2月 22, 2024

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新しいカメラ システムにより、鳥やミツバチの目を通して世界を見ることができます

新しいカメラ システムにより、鳥やミツバチの目を通して世界を見ることができます

新しいカメラ システムとソフトウェア パッケージにより、研究者や映画製作者は動物のビデオを撮影できるようになります。 クレジット: Vasas et al.、2024。

人間の認識とは異なることが多い、動物が世界をどのように認識しているのか疑問に思わない人はいないでしょうか。 科学者、写真家、映画製作者などが、ミツバチが受粉のために熟した花を狩るときに見る色を再現しようと試みるさまざまな方法があります。 によれば、学際的なチームが、照明条件に関して既存のシステムよりも高速かつ柔軟な革新的なカメラ システムを開発し、自然の生息地で動物の動画を撮影できるようになったという。 新しい用紙 PLoS Biology誌に掲載されました。

「私たちは長い間、動物が世界をどのように見ているかに魅了されてきました。感覚生態学の新しい技術により、動物にとって静止した風景がどのように見えるかを推測できるようになりました。」 共著者ダニエル・ハンリー氏はこう語った。、バージニア州フェアファックスにあるジョージ・メイソン大学の生物学者。 「しかし、動物は移動する対象に関して重要な決定を下すことがよくあります(例:食物の検出、潜在的な配偶者の表示の評価など)。ここでは、生態学者や映画制作者向けに、色を捕捉して表示できるハードウェアおよびソフトウェアのツールを提供しています。動物は「動いている」と認識します。

Hanley 氏とその共著者らによると、さまざまな動物種は、それぞれの動物特有の環境ニーズに応じて、紫外線から赤外線までの幅広い波長に感受性を示す独自の光受容体のセットを持っています。 一部の動物は偏光を検出することさえできます。 したがって、種ごとに色の認識は少しずつ異なります。 たとえば、ミツバチや鳥は、人間の目には見えない紫外線に敏感です。 「私たちの目も市販のカメラもそのような光の変化を捉えることができないため、広範囲の視野は未解明のままである」と著者らは書いている。 「これにより、動物の視覚の疑似カラー画像が強力かつ説得力のあるものになります。」

しかし、著者らは、現在の疑似カラー画像を生成する技術では、動物が移動中に見る色を識別できないと強調している。これは、色の出現や信号の検出を通じて、さまざまな動物がどのようにコミュニケーションし、周囲の世界をナビゲートするかに動きが重要であるため、これが重要な要素であるためである。 。 たとえば、従来の分光測光法は、体から反射された光に依存して、特定の動物の光受容体がその光をどのように処理するかを推定しますが、これは時間のかかる方法であり、多くの空間的および時間的情報が失われます。

4 つの異なる動物の目から見た孔雀の羽: (a) 孔雀。 (b) 人間。 (c) ミツバチ。 (d) 犬。 クレジット: Vasas et al.、2024。

マルチスペクトル イメージングでは、さまざまな波長 (紫外線や赤外線を含む) にわたる一連の画像を取得し、それらをさまざまなカラー チャネルに組み合わせて、カメラに依存しないカラー測定値を抽出します。 この方法は、解像度を犠牲にしてより良い空間情報を得ることができ、たとえば動物の信号を研究するのに適していますが、静止した物体でのみ機能するため、時間情報は利用できません。

「動物は影を落としたり光を生成したりする複雑な形状から信号を送受信する」ため、これは欠点であると研究者らは書いている。 「これらの信号は、絶えず変化する照明や有利な場所の下で変化します。背景、照明、および動的信号の間のこの相互作用に関する情報はほとんどありません。しかし、自由生活者による色の使用方法、つまり知覚方法の重要な側面を構成しています。」自然環境の生物。」

そこでハンリー氏らは、動物の高解像度ビデオを作成できるカメラ システムの開発に着手しました。これは、動物が自然環境で見るときと同様に、視覚信号の複雑さを完全に捉えるものです。 彼らは、マルチスペクトル イメージングの既存の方法を新しいハードウェアおよびソフトウェア設計と組み合わせました。 カメラは 4 つのカラー チャネル (青、緑、赤、紫外線) で同時にビデオを記録します。 このデータが「知覚ユニット」に処理されると、動物が持つ光受容体についての私たちの知識に基づいて、さまざまな動物が色のついた景色をどのように認識するかを示す正確なビデオが得られます。 チームのシステムは、最大 92% の精度で触覚の色を予測します。 カメラは市販されており、ソフトウェアはオープンソースであるため、他の人が自由に使用したり、その上に構築したりできます。

この記事の冒頭にあるビデオは、仲間のミツバチが餌を探したり、花をめぐって交流したり(喧嘩さえも)観察するときにミツバチが見る色を示しています。これは、自然環境における行動を捉えるカメラ システムの能力の一例です。 以下はハンリー選手がフィールド上でUVカット日焼け止めを塗っている様子です。 その明るい色の皮膚は、「皮膚の反射率が波長が長くなると徐々に増加するため」、人間の視覚やミツバチの疑似色視覚とほぼ同じように見えると研究者らは書いている。

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