一只蝴蝶穿过一只鸟的眼睛。来源:维拉·瓦萨斯等人发表在《公共科学图书馆生物学》第22卷第1期的文章
人类眼中的彩虹与蜜蜂或斑胸草雀眼中的彩虹不同。这是因为这些动物能看到我们人类根本看不到的颜色。现在，科学家们已经开发出一种新的视频记录和分析技术，以便更好地了解其他物种眼中的世界。1月23日发表在《公共科学图书馆·生物学》(PLOSBiology)上的一项研究描述了这种准确且相对便宜的方法，它已经为生物学家提供了关于不同物种生活的惊人发现。
人类的眼睛有三种视锥细胞。这三种光感受器通常检测红、绿、蓝波长的光，这些光在波长从纳米到纳米的光谱中组合成数百万种不同的颜色——我们称之为“可见光”。然而，有些动物可以看到更高频率的光，称为紫外线或UV光。大多数鸟类、蜜蜂、爬行动物和某些硬骨鱼都有这种能力。
但是很难通过这些动物的眼睛来记录这个移动的世界。为了捕捉如此大范围的光线，相机必须牺牲视觉细节。科学家可以将多台不同波长或不同性质的相机拍摄的高分辨率照片组合在一起。他们也可以使用分光光度法，这是一种依靠专门的实验室设备对单个物体进行多种不同测量的方法。然而，这两种方法都是耗时的，并且只能在高度控制的条件下拍摄静止图像。对于研究动物行为的生物学家来说，这些静止的照片是不够的。“很多时候，颜色的变化是信号中重要或有趣的部分，”该研究的主要作者VeraVasas说，他现在是英国苏塞克斯大学的生物学家。
为了在视频中捕捉动物的视觉，Vasas和她的同事们开发了一种便携式3d打印外壳，其中包含一个分束器，可以将光分成紫外线和人类可见光谱。这两种流被两个不同的摄像机捕捉到。一个是检测可见光波长的标准摄像头，另一个是对紫外线敏感的改进摄像头。光靠它自己，紫外线敏感相机无法在一次拍摄中记录其他光谱的详细信息。但如果将这两个摄像头配对在一起，就可以同时录制高质量的视频，覆盖广泛的光谱范围。然后，一组算法将这两个视频对齐，并生成代表不同动物(如鸟类或蜜蜂)颜色视图的视频版本。
由此产生的视频和数据对科学研究很有用，例如，开发鸟类安全窗口的保护工作或将光污染对昆虫的影响降到最低。该装置还可以建立视频的假彩色重建，以近似于具有这种紫外线视觉的视频。
反舌鸟鸟类视觉中的反舌鸟来源:维拉·瓦萨斯等人发表在《公共科学图书馆生物学》第22卷第1期的文章
英国埃克塞特大学(UniversityofExeter)的视觉生态学家乔利恩·特罗西安科(joolyonTroscianko)没有参与这项新研究，他说，以这种方式捕捉视频“填补了我们模拟动物视觉能力的一个非常重要的空白”。他指出，在自然界中，“很多有趣的东西都在移动”，比如正在进行交配舞蹈或快速防御展示的动物。到目前为止，研究这些动态行为的研究人员一直停留在人类的视角上。
根据分光光度法的金标准进行校准和测试，新策略以少得多的工作量提供了几乎相同水平的准确性。“这是惊人的准确，”瓦萨斯说。她补充说，这项技术已经揭示了自然界中看不见的现象:例如，通过记录一根彩虹色的孔雀羽毛在光线下旋转，研究人员发现，孔雀的颜色变化甚至比人类的更有活力。瓦萨斯和她的同事们还捕捉到了一只黑色燕尾毛虫短暂的惊吓表现，并首次发现它的角状防御附属物是紫外线反射的。
蜜蜂看到的毛虫反捕食者的展示。来源:维拉·瓦萨斯等人发表在《公共科学图书馆生物学》第22卷第1期的文章
“这些都不是我们事先假设的，”瓦萨斯说。展望未来，“我认为它将揭示很多我还无法想象的事情。”
乔治梅森大学生物学助理教授、资深研究作者丹尼尔·汉利估计，用3d打印材料和现成的商业部件从头开始复制这个系统只需要几千美元。他说，除了支持视频之外，该团队的系统比其他用于捕捉紫外线的相机便宜几个数量级。此外，汉利补充说，现有的相机分辨率低于新技术提供的分辨率。
其他研究人员也渴望尝试这种方法。新加坡国立大学生态学和进化生物学助理教授EuniceJingmeiTan说:“我迫不及待地想要拿到摄像机。”Tan研究东南亚森林中蜘蛛和昆虫的颜色显示和信号行为。目前，她正在研究“动作伪装”，即一些节肢动物通过与周围环境的颜色和运动相匹配来躲避捕食者的方式。Tan说，如果她能够复制它，新的设置可能会有很大的帮助。
但也有一些限制:相机系统需要手动对焦，帧速率有限，因此很难跟踪特别是快速移动的动物，Tan指出。汉利补充说，昏暗的照明条件也构成了挑战。目前这种方法并不能捕捉到动物视觉的每一个方面。例如，许多动物看到偏振光或红外光谱中的光，系统需要调整才能感知，他说。
尽管如此，研究人员还是希望这项技术能让人们对动物世界有一个独特的了解。那里有各种各样的可能性——现在我们可以更清楚地想象它了。
