蜜蜂与视觉错觉:一个跨物种的研究

作者: Scarlett Howard & Adrian Dyer

来源: https://www.sciencealert.com/researchers-have-discovered-that-honeybees-see-visual-illusions-like-humans-do

发布日期: 2017-11-28 10:12:17

研究表明,蜜蜂和人类类似,也能看到和尺寸有关的视觉错觉,这一发现有助于理解不同物种视觉错觉的演变。实验通过不同条件下的蜜蜂行为,揭示了视觉错觉的产生可能受观测环境的影响。

蜜蜂引路?别提了,它们在蓝黑白金裙子面前也可能傻傻分不清!当一个人遥望远处的摩天大楼时,高楼看起来其实并没有实际中的那么高大。其实这是一种错觉,我们之所以知道那是高楼,是因为我们可以通过它周围的环境信息对比得出这个结果。我们的研究表明,蜜蜂和人类类似,也看到了和尺寸有关的视觉错觉。是否能产生尺寸错觉,取决于被观测对象是以何种形式呈现的。

这些新的结果可以帮助我们理解,随着时间的推移,不同物种的视觉错觉是如何演变的。

人类能产生很多种错觉,如形状错觉,长度错觉,大小错觉,甚至是颜色错觉(还记得那件蓝黑白金裙子吗?)。物体周围的图形或线段会改变人类大脑对这些物体的看法。视觉错误是人类自身的感知错误,但正是这些感知错误使得人类更容易处理某些非常复杂的视觉信息。我们人类看到的最强烈的几何错觉之一就是尺寸错觉,称为艾宾浩斯错觉。

有趣的是,诸如宽吻海豚、凉亭鸟、家养小鸡和红尾鱼等生物也出现了和人类相似的视觉错觉。然而,像鸽子、狗和矮脚鸡等物种看到了和人类相反的错觉,狒狒根本看不到错觉。为了了解为什么不同的物种会产生不同的大小错觉,以及拥有微型大脑的昆虫是否会产生大小错觉,我们用蜜蜂设计了一个实验。

有些物种产生了和人类类似的错觉,有些物种却是相反的,为什么狒狒在看到艾宾浩斯的那张图片不会产生错觉呢?

为什么鸽子和狗会产生和人类相反的错觉呢?我们的团队决定研究那些在过去表明此结果的实验方法。当对狒狒、鸽子、狗和矮脚鸡进行实验测试时,他们从一定距离或被迫近距离观看这些能产生错觉的图片。例如,狗必须用鼻子接触正确的选项,鸟儿必须啄正确的选项,这意味着它们必须非常近距离的观看这些图片。对于狒狒而言,它只能在一定距离观看这些图片,因为它无法离屏幕太近。

有了这些前人的研究基础,我们决定用两个实验装置来研究蜜蜂的行为:一个自由飞行的装置,蜜蜂可以自由飞行,进而选择它与图片的距离,最后做出决定。一个限制观看装置,蜜蜂只能在固定的距离观看图片并做出决定。要知道蜜蜂是否会产生大小错觉,我们就要想办法让它们对这些图片产生反应。

我们将蜜蜂分成两个组,训练了其中一组蜜蜂,让它们总是选择方形白色背景上较大的黑色方块,另一组蜜蜂总是选择方形白色背景上较小的黑色方块。当蜜蜂学会了选择更大或者更小尺寸的方形图案后,我们更换了图案的大小,试图引发视觉错觉(类似于德勃夫大小错觉)。

我们上文提到的两个装置进行了实验,在第二个装置中,蜜蜂不能自由飞行。找到了!训练条件解释了为什么不同的动物会产生不同的错觉。蜜蜂在不受限制的观察条件下感受到了错觉,而在限制观察条件中的蜜蜂却没有产生大小错觉。现在,我们感兴趣的是,过去的一些研究得出的结果是否是实验条件造成的:可能有更多甚至是所有的动物都可以和人类一样产生大小错觉,而这取决于他们产生错觉时的环境。

视觉错觉是非常有用的,因为它们允许我们通过使用周围环境作为提示来处理具有多种信息的复杂场景。由于有很多不同的生物都产生了大小错觉,因此了解它的工作原理可以帮助我们更多地了解视觉本身是如何演变的。为什么人类和蜜蜂这两个不同的物种都能产生大小错觉呢?有人解释说,很早之前的祖先就有了这种能力,而且这种能力在整个进化的过程中都得到了保留。然而,更可能的情况是,视觉错觉的演变是由趋同演化引起的。

当不同的物种都进化出能感知错觉的能力时,就会发生这样的结果。

蜜蜂在自由飞行的环境中感知尺寸错觉的能力也对花的进化产生了影响。花可以利用蜜蜂的这种错觉能力,使花蜜区域变得更加具有吸引力。一种名为 Wurmbea 的花就具有这种错觉特性,例如不同大小的花朵,其图案与艾宾浩斯错觉和德勃夫大小错觉类似。我们从该研究中可以学到:合理利用观测物周围的环境,也许就是另一番境界。在研究人类或者其他动物的视觉时,这一点是非常重要的。

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