Un nuovo sistema di telecamere ci permette di vedere il mondo attraverso gli occhi degli uccelli e delle api

Chi non si è chiesto come gli animali percepiscono il mondo, che spesso è diverso da come lo percepiscono gli esseri umani? Esistono vari modi in cui scienziati, fotografi, registi e altri tentano di ricostruire i colori che un'ape vede mentre caccia un fiore maturo per l'impollinazione. Ora un team multidisciplinare ha sviluppato un innovativo sistema di telecamere che è più veloce e più flessibile in termini di condizioni di illuminazione rispetto ai sistemi esistenti, permettendogli di catturare immagini in movimento di animali nel loro habitat naturale, secondo Nuova carta Pubblicato sulla rivista PLoS Biology.

“Siamo stati a lungo affascinati dal modo in cui gli animali vedono il mondo. Le nuove tecniche di ecologia sensoriale ci permettono di dedurre come potrebbero apparire le scene statiche a un animale.” ha detto il coautore Daniel Hanley, biologo della George Mason University di Fairfax, Virginia. “Tuttavia, gli animali spesso prendono decisioni critiche sullo spostamento dei bersagli (ad esempio, rilevamento di prodotti alimentari, valutazione dell'aspetto di un potenziale compagno, ecc.). Qui forniamo strumenti hardware e software per ecologisti e registi in grado di catturare e visualizzare i colori che gli animali percepiscono.” In movimento.”

Secondo Hanley e i suoi coautori, diverse specie animali hanno serie uniche di fotorecettori sensibili a un’ampia gamma di lunghezze d’onda, dall’ultravioletto all’infrarosso, a seconda delle specifiche esigenze ambientali di ciascun animale. Alcuni animali possono persino rilevare la luce polarizzata. Quindi ogni specie percepirà il colore in modo leggermente diverso. Ad esempio, le api e gli uccelli sono sensibili alle radiazioni ultraviolette, invisibili all’occhio umano. “Poiché né i nostri occhi né le fotocamere commerciali catturano tali variazioni di luce, ampie fasce di campi visivi rimangono inesplorate”, hanno scritto gli autori. “Ciò rende le immagini in falsi colori della visione animale potenti e convincenti.”

Tuttavia, gli autori sottolineano che le attuali tecniche per produrre immagini in falsi colori non sono in grado di identificare i colori che gli animali vedono mentre si muovono, un fattore importante perché il movimento è cruciale per il modo in cui i diversi animali comunicano e navigano nel mondo che li circonda attraverso la comparsa di colori e il rilevamento di segnali. . Ad esempio, la spettrofotometria tradizionale si basa sulla luce riflessa dal corpo per stimare come i fotorecettori di un dato animale elaborano quella luce, ma è un metodo che richiede tempo e molte informazioni spaziali e temporali vengono perse.

L'imaging multispettrale acquisisce una serie di immagini su diverse lunghezze d'onda (inclusi ultravioletti e infrarossi) e le combina in diversi canali di colore per estrarre misurazioni del colore indipendenti dalla fotocamera. Questo metodo baratta una certa risoluzione con una migliore informazione spaziale ed è adatto, ad esempio, per studiare i segnali degli animali, ma funziona solo su oggetti stazionari, quindi le informazioni temporali non sono disponibili.

Questo è uno svantaggio perché “gli animali forniscono e ricevono segnali da forme complesse che proiettano ombre e generano luce”, hanno scritto i ricercatori. “Questi segnali variano in base all'illuminazione e ai punti di osservazione in continua evoluzione. Le informazioni su questa interazione tra sfondo, illuminazione e segnali dinamici sono scarse. Tuttavia, costituisce un aspetto critico del modo in cui i colori vengono utilizzati, e quindi percepiti, da chi vive liberamente. organismi in ambienti naturali”.

Quindi Hanley e i suoi colleghi hanno deciso di sviluppare un sistema di telecamere in grado di produrre video ad alta risoluzione di animali, che catturano l'intera complessità dei segnali visivi come un animale li vedrebbe in un ambiente naturale. Hanno combinato i metodi esistenti di imaging multispettrale con nuovi progetti hardware e software. La fotocamera registra video simultaneamente in quattro canali di colore (blu, verde, rosso e ultravioletto). Una volta che questi dati vengono elaborati in “unità percettive”, il risultato è un video accurato di come diversi animali percepiscono una scena colorata, in base a ciò che sappiamo dei fotorecettori che possiedono. Il sistema del team prevede i colori percepiti con una precisione fino al 92%. Le fotocamere sono disponibili in commercio e il software è open source, quindi altri possono utilizzarlo liberamente e svilupparlo.

Il video all'inizio di questo articolo mostra i colori visti dalle api mellifere mentre osservano le altre api alla ricerca di cibo e interagiscono (anche combattendo) sui fiori: un esempio della capacità di un sistema di telecamere di catturare il comportamento in un ambiente naturale. Sotto, Hanley applica una protezione solare che blocca i raggi UV sul campo. La sua pelle chiara appare più o meno simile alla visione umana e alla visione dei falsi colori delle api “perché la riflettanza della pelle aumenta gradualmente a lunghezze d'onda più lunghe”, hanno scritto i ricercatori.