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2017年7月9日

9003:単眼からの並行視覚的投影によるミツバチの色覚恒常性:記事紹介

背側の単眼からの並行視覚的投影によって可能にされたミツバチの色覚の恒常性

Jair E. Garciaほか。バイオインパクトデジタルセンシング研究所、 RMIT大学 、メルボルン、オーストラリア;

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清澤のコメント:蝉が2つの複眼と3つの赤い色の単眼を持っていることには気が付いていましたが、ミツバチやマルハナバチもそれを持っているとは知りませんでした。そして、この論文はその3つの単眼が2つの複眼における色覚に恒常性を持たせる為の働きを担っているという論文のようです。

――最初部分の翻訳採録――

意義

カラーセンシング(色覚)は自然光の変化する色を割り引く能力を必要とする。 我々はミツバチの色覚に基づいて、この古典的な問題に対する生物学的に証明された数学的解決法を提示する。ミツバチの2つの単純な光受容器から観測されたスペクトルチューニングは、標準的なCIE照明条件(Commission Internationale de l’Eclairage)、自然の森林での明るさ、日光下、そして日陰条件を含む場面において、異なった光環境に対する最適な色の恒常性の解決を可能にする。この神経モデルは、脳内の光受容体から生じるスペクトル情報を脳内の中央情報処理領域に伝達する可能性のある神経経路によって完全に支持され、以前観察された行動結果を説明する。色の恒常性に対するこの解決策は、正確な色の解釈を可能にするためにカラー画像形成システムに実装することができる。

抄録

周囲の照明や背景色が絶え間なく急激に変化しても、ハチミツのような花粉媒介者は、どのように訪問した花に同じ色を知覚できるのだろうか?百年前、フォン・クライズは、この問題に対するエレガントな解決策を提案した。色の恒常性は現在、多くのイメージングおよび技術的アプリケーションに組み込まれている。この方法が動物の脳にどのように作用するかについての経験的証拠は依然として乏しい。 我々の数学的モデルは、ミツバチにおける単純な光受容体の観測されたスペクトル調整が、ほとんどの自然光環境に対する最適な色定数解決のための必要な入力を可能にすることを提案する。このモデルは、単眼の光受容体に由来するシグナルを蜂の脳の情報処理領域に統合することを可能にする神経経路の詳細な記述によって完全に支持されている。これらの知見は、人工カラーイメージングシステムに容易に変換できる古典的な色恒常性問題に対する神経の実現を明らかにする。

以下に本文の最初部分:ミツバチの光受容体に捕捉された色信号は、髄質の内層にある反対側ニューロンを含む複数の神経経路に沿って順次処理され、刺激入力に適応する能力を示すように見える。

ミツバチは、ほとんどの昆虫と同様に、ocelliとして知られる頭部の背側表面に位置する3つの簡単なレンズ目を有する。ocelliはアンダーフォーカス画像を提供し、大きなアパーチャまたは視野を有し、 AmUVopおよびAmLop2オプシンを含む2つのスペクトル的に異なる光受容体クラスそれぞれ335-360および499-500nmのピーク吸収を示す。興味深いことに、オッセル長波長オプシンは、化合物眼( AmLop )に存在する対応するオプシンとは異なる。この違いは、2つのシステム間の独立性を示唆している。これは、変化する照明条件における即座の色補正が生理学的色順応の時間経過に適合しないという以前の行動観察も説明する。我々は、一般的な昼光条件で典型的な短波長放射線と長波放射との比の変化を検出することが、オセロの主要な機能であると仮定した。我々はまた、色の恒常性を達成するための細胞入力の効率的な生物学的実施には、これらの構造から蜂の脳の高次視覚処理中心までの平行な視覚経路の存在が必要であると推論した。この経路は、視覚システムが、光源の一般的なスペクトル特性の先験的な知識を使用して、トップダウンメカニズムまたは階層的に「高い」中心の局所処理に基づいて色の不変性を達成することを可能にする。 (以下は原論文をご覧ください。)


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