Kontrast har en inverkan på den optokinetiska reflexen, vilket gör att vi tydligt kan uppfatta landskapet från ett tåg i rörelse. Forskare från Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) i München har nu visat att visuella egenskaper som modulerar denna förmåga är kodade i näthinnan.

När vi tittar ut genom fönstret på ett tåg i rörelse, våra ögonmuskler är ständigt i arbete, stabilisera blicken för att hålla det förbipasserande landskapet i fokus. Denna så kallade optokinetiska reflex tillåter oss att mäta den relativa hastigheten för den passerande scenen, och hjälper oss därmed att stabilisera de snabbt föränderliga bilderna på näthinnan – annars skulle vi uppfatta det som rör sig förbi oss bortom vagnsfönstret som en diffus oskärpa. Forskare under ledning av LMU -neurobiologen professor Hans Straka har nu experimentellt visat att visuella bildfunktioner i miljön spelar en viktig roll vid analys och bedömning av relativ rörelse. Särskilt, de finner att kontrastnivåerna bestämmer effektiviteten med vilken den förbipasserande paraden uppfattas av en rörlig observatör. Resultaten av den nya studien visas i Journal of Experimental Biology .

Alla ryggradsdjur visar optokinetiska reflexer, som är ansvariga för att finjustera de ofrivilliga rörelserna i ögonmusklerna, vilket i sin tur tillåter oss att troget stabilisera föremål när vi rör oss. Driften av detta optokinetiska system beror på snabb bearbetning av visuell information, och om förmågan att realistiskt uppskatta den relativa hastigheten för objekten i den förbipasserande scenen - under mycket varierande belysningsnivåer. För att undersöka hur visuella parametrar som bildmönster, ljusförhållanden och ljusstyrkakontraster ändrar denna kapacitet, Straka och hans kollegor vände sig till den afrikanska klogrodan Xenopus laevis, ett populärt modellsystem inom neurobiologi, och använde en högupplöst videokamera för att följa ögonrörelser i grodyngel. De avslöjade att när de konfronteras med ett stort fältmönster av prickar som rörde sig fram och tillbaka, grodyngelns ögon utförde rörelser med större amplitud när mönstret bestod av vita prickar på en svart bakgrund än när "färgschemat" var omvänt. Med andra ord, kontrastens polaritet hade ett markant inflytande på effektiviteten av uppfattningen av det rörliga mönstret. Strukturen av själva mönstret, å andra sidan, var irrelevant i detta sammanhang.

"Vi mätte sedan optiknervens aktivitet, som överför den visuella signalen från näthinnan till de visuella centra i hjärnan, "Säger Straka. "Resultaten avslöjade att skillnaden i effektiviteten av rörelseuppfattning är kodad på näthinnan:Vita prickar på en svart bakgrund genererar nervimpulshastigheter med högre amplitud än svarta prickar på en vit mark. , hjärnan är inte involverad i att göra denna distinktion. Den plockar helt enkelt upp impulsmönstren från näthinnan och för dem vidare till nerverna som styr ögonmusklerna. "Detta innebär att kvaliteten på miljörörelsen som kännetecknas av starkt upplysta strukturer mot en mörkare bakgrund - och därmed förmågan att spåra intressanta objekt - är större än den är i den omvända situationen, där mörka strukturer ses i en ljus miljö, " som Straka förklarar. "Vi blev mycket förvånade över att upptäcka denna skillnad. Det kan vara en återspegling av det faktum att grodyngel tillbringar sina liv i ett relativt grumligt medium, och livnär sig på föremål som är ljusare än dammvatten. Det kan därför vara en anpassning till deras livsstil."

Mogna grodor, å andra sidan, tenderar att simma närmare ytan och få sin mat vid eller ovanför den. Därav, LMU-teamet tror nu att ett mönster av svarta prickar mot en vit bakgrund sannolikt kommer att framkalla större ögonrörelser hos vuxen Xenopus. De är nu engagerade i att testa om den relativa effektiviteten av mönsterigenkänning - förmedlad av anslutningen av fotoreceptorerna i näthinnan - är omvänd under metamorfos när grodyngeln förvandlas till den mogna grodan. "Om den vuxna grodan faktiskt är bättre rustad att uppfatta mörka mönster mot en ljus bakgrund, som skulle bevisa att den relativa effektiviteten för olika sätt för mönsterigenkänning definieras av djurets levnadssätt", Avslutar Straka.