墨鱼伪装比以前想象的更复杂

马克斯·普朗克脑研究所和冲绳科学技术研究所的科学家们研究了普通墨鱼(Sepia officinalis) ——伪装大师——的伪装，作为皮肤图案空间中背景匹配的行为运动。他们的观察表明，乌贼的伪装系统具有高度的灵活性和适应性，为这一复杂的生理过程提供了新的见解。

“头足类动物的伪装包括将动物的外观与其基质相匹配，通常包含 2D 和 3D 成分，”来自马克斯普朗克脑研究所的资深作者 Gilles Laurent 博士及其同事说。

“虽然这两个组件在该领域技术上都是纹理，但‘纹理’一词通常仅适用于 3D 特征，例如由皮肤乳头收缩引起的。”

“我们研究了迷彩的二维特征，因此将它们称为皮肤图案，并将该过程称为图案匹配，”他们补充道。

“图案匹配并不包括对基材外观的忠实再现，而是包括视觉启动的统计估计和该外观的生成。”

“这些复杂的操作是由动物的大脑本能地执行的，这些动物的大脑在 5.5 亿多年前就与我们分道扬镳，远在大型大脑出现之前。”

“二维皮肤图案的生成依赖于一个运动系统，该系统控制着动物皮肤中嵌入的多达数百万个色素细胞(色素细胞)以及其他特殊细胞类型的扩张状态。”

“每个色素细胞的扩张状态取决于控制中央色素囊大小的径向肌肉阵列，因此取决于一到几个运动神经元的活动，这些运动神经元的树突和体细胞位于动物的中央大脑中。”

“因此，皮肤图案的产生是由解释复杂视觉场景的系统对数万个运动神经元进行适当协调和控制的结果。”

在他们的研究中，作者研究了普通墨鱼在自然和人工背景下的伪装行为，收集了超过 200,000 张图像，用于以单细胞分辨率绘制颜色变化过程。

这些地图的数据表明，每种模式都非常详细，相同的背景可能会产生多种不同的结果。

人们发现这些伪装途径涉及一种持续反馈的形式，最终的伪装是连续纠错步骤的产物，这表明该过程具有高度适应性，并且每次都不会遵循设定的路径。

这条规则的例外是在漂白过程中，这是一种防御机制，头足类动物为了应对威胁刺激而变得苍白。

据观察，这个过程是快速而直接的，一旦威胁撤回，对最初伪装的记忆就会再次表达出来。

该团队的研究结果为了解这些生存机制相互作用的方式以及如何在细胞水平上实现复杂的颜色匹配过程提供了宝贵的见解。

“与伪装不同，漂白是快速而直接的，这表明它使用了不同的、可重复的控制系统，”合著者、马克斯·普朗克脑研究所的博士后研究员多米尼克·埃文斯博士说。

“乌贼经常会超出其目标皮肤模式，暂停，然后回来，”第一作者、马克斯·普朗克脑研究所的研究生 Theodosia Woo 说。

“换句话说，乌贼不会简单地检测背景并直接进入设定的模式，相反，它们很可能不断收到有关其皮肤模式的反馈，并用它来调整它们的伪装。”

“他们到底是如何接收反馈的——他们是否用眼睛，或者他们是否能感觉到每个色素细胞周围肌肉的收缩程度——我们还不知道。”

该研究发表在《自然》杂志上。