Șoarecii se mișcă strategic pentru a aduna informații vizuale ascunse în realitatea virtuală
Animalele nu experimentează lumea în mod pasiv. De exemplu, un șoim își înclină capul pentru a urmări o pradă, iar o persoană se apleacă pentru a citi un semn. Această acțiune este denumită „sensing activ”: mișcarea corpului pentru a obține informații mai precise.
O variantă specifică a sensing-ului activ este infotaxia, care descrie modul în care animalele se mișcă strategic pentru a maximiza informațiile obținute din mediu. Până acum, nu a fost clar dacă șoarecii folosesc această strategie, în ciuda rolului lor central în cercetarea neuroștiințifică.
Șoarecii au o acuitate vizuală scăzută, de aproximativ șapte până la opt ori mai proastă decât cea a oamenilor. De asemenea, ei nu au fovee, acele zone mici și specializate din retină care permit o vedere centrală clară, percepția culorilor și detalii fine.
Datorită acestor deficiențe evidente, cercetătorii au presupus că șoarecii se bazează mai mult pe miros, pe perii și pe auz decât pe vedere. Totuși, știm că șoarecii folosesc vederea pentru o gamă variată de activități, de la detectarea prădătorilor și capturarea prăzii, până la navigarea în spații.
O echipă de cercetători condusă de Mackenzie Weygandt Mathis, profesor la Bertarelli Foundation Chair of Integrative Neuroscience la EPFL, a demonstrat că șoarecii practică infotaxia vizuală. Folosind un sistem de realitate virtuală personalizat, aceștia au arătat că șoarecii se mișcă strategic pentru a căuta unghiuri de vedere mai informative asupra obiectelor parțial ascunse și că acest comportament se ajustează precis în funcție de cantitatea de informații vizuale disponibile.
Studiul a fost publicat în Current Biology.
Cercetătorii au construit o arenă VR în care șoarecii se puteau mișca liber, iar un ecran afișa o scenă 3D redată în timp real din perspectiva șoarecelui. Aceștia au urmărit pozițiile și mișcările animalelor cu ajutorul unei camere montate deasupra, funcționând la o frecvență de 100 Hz, și a platformei DeepLabCut-Live, dezvoltată de grupul lui Mathis în 2020.
Șoarecii au fost instruiți să identifice locația unui obiect țintă, o lacrimă albă, de un obiect de distragere, o lacrimă neagră, și indicau alegerea lor mergând spre partea corespunzătoare a arenei.
Apoi a venit manipularea cheie: ecranul plasa pereți virtuali în fața ambelor obiecte, lăsând doar o fereastră centrală îngustă. În condiția cea mai restricționată a primului experiment, doar 10% din fiecare obiect era vizibil din zona de start. Dar, pe măsură ce șoarecii se apropiau de ecran, unghiul de vizualizare se lărgea și mai multe dintre obiectele ascunse deveneau vizibile.
Când lacrimile erau în mare parte ascunse, șoarecii se apropiau semnificativ mai mult de ecran înainte de a lua o decizie, încetinind în timpul apropierii și alegând căi mai sinuoase. Uneori, ei inversau direcția în mijlocul experimentului atunci când apăreau noi dovezi vizuale.
Grupul a testat cinci niveluri de occludere și a constatat că comportamentul infotaxic al șoarecilor se adapta continuu. Cu cât obiectul țintă era mai puțin vizibil, cu atât șoarecii se apropiau mai mult înainte de a face o alegere. Șoarecii care se apropiau de ecran aveau, de asemenea, tendința de a face mai multe alegeri corecte în condiții dificile, sugerând că strategia i-a ajutat să rezolve sarcina.
Șoarecii au arătat acest comportament imediat când s-au întâlnit cu obiecte occlude, după ce deja învățaseră sarcina. Acest lucru sugerează că ei s-au bazat pe o înțelegere internă a mediului pentru a face față unei noi provocări vizuale.
Studiul demonstrează că, chiar și șoarecii, în ciuda vederii lor relativ slabe, se mișcă activ pentru a aduna informații vizuale mai bune, în loc să reacționeze pur și simplu la ceea ce văd. Echipa a făcut platforma complet open source și propune că aceasta este bine adaptată pentru studii viitoare care combină înregistrările cerebrale cu comportamentul vizual activ, ajutând cercetătorii să înțeleagă modul în care vederea și mișcarea sunt coordonate în creier.
Acest experiment, desfășurat în condiții reglementate de legislația elvețiană privind bunăstarea animalelor, a fost aprobat de autoritățile veterinare relevante.
