增强现实中的电鱼揭示了动物如何“积极地感知”周围的世界

蝙蝠和海豚发出声波来感知周围环境;像电池一样，电鱼可以发电，帮助他们在庇护中挖洞时探测动作;人类使用微小的眼睛运动来感知视野中的物体。

每个都是“主动感应”的一个例子 - 在动物王国中发现的过程，包括产生运动，声音或其他信号，以收集有关外部环境的感官反馈。然而，到目前为止，研究人员一直在努力了解大脑如何控制主动感知，部分原因在于主动感知行为与其产生的感官反馈紧密相关。

在一项新的研究中，新泽西理工学院和约翰霍普金斯大学的研究人员利用增强现实技术来改变这种联系，并揭开主动感应运动和感官反馈之间的神秘动态。研究结果表明，特殊种类的弱电鱼(即玻璃刀鱼(Eigenmannia virescens))的细微主动感应运动受到感官反馈控制，有助于增强鱼类获得的感官信息。该研究提出鱼类使用双重控制系统来处理来自主动感应运动的反馈，这一特征可能在动物中无处不在。

研究人员表示，发表在“当代生物学”杂志上的研究结果可能会对神经科学领域以及新型人工系统的设计产生影响 - 从自动驾驶汽车到合作机器人。

“最令人兴奋的是，这项研究使我们能够以超过10年的梦想方式探索反馈，”负责NJIT研究的生物学副教授Eric Fortune说。“这可能是第一项使用增强现实技术实时探测这种基于运动的主动传感的基本过程的研究，几乎所有动物都用它来感知它们周围的环境。”

Eigenmannia virescens是一种在亚马逊河流域发现的电鱼，它被隐藏在避难所中，以避免掠食者在其环境中的威胁。作为他们防御的一部分，“财富”杂志称，该物种及其亲属可以表现出类似磁铁的能力，以维持其避难所内的固定位置，称为保持站位。“财富”杂志的团队试图通过破坏鱼类相对于其避难所感知其移动的方式来了解鱼类如何控制这种感知行为。

“我们很早就知道这些鱼会跟随他们避难所的位置，但最近我们发现它们产生的小动作让我们想起了人眼中的微小动作，”财富说。“这导致我们设计了我们的增强现实系统，看看我们是否可以通过实验干扰这些鱼的感觉和运动系统之间的关系而不会完全断开它们。到目前为止，这很难做到。”

为了进行调查，研究人员将弱电鱼放入带有人工避难所的实验坦克中，能够根据鱼的运动实时视频跟踪来回自动穿梭。该团队研究了如何在两类实验中改变鱼类在避难所中的行为和运动：“闭环”实验，其中鱼的运动与避难所的穿梭运动同步;以及“开环”实验，其中避难所的运动被“重放”到鱼上，就像从录音机那样。值得注意的是，研究人员发现当增强现实系统的正面“反馈增益”时，鱼群在闭环实验期间游得最远以获得感官信息。

“从鱼类的角度来看，封闭式和开环式实验中的刺激是完全相同的，但从控制的角度来看，一个测试与行为有关，另一个测试是无关联的，”Noah Cowan教授说。在约翰霍普金斯大学和该研究的共同作者。“这类似于一个人在走过它时房间的视觉信息可能会发生变化的方式，而不是观看走过房间的视频的人。”

“事实证明，当刺激受到个体控制时，鱼类的行为会有所不同，而刺激物会被反馈给他们，”Fortune补充道。“这个实验表明，我们观察到的现象是由于鱼从其自身的运动中得到的反馈。基本上，动物似乎知道它正在控制它周围的感官世界。”

根据“财富”杂志的研究结果表明，鱼类可能会使用两个控制回路，这可能是其他动物如何感知周围环境的共同特征 - 一个用于管理来自主动感应运动的信息流的控制，另一个用于控制信息。告知运动功能。

Fortune说，他的团队现在正在寻求研究负责鱼类中每个控制环的神经元。他还表示，该研究及其研究结果可能适用于探索人类活动传感行为的研究，或者由工程师开发先进机器人技术。

“我们的希望是，研究人员将进行类似的实验，以更多地了解人类的视力，这可以为我们提供有关我们自己的神经生物学的宝贵知识，”财富说。“与此同时，由于动物在视觉和运动控制方面比任何设计的人工系统都要好得多，我们认为工程师可以将我们发布的数据转化为更强大的反馈控制系统。 “。

　　免责声明：本文由用户上传，与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考，并不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担。 如有侵权请联系删除！