La capacidad de ver luz ultravioleta (UV) puede tener importancia para el forrajeo, la comunicación o la navegación en muchos organismos, incluidos insectos, crustáceos, peces, anfibios, reptiles, aves y mamíferos. Sin embargo, nuestro conocimiento sobre la percepción UV de los animales se ve limitado por el desafío de crear y calibrar estímulos que reflejen y emitan UV. Las tecnologías comúnmente utilizadas para mostrar estímulos visuales, como pantallas de ordenador e impresoras, están diseñadas para la visión humana y, por lo tanto, no son adecuadas para probar la percepción UV. Con el objetivo de superar esta limitación, científicos de la Universidad de Queensland (UQ) han desarrollado una pantalla de “televisión” ultravioleta diseñada para ayudar a investigar a entender mejor cómo ven los animales el mundo.
Muchos animales poseen fotorreceptores sensibles a las longitudes de onda inferiores a los 400 nm o luz ultravioleta (UV), Incluidos varios insectos, crustáceos, peces, anfibios, reptiles, aves y mamíferos. La visión UV media en una variedad de comportamientos como la depredación, el forrajeo, la comunicación, la selección de parejas y la navegación. Así, por ejemplo, las abejas usan patrones UV en las flores para localizar néctar, y los peces pueden reconocerse usando patrones faciales UV.
Nuestra comprensión de la percepción visual está impulsada en gran medida por experimentos de comportamiento para evaluar la respuesta de los animales a los estímulos visuales calibrados, normalmente utilizando pantallas de ordenador o papel impreso. Sin embargo, nuestro conocimiento de la percepción UV es limitado porque tales métodos de producción de estímulos están diseñados para la visión humana y no emiten ni reflejan de forma controlada luz UV. Esta nueva investigación, cuyos resultados fueron publicados recientemente en Methods in Ecology and Evolution, presenta una pantalla de diodos emisores de luz (LED) roja-verde-azul-violeta-ultravioleta (RGB-V-UV) de cinco canales desarrollada específicamente para probar la visión animal.
“Los televisores humanos generalmente usan tres colores (rojo, verde y azul) para crear imágenes, pero nuestras pantallas tienen cinco, incluyendo el violeta y el ultravioleta. Usando esta pantalla, ahora podemos mostrar a los animales formas simples, probar su capacidad de distinguir los colores o su percepción del movimiento moviendo patrones de puntos. La llamamos cariñosamente como UV-TV”, explica el Dr Samuel Powell, del laboratorio Marshall del Queensland Brain Institute.
Los investigadores diseñaron y construyeron una pantalla con cinco canales espectrales con longitudes de onda máximas de la siguiente manera: rojo a 629 nm, verde a 526 nm, azul a 466 nm, violeta a 395 nm y UV a 367 nm. Cada píxel de la pantalla consta de cinco LED con un deflector para evitar la diafonía de píxeles adyacentes y un difusor para promover una mezcla de colores uniforme. Los LED son impulsados por controladores de corriente constante modulados por ancho de pulso de alto rendimiento con una velocidad máxima de parpadeo de 64 kHz y una velocidad de fotogramas máxima de 6,5 kHz. Este método permite calibrar y probar de forma rápida y simultánea la mezcla de colores con longitudes de onda tan bajas como 350 nm.
Para demostrar la utilidad de la pantalla los investigadores empezaron a estudiar la visión del pez anémona o pez payaso, también conocido como Nemo, que, a diferencia de los humanos, tiene una visión sensible a los rayos UV.
El experimento de comportamiento se llevó a cabo entre noviembre de 2019 y febrero de 2020 bajo la aprobación del Comité de Ética Animal de la Universidad de Queensland. Se utilizaron 10 individuos femeninos (longitud total = 3-5 cm) que fueron alojados en acuarios individuales (40 × 45 × 22 cm de profundidad) dentro de un sistema de recirculación. La pantalla LED en su carcasa se estableció 5 cm bajo la superficie del agua de la arena de pruebas.
Los peces fueron entrenados para acercarse y picotear objetivos de un solo píxel de tres colores en la pantalla: «Azul», «Gris UV» y «UV», para recibir una recompensa alimentaria. Cada pez completó hasta cinco ensayos para cada una de las 13 sesiones. Cada color se presentó entre 2 y 24 veces a cada pez en un orden pseudoaleatorio. Para cada ensayo, se registraba si los peces picotearon con éxito el objetivo y la latencia (tiempo hasta la detección). Se utilizó una cámara sensible a los rayos UV para determinar cuándo los peces hicieron una elección correcta.
Los resultados demuestran cómo los peces pudieron asociar picoteando todos los colores objetivo («Azul», «Gris UV» y «UV») con una recompensa alimentaria, demostrando por primera vez la percepción UV en el pez anémona. De 416 ensayos, 360 tuvieron éxito en que los peces encontraron y picotearon el objetivo. Los peces fueron capaces de detectar los tres colores; sin embargo, los peces tuvieron menos éxito en la detección de UV puros en comparación con el gris UV.
“Nuestra investigación también muestra que las rayas blancas en el pez anémona también reflejan los rayos UV, por lo que creemos que las señales de color UV se pueden utilizar para reconocerse mutuamente y pueden estar involocruados en señalar el dominio en su grupo social”, explica la Dra. Karen Cheney de la Facultad de Ciencias Biológicas de la UQ.
En definitiva, esta pantalla LED RGB-V-UV puede ser un dispositivo realmente útil para evaluar el comportamiento de la visión del color en un amplio espectro visible (350-650 nm) para muchos animales y se puede utilizar para investigar diversas cuestiones relacionadas con la percepción animal, incluida la discriminación y categorización del color.
Otros experimentos visuales realizados anteriormente en longitudes de onda visibles podrían ampliarse mediante la aplicación de esta nueva pantalla LED RGB-V-UV, incluyendo pruebas para comparar la importancia de diferentes longitudes de onda para la navegación, percepción del color en condiciones crepusculares y nocturnas, señales cromáticas versus acromáticas en la segregación de objetos, sesgo sensorial, categorización del color UV, generalización del color y visión de luminancia.
Créditos de imágenes: Universidad de Queensland
