Hogyan látják élesen zsákmányukat a kígyók?

A kígyók két csoportja, a gödörkésarcú viperák (legismertebbek közülük a csörgőkígyók) és az óriáskígyók feltűnő gödörszervet viselnek fejük két oldalán. A borsószemnél is kisebb üreget infravörös fény felfogására alkalmas membrán béleli. Az infravörös, azaz hősugarakat rendszerint a közelben lévő zsákmány bocsátja ki. A tudósok már régóta tudják, hogy a gödörkésarcú viperák camera obscuraként, azaz lyukkameraként használják ezeket a szerveket.

A lyukkamera nyílása arra kényszeríti a forrásról érkező fényt, hogy apró pontot képezzen a membránon (a „kamera filmjén”). Amiatt, hogy ilyen kis pontba fókuszálják a fényt, a lyukkamerák éles képet képesek alkotni.

„Azért, hogy tiszta képet kapjunk, igazán kis lyukú lyukkamerára van szükségünk” – magyarázta a hírügynökségeknek Leo van Hemmen, a müncheni Műszaki Egyetem fizikusa.

De igazán parányi nyílás sosem engedne át a membrán stimulálásához elégséges infravörös fényt, amelynek sokkal alacsonyabb a frekvenciája a látható fényénél. Egy apró nyílás „kevés másodpercenként bejutó energiamennyiséget jelent, ami viszont nem elegendő ahhoz, hogy a gödör membránjának bármily érzékeny infravörös receptorait ingerületbe hozza” – mondja van Hemmen. A kígyók gödörszervének nyílása ezért nagyobb, így viszont túl nagy ahhoz, hogy éles kép jöjjön létre a membránon.

Számítógépes modell segítségével van Hemmen csoportja fölfedezte, hogy egyes kígyók az agyukban lévő neuronhálózatra támaszkodva teszik elfogadható élességűvé az elmosódott képet. A tanulmány szerint az agyi hálózat hatékony „korrekciós lencseként” szolgál. A kutatás eredményeit a Physical Review Letters folyóiratban tették közzé.

A modell kimutatta, hogy az egyes membránok hőreceptoraiból érkező infravörös jel hatására kisül egy neuron. Ez a kisülési gyorsaság a többi receptorokból érkező bejövő jeleknek megfelelően változik. A nagyjából 2000 hőreceptor együttműködésének finom hangolásával van Hemmen csoportja meglepően jó minőségű képeket hozott létre.

Az éles kép létfontosságú az éhes kígyó számára, „ha el akar találni egy olyan pontszerű forrást, amilyen mondjuk egy kis egér egy méteres távolságból”, nyilatkozta van Hemmen a LiveScience internetes folyóiratnak.

Nem kell azonban bonyolult dolgokra gondolni. A kígyók agya kicsi, így a kutatók igyekeztek minél egyszerűbbre készíteni számítógépes modelljüket. Így is kiderült, hogy még egy kezdetleges hálózat is drámaian megjavítja az infravörös képalkotás minőségét.