A patkányok szemüket ellentétes irányba mozgatják, így mindig szemmel tartják a felettük lévő légteret

A tübingeni Max Planck Biológiai Kibernetikai Intézet tudósai miniatürizált nagysebességű kamerák és nagysebességű viselkedéskövetés segítségével felfedezték, hogy a patkányok futás közben a vízszintes és a függőleges síkban is ellentétes irányban mozgatják a szemüket. Mindegyik szem más-más irányba mozog, attól függően, hogy az állat feje milyen irányban változik. A két szem látómezejének elemzése során megállapították, hogy a szemmozgások kizárják annak lehetőségét, hogy a patkányok az emberekhez hasonlóan egyetlen képpé olvasztják össze a vizuális információkat. Ehelyett a szemek úgy mozognak, hogy a felettük lévő tér állandóan látható legyen – feltehetően ez egy olyan alkalmazkodás, amely segít nekik megbirkózni a ragadozó madarak jelentette fő fenyegetéssel, amellyel a rágcsálók természetes környezetükben szembesülnek.

Mint sok emlősnek, a patkányoknak is a fejük oldalán van a szemük. Ez nagyon széles látómezőt biztosít számukra, ami hasznos a ragadozók észleléséhez. A háromdimenziós látáshoz azonban a két szem látómezejének átfedése szükséges. Így ezeknek az állatoknak a látórendszerének egyszerre két ellentétes igényt kell kielégítenie; egyrészt a maximális megfigyelést, másrészt a részletes binokuláris látást.

A Max Planck Biológiai Kibernetikai Intézet kutatócsoportja most először figyelte meg és jellemezte a szabadon mozgó patkányok szemmozgását. A mindössze egy gramm súlyú, miniatűr kamerákat szereltek az állatok fejére, amelyekkel nagy pontossággal rögzíteni tudták a villámgyors szemmozgásokat. A tudósok egy másik új módszert is alkalmaztak a fej helyzetének és irányának mérésére, ami lehetővé tette számukra, hogy bármikor rekonstruálják a patkányok pontos látóirányát.

A Max Planck tudósok eredményei teljes meglepetést okoztak. Bár a patkányok a szemükből származó vizuális információkat más emlősökhöz nagyon hasonló agyi pályákon keresztül dolgozzák fel, a szemük nyilvánvalóan teljesen másképp mozog. “Az emberek nagyon sztereotip módon mozgatják a szemüket mind a fejmozgások ellensúlyozására, mind a keresésre. Mindkét szemünk együtt mozog, és mindig ugyanazt a tárgyat követi. A patkányoknál ezzel szemben a szemek általában ellentétes irányba mozognak” – magyarázza Jason Kerr, a Max Planck Biológiai Kibernetikai Intézet munkatársa.

A neurobiológusok egy sor viselkedési kísérlet során azt is felfedezték, hogy a szemmozgások nagyban függnek az állat fejének helyzetétől. “Amikor a fej lefelé mutat, a szemek hátrafelé, az orrhegytől távolodnak. Amikor a patkány felemeli a fejét, a szemek előre néznek: úgymond kancsalnak. Ha az állat az egyik oldalra hajtja a fejét, az alsó oldalon lévő szem felfelé, a másik szem pedig lefelé mozdul.” – mondja Jason Kerr.

Az embernél a szemek tekintetének irányát pontosan össze kell hangolni, különben egy tárgyat nem lehet fixálni. A látómező egyetlen foknál kisebb eltérése is elég ahhoz, hogy kettős látást okozzon. Patkányoknál a bal és a jobb szem ellentétes szemmozgása miatt a látóvonal vízszintes síkban akár 40 fokos, függőleges síkban pedig akár 60 fokos eltérést is okozhat. E szokatlan szemmozgások következménye, hogy a fej minden síkban történő erőteljes mozgásától függetlenül a szemmozgások mindig úgy mozognak, hogy az állat feletti területet mindig mindkét szem egyszerre látja – ami a patkányok látómezejének egyetlen más régiójában sem fordul elő.

A patkányok e szokatlan szemmozgásai úgy tűnik, hogy a látórendszer így alkalmazkodik az állatok életkörülményeihez, tekintettel arra, hogy számos madárfaj zsákmányolja őket. Bár a megfigyelt szemmozgások megakadályozzák a két látómező összeolvadását, a tudósok azt feltételezik, hogy az állandó látás a potenciális légi támadók irányába drámaian növeli az állatok túlélési esélyeit.

HR