V noci bez měsíce může být úroveň světla 100 miliónkrát nižší než za jasného denního světla. A pokud jsme ve tmě prakticky slepí a naprosto bezmocní, kočky docela úspěšně vystopují svou kořist a motýli se rozplývají mezi květy na našich balkonech. Zatímco spíme, miliony dalších zvířat se spoléhají na své vizuální systémy, aby přežily. Totéž lze říci pro zvířata, která žijí ve věčné temnotě hlubinného moře. A co víc, drtivá většina zvířat na světě je většinou aktivní v šeru. Jak se jim podaří použít takové silné vizuální vlastnosti, zejména hmyz, s malými očima a mozkem méně než zrnko rýže? Jaké optické a neurální strategie vyvinuli, aby dobře viděly v šeru?
Abychom na tyto otázky odpověděli, zaměřme svou pozornost na noční hmyz. Přes jejich slabé vizuální systémy, noční hmyz vidí dokonale v šeru. V posledních letech jsme zjistili, že noční hmyz se může během letu vyhýbat překážkám a překonávat je, rozlišovat barvy, detekovat slabé pohyby, učit se vizuální narážky a používat je k navádění. Mohou dokonce navigovat pomocí slabého obrázku hvězdné polarizace, kterou Měsíc vytváří a navigovat pomocí souhvězdí hvězd na obloze.
V mnoha případech se zdá, že toto vizuální představení přímo narušuje to, co je fyzicky možné. Například středoamerická noční včela Megalopta genalis absorbuje svými malými očima pouze pět fotonů, když jsou úrovně světla na jejich nejnižší, zcela nepolapitelný vizuální signál. A přesto, v hluboké noci, může procházet hustým a zamotaným deštným pralesem a zároveň hledat potravu a bezpečně se vrátit do svého hnízda - nenápadná vyhloubená hůlka zavěšená v podrostu.
Aby se zjistilo, jak je to možné, vědci začali studovat jestřábovité můry. Tyto krásné hmyzy - kolibříky světa bezobratlých - představují půvabné, rychle létající motýli, kteří neustále hledají květiny s nektarem. Jakmile je květina nalezena, můra se vznáší před ní a saje nektar skrz jeho ústní dutinu.
Evropská noční můra jestřábů Deilephila elpenor je krásné stvoření schované v peřích růžových a zelených stupnicích, které shromažďuje nektar uprostřed noci. Před několika lety vědci zjistili, že tento motýl dokáže rozeznat barvy v noci, první noční zvíře, které je pro něj známé.
Tento motýl nedávno odhalil další ze svých tajemství: nervové triky, které používá k vidění dobře ve velmi matném světle. Tyto triky jsou samozřejmě také používány jinými nočními hmyzy, jako je Megalopta. Studiem fyziologie nervových obvodů ve vizuálních centrech mozku vědci zjistili, že Deilephila může dobře vidět světlo v šeru, což efektivně stohuje fotony, které shromažďuje v různých bodech v prostoru a čase.
Je to trochu jako zvýšení rychlosti závěrky na fotoaparátu při slabém osvětlení. Pokud necháte závěrku otevřenou déle, více světla dosáhne obrazového senzoru a získá jasnější obraz. Nevýhodou je, že nic, co se rychle pohybuje - jako projíždějící auto - nedostane povolení, takže to hmyz neuvidí.
Propagační video:
Neurální sumace
Pro kombinování fotonů v prostoru lze jednotlivé pixely obrazového senzoru sloučit a vytvořit menší, ale větší „superpixely“. Nevýhodou této strategie je opět to, že i při vysokém jasu bude obraz rozmazaný a nebude mít ostré detaily. Ale pro noční zvíře, které se snaží žít ve tmě, být schopen vidět jasný, ale postrádající detail a pomalý svět bude lepší, než vůbec nic nevidět (a to je jediná alternativa).
Fyziologové ukázali, že nervové sčítání fotonů v čase a prostoru je mimořádně prospěšné pro noční deylephilu. Při jakékoli intenzitě nočního světla, od soumraku po hvězdy, sumace významně zvyšuje schopnost deilefilu dobře vidět v šeru. Ve skutečnosti díky těmto nervovým mechanismům mohou deilefily vidět ve stokrát stmívavějším světle, než by jinak. Výhody sčítání jsou tak velké, že i ostatní noční hmyz se s nimi při dobrém nočním vidění spolehnou.
Svět viděný nočním hmyzem nemusí být tak urážlivý nebo dobře vyřešený jako svět jejich aktivních denních příbuzných. Stohování však zajišťuje, že je dostatečně jasný, aby zachytil kořist, létal do hnízda a vyhnul se překážkám. Bez této schopnosti by byli stejně slepí jako my ostatní.
ILYA KHEL