Contrast heeft invloed op de optokinetische reflex, waardoor we het landschap goed kunnen waarnemen vanuit een rijdende trein. LMU-onderzoekers hebben nu aangetoond dat visuele kenmerken die dit vermogen moduleren, in het netvlies worden gecodeerd.

Als we uit het raam van een rijdende trein staren, onze oogspieren zijn constant aan het werk, het stabiliseren van de blik om het voorbijgaande landschap scherp te houden. Deze zogenaamde optokinetische reflex stelt ons in staat om de relatieve snelheid van de passerende scène te meten, en helpt ons zo de snel veranderende beelden op het netvlies te stabiliseren - anders zouden we wat voorbij het wagenvenster voorbijgaat als een diffuse waas waarnemen. Onderzoekers onder leiding van LMU-neurobioloog professor Hans Straka hebben nu experimenteel aangetoond dat visuele beeldkenmerken van de omgeving een belangrijke rol spelen bij de analyse en beoordeling van relatieve beweging. Vooral, ze vinden dat de contrastniveaus de efficiëntie bepalen waarmee de passerende parade wordt waargenomen door een bewegende waarnemer. De resultaten van de nieuwe studie verschijnen in de Tijdschrift voor Experimentele Biologie .

Alle gewervelde dieren vertonen optokinetische reflexen, die verantwoordelijk zijn voor het afstemmen van de onwillekeurige bewegingen van de oogspieren, die ons op hun beurt in staat stellen om objecten getrouw te stabiliseren wanneer we bewegen. De werking van dit optokinetische systeem is afhankelijk van een snelle verwerking van visuele informatie, en over het vermogen om de relatieve snelheid van de objecten in de passerende scène realistisch in te schatten - onder sterk variërende verlichtingsniveaus. Om te onderzoeken hoe visuele parameters zoals beeldpatronen, lichtomstandigheden en helderheidscontrasten wijzigen dit vermogen, Straka en zijn collega's wendden zich tot de Afrikaanse klauwkikker Xenopus laevis, een populair modelsysteem op het gebied van neurobiologie, en gebruikte een videocamera met hoge resolutie om oogbewegingen in kikkervisjes te volgen. Ze onthulden dat, wanneer ze worden geconfronteerd met een groot veldpatroon van stippen die heen en weer bewogen, de ogen van het kikkervisje voerden bewegingen uit met een grotere amplitude wanneer het patroon bestond uit witte stippen op een zwarte achtergrond dan wanneer het "kleurenschema" was omgekeerd. Met andere woorden, de polariteit van het contrast had een duidelijke invloed op de efficiëntie van de waarneming van het bewegende patroon. De structuur van het patroon zelf, anderzijds, was in dit verband niet van belang.

"Toen hebben we de activiteit van de oogzenuw gemeten, die het visuele signaal van het netvlies naar de visuele centra in de hersenen verzendt, " zegt Straka. "Uit de resultaten bleek dat het verschil in efficiëntie van bewegingsperceptie wordt gecodeerd op het niveau van het netvlies:witte stippen op een zwarte achtergrond genereren zenuwimpulsen met een hogere amplitude dan zwarte stippen op een witte ondergrond." , de hersenen zijn niet betrokken bij het maken van dit onderscheid. Het pikt eenvoudig de impulspatronen van het netvlies op en geeft ze door aan de zenuwen die de oogspieren aansturen.

"Dit houdt in dat de kwaliteit van de omgevingsbeweging die wordt gekenmerkt door helder verlichte structuren tegen een donkere achtergrond - en dus het vermogen om interessante objecten te volgen - groter is dan in de omgekeerde situatie, waar donkere structuren worden bekeken in een heldere omgeving, " zoals Straka uitlegt. "We waren zeer verrast om dit verschil te ontdekken. Het kan een weerspiegeling zijn van het feit dat kikkervisjes hun leven doorbrengen in een relatief troebel medium, en voed je met items die helderder zijn dan vijverwater. Het zou dus een aanpassing aan hun levensstijl kunnen zijn."

volwassen kikkers, anderzijds, hebben de neiging om dichter bij het oppervlak te zwemmen en hun voedsel op of boven het oppervlak te verkrijgen. Vandaar, het LMU-team gelooft nu dat een patroon van zwarte stippen tegen een witte achtergrond waarschijnlijk grotere oogbewegingen oproept bij volwassen Xenopus. Ze zijn nu bezig met het testen of de relatieve efficiëntie van patroonherkenning - gemedieerd door de connectiviteit van de fotoreceptoren in het netvlies - wordt omgekeerd tijdens metamorfose wanneer het kikkervisje wordt omgezet in de volwassen kikker.

"Als de volwassen kikker inderdaad beter is toegerust om donkere patronen waar te nemen tegen een heldere achtergrond, dat zou bewijzen dat de relatieve efficiëntie van verschillende manieren van patroonherkenning bepaald wordt door de manier van leven van het dier, ’ besluit Straka.