U noći bez mjeseca, razina svjetla može biti 100 milijuna puta niža nego na jakom dnevnom svjetlu. A ako smo praktički slijepi i potpuno bespomoćni u mraku, mačke prilično uspješno pronalaze plijen, a leptiri spretno lepršaju između cvijeća na našim balkonima. Dok spavamo, milijuni drugih životinja oslanjaju se na svoj vizualni sustav kako bi preživjeli. Isto se može reći za životinje koje žive u vječnoj tami dubokog mora. Štoviše, velika većina životinja na svijetu većinom je aktivna pri slabom svjetlu. Kako uspijevaju koristiti tako snažne vizualne karakteristike, posebno insekte, svojim sitnim očima i mozgom manje od zrna riže? Koje su optičke i neuronske strategije razvile da vide dobro pri slabom svjetlu?
Da bismo odgovorili na ta pitanja, skrenimo pozornost na noćne insekte. Unatoč smanjenom vizualnom sustavu, noćni insekti savršeno vide pri slabom svjetlu. Posljednjih godina otkrili smo da noćni insekti mogu izbjeći i zaključati se na prepreke tijekom leta, razlikovati boje, prepoznati slabašne pokrete, naučiti vizualne znakove i koristiti ih za navođenje u kući. Oni čak mogu navigirati koristeći blijedu sliku zvjezdaste polarizacije koju Mjesec stvara i navigirati koristeći zviježđe zvijezda na nebu.
U mnogim slučajevima ova vizualna izvedba djeluje potpuno moteće u odnosu na fizički moguće. Primjerice, srednjoamerička noćna pčela, Megalopta genalis, svojim sićušnim očima apsorbira samo pet fotona kad su razine svjetlosti na najnižim razinama - potpuno neuhvatljiv vizualni signal. Pa ipak, u dubokoj noći može se kretati po gustim i zapetljanim prašumama dok se hrane i sigurno se vraća u svoje gnijezdo - neupadljiv šupljikavi štap visi u grmlju.
Da bi saznali kako je to uopće moguće, znanstvenici su počeli proučavati sokolov moljac. Ovi divni insekti - kolibri beskralježnjaka predstavljeni su gracioznim, brzo letećim leptirima, koji neprestano traže cvijeće s nektarom. Jednom kada se cvijet nađe, moljac lebdi ispred njega usisavajući nektar kroz svoj proboscis, oralnu cjevčicu.
Europski noćni sokol moljac Deilephila elpenor prekrasno je stvorenje koje se skriva u perastoj ružičastoj i zelenoj ljuskici, skupljajući nektar usred noći. Prije nekoliko godina, znanstvenici su otkrili da ovaj leptir može razlikovati boje noću, prva noćna životinja poznata po tome.
Ovaj leptir nedavno je otkrio još jednu svoju tajnu: neuronske trikove koje koristi da dobro vidi u vrlo prigušenom svjetlu. Ove trikove naravno koriste i drugi noćni insekti poput Megalopta. Proučavajući fiziologiju živčanih krugova u vizualnim centrima mozga, znanstvenici su otkrili da Deilephila može dobro vidjeti pri slabom svjetlu, učinkovito slažući fotone koje sakuplja u različitim točkama u prostoru i vremenu.
To je malo poput povećanja brzine zatvarača na kameri pri slabom svjetlu. Ako pustite zatvarač duže otvoren, više će svjetla doprijeti do senzora slike i dobiti svjetliju sliku. Loša strana je da sve što se brzo kreće - poput automobila u prolazu - neće dobiti dozvolu, pa ga insekt neće vidjeti.
Promotivni video:
Neuralno zbrajanje
Za kombiniranje fotona u prostoru mogu se skupiti pojedinačni pikseli slikovnog senzora kako bi se stvorili manji, ali veći "superpikseli". Opet, nedostatak ove strategije je u tome što će slika i pri visokoj svjetlini biti mutna i nedostaje oštrih detalja. No, za noćnu životinju koja pokušava živjeti u mraku biti će sposobnije vidjeti svijetli, ali lišeni detalja i spor svijet, nego što uopće ne vide ništa (a ovo je jedina alternativa).
Fiziolozi su pokazali da je neuronska sumacija fotona u vremenu i prostoru izuzetno korisna za noćnu deylefilu. Pri bilo kojem intenzitetu noćne svjetlosti, od sumraka do zvijezda, zbrajanje značajno povećava sposobnost deilefila da dobro vidi pri slabom svjetlu. U stvari, zahvaljujući tim neuronskim mehanizmima, deilefile mogu vidjeti u 100 puta svjetlijoj svjetlosti nego što bi inače. Prednosti sumacije su tako velike da se i drugi noćni insekti, vjerojatno, oslanjaju na njega za dobar noćni vid.
Svijet viđen od noćnih insekata možda nije tako bujan ili dobro riješen kao onaj koji imaju njihovi aktivni dnevnici. Ali slaganje osigurava da je dovoljno svijetlo da presretne plijen, leti do gnijezda i izbjegne prepreke. Bez ove sposobnosti bili bi slijepi kao i svi mi.
ILYA KHEL