Крысы двигают глазами в противоположных направлениях, чтобы следить за воздушным пространством над собой

Учёные из Института биологической кибернетики Макса Планка в Тюбингене с помощью миниатюрных высокоскоростных камер и трекинга поведения обнаружили, что крысы при беге двигают глазами в противоположных направлениях как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. Каждый глаз движется по-разному в зависимости от изменения положения головы животного.

Анализ поля зрения обоих глаз показал, что эти движения исключают возможность слияния визуальной информации в единое изображение, как у людей. Вместо этого глаза движутся так, чтобы пространство над животным постоянно находилось в поле зрения — вероятно, адаптация для защиты от хищных птиц в естественной среде.

Конфликтующие требования зрения

Как и у многих млекопитающих, глаза у крыс расположены по бокам головы. Это обеспечивает очень широкое поле зрения для обнаружения хищников. Однако для трёхмерного зрения необходимо перекрытие полей зрения двух глаз. Таким образом, зрительная система этих животных должна одновременно удовлетворять двум конфликтующим требованиям: максимальному обзору и детальному бинокулярному зрению.

Методика исследования

Впервые учёные наблюдали и охарактеризовали движения глаз свободно перемещающихся крыс. Они закрепили на головах животных миниатюрные камеры весом около одного грамма, которые с высокой точностью записывали молниеносные движения глаз. Также использовался новый метод измерения положения и направления головы, позволивший реконструировать точную линию взгляда крыс в любой момент времени.

Неожиданные результаты

Результаты стали полной неожиданностью. Хотя крысы обрабатывают визуальную информацию через очень похожие мозговые пути, что и другие млекопитающие, их глаза движутся совершенно иначе.

«У людей глаза движутся очень стереотипно как для компенсации движений головы, так и для осмотра вокруг. Оба наших глаза движутся вместе и всегда следят за одним объектом. У крыс же глаза, как правило, движутся в противоположных направлениях», — объясняет Джейсон Керр.

Зависимость от положения головы

В серии поведенческих экспериментов нейробиологи также обнаружили, что движения глаз в значительной степени зависят от положения головы животного.

«Когда голова направлена вниз, глаза движутся назад, от кончика носа. Когда крыса поднимает голову, глаза смотрят вперёд: косоглазят, так сказать. Если животное наклоняет голову набок, глаз на нижней стороне движется вверх, а другой глаз — вниз», — говорит Джейсон Керр.

Последствия для зрения

У людей направление взгляда глаз должно быть точно согласовано, иначе объект нельзя зафиксировать. Отклонение менее одного градуса поля зрения достаточно, чтобы вызвать двоение в глазах.

У крыс противоположные движения глаз означают, что линия зрения варьируется до 40 градусов в горизонтальной плоскости и до 60 градусов в вертикальной плоскости. Следствие этих необычных движений — независимо от энергичных движений головы во всех плоскостях, движения глаз всегда таковы, что область над животным постоянно находится в поле зрения обоих глаз одновременно. Это не происходит ни в какой другой области поля зрения крысы.

Адаптация к условиям жизни

Эти необычные движения глаз, по-видимому, являются способом адаптации зрительной системы к условиям жизни животных, учитывая, что на них охотятся многочисленные виды птиц. Хотя наблюдаемые движения глаз предотвращают слияние двух полей зрения, учёные полагают, что постоянная видимость в направлении потенциальных воздушных атак резко увеличивает шансы животных на выживание.