一套可适配多种陆生脊椎动物的开源眼动追踪系统揭示蜥蜴的状态依赖性视觉采集
An open-source eye-tracking system adaptable to diverse terrestrial vertebrates reveals state-dependent visual acquisition in lizards
自由活动小动物的眼动记录长期受限于头戴设备难以适配不同头眼几何结构。作者用摄影测量生成三维头模并3D打印个性化支架,在鬃狮蜥、红耳龟和小鼠上实现640×480像素、60帧/秒的双侧眼动视频记录。对5只鬃狮蜥的分析显示扫视峰值速度随幅度线性增长,活跃期扫视频率为3–5 Hz,静息期可长达数十秒无眼动,且活跃期瞳孔更小。
用摄影测量建模加3D打印头戴支架,为蜥蜴、龟和小鼠做自由活动眼动记录,并在5只鬃狮蜥中记录到与灵长类相似的扫视主序列。
注视转移是视觉探索与加工的基础,然而实证知识在很大程度上局限于少数模式物种,限制了我们对动物视觉信息获取一般性原则的理解。在此,我们提出一种通用、低成本且开源的框架设计,用于小型自由活动动物的眼动追踪。借助摄影测量、三维建模和三维打印,我们制作了可适应多种头眼几何结构的头戴装置,并以蜥蜴、龟和小鼠进行了演示。对<i>Pogona vitticeps</i>(一种具有高锐度视网膜的侧位眼外温动物)的详细记录揭示出丰富的眼动库,其运动学特征与灵长类的扫视主序列高度相似。我们既发现了与运动耦合的大幅度双眼扫视,其表现出强烈的轴向偏倚,也发现了小幅、各向同性且单眼的扫视,提示其具备对局部细节进行视觉探索的能力。视觉信息获取策略与行为状态紧密相关:活跃采样期(3–5 Hz 扫视)被持续数秒的眼球静止期分隔,提示其视觉获取策略不同于内温模式物种中通常描述的策略。此外,活跃状态与瞳孔收缩相关,这一点与哺乳动物相反,而与鸟类相似。我们的结果证明了该实验方法在理解陆生脊椎动物视觉获取方面的实用性。这种跨物种、多视角审视自然视觉获取的方式,对于建立对视觉、其生态功能及其演化轨迹的普遍性理解至关重要。
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来源:PLOS Biology · journals.plos.org