章鱼在黑暗的海洋裂缝中漫游，寻找水下闪烁的光芒，这可能预示着它的下一顿美餐。它会留意掠过其视野的小鱼和沿着海底爬行的螃蟹。与此同时，章鱼警惕地注视着上方滑过的阴影——也许是一条抹香鲸，章鱼及其猎物的常见捕食者。对于像章鱼这样柔软、灵活的头足类动物来说，寻找食物和保持安全需要一套不同于我们人类在荧光灯照射的美食广场中寻找下一顿饭时所使用的视觉敏感性和技能。
章鱼、墨鱼和鱿鱼——蛸亚纲或软体头足类动物——与人类相似，它们严重依赖它们的视觉系统来指导它们的日常活动。但是它们的大脑已经进化出一种完全不同的观察周围环境的方式，以帮助它们进行水生活动。科学家们仍在试图弄清楚这些动物的大脑是如何使它们拥有独特的视觉方式的。
俄勒冈大学视觉神经科学家克里斯·尼尔说：“它们的眼睛和我们的一样，它们也有很大的大脑，但是大脑的组织方式完全不同，因为它们的进化方式不同。” “而且，对于它知之甚少——作为一名视觉神经科学家，我只是被迷住了。”
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视觉对于头足类动物来说至关重要，以至于它们将中央大脑超过三分之二的部分用于视觉处理，略高于人类大脑的相应衡量标准。它们的视觉系统与人类的不同，尽管头足类动物和我们人类都具有某种不寻常的类似照相机的眼睛，可以通过孔径接收光线并用晶状体聚焦光线。
与人类不同，头足类动物对黑暗的大物体和明亮的小物体格外敏感。尼尔在将章鱼带入他的实验室时发现了这一点。他在那里发现，当看到屏幕上的小光圈和大黑圈时，它们的神经活动更多，这是通过动物视叶的钙成像测量的。这可能是因为章鱼的小猎物在大的黑暗背景下往往显得明亮，而上方逼近的大型物体（如捕食者）在明亮的背景下可能显得黑暗。
其他实验表明，章鱼也倾向于比对角视觉输入更易于检测水平和垂直刺激。这一发现最早可以追溯到1957年。这种“直线”偏好可能有助于章鱼挑出水平方向游动的猎物或向下移动的捕食者。
虽然许多其他水下生物已经适应看到比人类更广泛的色谱，但头足类动物的适应却走了另一条路。值得注意的是，除了少数深海物种外，这些动物似乎都是色盲。“这有点让我们震惊，因为几乎所有生物都能看到颜色，”杜克大学的视觉生态学家索恩克·约翰森说。
与我们的视网膜光感受器（如帮助我们看到颜色的视锥细胞）不同，头足类动物的光感受器可以感知来自不同方向的偏振光。它们的光感受器细胞以水平和垂直交替的方向模式覆盖眼睛后部的视网膜，这使它们能够检测来自不同角度的偏振光。许多其他水生动物可以感知偏振光，但不如头足类动物那样详细。
因为人类对偏振光不敏感，所以很难想象这会是什么样子。偏振视觉使动物能够清晰地透过水观察，而不会使物体因反射而变形，这类似于偏光太阳镜如何帮助我们避免看到眩光。
在水下，偏振图像比颜色更可靠，可以准确描绘周围的海景，因为水可以过滤掉色谱上的某些波长的光，但不会影响远处偏振光的感知。因此，到达头足类动物眼睛的偏振光可以为在所有深度看到物体提供有用的线索。然而，科学家们仍在试图了解头足类动物如何使用这些偏振图像。
尽管偏振视觉有助于头足类动物看到东西，但科学家们仍然对章鱼在没有色彩视觉的情况下如何伪装感到困惑。如果动物看不到颜色，它们如何根据颜色进行伪装？头足类动物，尤其是墨鱼和章鱼，会瞬间改变皮肤的图案和纹理，以与周围环境融为一体，避免被发现。有时它们甚至会伪装成其他东西，如藻类或岩石。
哥伦比亚大学的神经科学家苔莎·蒙塔古解释说，研究人员对这如何成为可能主要有两种理论。第一种是一个有趣的观点，即头足类动物瞳孔的形状可能有助于分离光波长，并使原本是色盲的动物能够检测到颜色。当然，这不会发生在任何瞳孔上。头足类动物的瞳孔形状往往允许不同的波长在距晶状体不同距离的位置聚焦，就在瞳孔后面。还需要更多的实验来阐明动物是否真的使用这些信号将光波长分类为颜色。
第二个不那么令人惊讶的观点是，也许海水的深绿蓝色调充当了一种过滤器，减少了头足类动物需要显示的颜色范围。动物潜入水下的深度越深，水过滤掉的红色和橙色波长就越多。约翰森赞同这种观点，他说色盲伪装“并非每个人都认为的难题”。
一些头足类动物不仅使用颜色来伪装，还用于物种间交流。蒙塔古解释说：“它们使用整套视觉词汇来进行社会交流。”
例如，许多墨鱼使用引人注目的黑白条纹图案来表达对同类物种的攻击性。它们有时也会在皮肤上创造出斑点或波浪状图案。“我们[实验室]的物种经常会看向水箱外面，当它们看着我们并观察我们时，它们会开始制造波浪，”蒙塔古说。“所以我认为这是一种注意力形式——就像它们在关注周围环境并保持警惕一样。” 但是，墨鱼中许多这些图案的含义仍然是个谜。
关于伪装和色盲如何在不同物种之间变化，仍然存在更大的问题。德国罗斯托克大学的动物学家弗雷德里克·汉克说：“我认为最好是用章鱼进行伪装[研究]，同时用墨鱼进行色彩视觉的行为实验。” 最新的基因、神经影像和行为分析技术可能会使此类研究成为可能。
重要的是，不同的头足类动物生活在不同的深度，它们使用视觉进行狩猎和伪装等活动，因此将单一的头足类动物视觉系统称为一个整体是极大的简化。像汉克和蒙塔古这样的科学家对章鱼和墨鱼之间的视觉能力和系统有何不同特别感兴趣。
尼尔说：“我一直试图传达的是这件事有多么神秘——不仅仅是因为章鱼是奇怪的生物……而是因为这是一个设计与我们完全不同的大脑，却在做着这些非凡的事情。” “我发现有这片未开发的领域真是太神奇了。”