机系统和光点显示动画,科学家们发现蜘蛛可以识别生物体的视觉运动,或生物运动。阅读这些视觉线索的能力使人,甚至婴儿,可以通过另一种生物的身体运动来发现它。许多动物都有同样的能力,这种能力在进化上很古老,因为它在脊椎动物中广泛存在。
哈佛大学研究小组的这项研究被认为是无脊椎动物生物运动识别的首次证明,提出了关于这种能力的进化史和复杂视觉处理的关键问题。研究人员在本月发表于《公共科学图书馆》(PLOS)的论文中写道,这一发现“开启了一种可能性,即这种机制可能在动物王国广泛存在,但不一定与社会性有关。”
这项研究是由约翰·哈佛大学杰出科学研究员Paul Shamble实验室的科学家们撰写的。Massimo De Agrò之前是该实验室的博士后研究员,他领导了这个项目,与共同作者Daniela C. Rößler合作,Daniela C. Rößler也是前博士后,Kris Kim目前是Shamble实验室的研究员。
研究人员选择跳蛛来测试生物动作线索,因为这种有8只眼睛的动物是所有节肢动物中视觉最熟练的。
研究小组将这种蜘蛛(一种叫做半潜雌蛛的蜘蛛)放入强制选择实验中。他们把这些动物悬挂在一个球形跑步机上,这样它们的腿就可以接触到跑步机上。每只蜘蛛都被保持在一个固定的位置,只有它的腿可以移动,将它的预定方向转移到由压缩空气流驱动的球体上。
(友好的免责声明:在实验中没有蜘蛛受到伤害,所有的蜘蛛都被放回了它们被捕获的地方。)
一旦就位,向蜘蛛展示两个动画作为刺激,每个动画由十几个小灯(或点)连接到另一只蜘蛛的关键关节上。身体本身是看不见的,但数字点给出了身体的轮廓和一个生命体的印象。以人类为例,观察人员只需在身体的主要关节上标出大约11个点,就能正确地识别出它是另一个人。
对于蜘蛛来说,展示是跟随另一只蜘蛛行走的动作。大多数展览给人的印象都是活生生的动物。有些展览比其他展览更不真实,而有一个展览是随机的,没有给人留下有生命的印象。
当研究人员观察蜘蛛的反应时,他们注意到,这些动物对不同的光点显示的反应是旋转并直接面对它们,这表明蜘蛛能够识别生物动作。令人好奇的是,研究小组发现,当这是选择的一部分时,蜘蛛更喜欢朝着随机显示的方向旋转。研究人员最初认为,他们将更多地转向模拟另一种蜘蛛和可能的危险,但这种行为在跳跃蜘蛛以及它们的第二双眼睛如何解码信息的背景下是有意义的。
“第二只眼睛看到生物运动的点光显示,它们已经能理解它,而其他随机运动很奇怪,它们不知道那里有什么,”De Agrò说。
科学家们希望研究其他无脊椎动物的生物动作识别,包括软体动物。De Agrò说,这项研究可以让人们更好地理解这些生物是如何感知世界的。
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