长期以来，人类一直想象着通过不同的眼睛看世界会是什么样子。例如，在希腊和罗马神话中，巨人阿耳戈斯·帕诺普忒斯用他数十只眼睛保持警惕。《诗人奥维德》报道说，它们的行为是独立的成对的，每次有两只眼睛睡觉，而其余的眼睛保持警惕。
一个较小的多眼谜团在今天吸引着科学家们：蝇虎科（Salticidae）的成员，或者跳蛛，它们的前面有一对大而圆的眼睛，头部两侧各有三只较小的眼睛。一项新的研究探索了这些蜘蛛是如何观察的——更具体地说，它们关心观察什么。了解它们的眼睛如何协同工作可能为未来的技术提供信息，并让我们一窥截然不同的生物的感知。
辛辛那提大学生物学家内森·莫尔豪斯说：“结果表明，认知过程正在将世界筛选成有趣的类别——哪些值得转向和进一步研究，哪些不是——哪些可以被忽视或忽略或留在眼角。”他研究跳蛛的视觉，但没有参与这项研究。“这些确实是关于外星思想的问题。”
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“无脊椎动物世界的猫”
当西梅纳·纳尔逊在新西兰坎特伯雷大学教授关于这些蜘蛛的课程时，她喜欢和她的学生做一个实验。她警告他们，她即将把一只跳蛛面部的生动特写投射到房间前面的大屏幕上，然后看着即使是自称是蜘蛛恐惧症患者的人也高兴地发出赞叹声，仿佛他们看到了海豹幼崽。
动物行为研究员纳尔逊说，这些蜘蛛“对我们来说如此亲切，因为它们有大眼睛，而且它们看着你”。她回顾了这项新研究，但没有参与这项工作。
研究人员将一只跳蛛的头部固定住，并让它在球形跑步机上走动，以便跟踪它的运动。图片来源：费德里科·费兰特
然而，除了它们惹人喜爱的方面之外，正是这些蜘蛛不寻常的行为使它们成为有价值的研究对象——尤其是在研究感知时。与许多蜘蛛不同，跳蛛不结网或待在一个地方。它们扫描周围环境寻找猎物，跟踪猎物，然后猛扑过去抓住猎物。康奈尔大学荣誉退休教授罗恩·霍伊研究跳蛛的神经学，但没有参与这项研究。他说，它们的行为更像掠食性猫科动物。事实上，他说，已故的著名神经学家迈克尔·兰德喜欢称跳蛛为“无脊椎动物世界的猫”。
蜘蛛接近 360 度的视力有助于它们发现猎物和捕猎。但是，虽然它们的两只大的前眼（称为前中眼）具有高清晰度，但这些眼睛的视野很小。蜘蛛眼睛的晶状体不能像人类的晶状体那样转动，因此当蜘蛛想要转移视线时，它们只需重新调整整个身体的方向，这花费的时间与我们瞥视侧方的时间相同。它们转动身体面向它们首先用两对不太敏锐的侧向眼睛（称为前侧眼和后侧眼）发现的感兴趣的物体（包括潜在的猎物、威胁或配偶）。
这种行为导致许多科学家认为这些侧眼仅仅是运动探测器。但现在德国雷根斯堡大学的研究员马西莫·德·阿格罗怀疑它们做得更多：蜘蛛似乎使用它们的侧眼来挑选它们转向的目标。德·阿格罗是这项新研究的第一作者，该研究于周四发表在《公共科学图书馆·生物学》上，并且基于他在哈佛大学担任研究员期间进行的实验。
微型跑步机和灯光秀
研究跳蛛的图像处理不像在较大的动物身上植入电极那样直接。莫尔豪斯说，不仅蜘蛛的大脑只有罂粟籽那么大，而且这些动物还利用静水压力来伸展它们的腿——这使得它们的整个身体有点像一个“行走的注水气球”，任何侵入性手术都可能导致其爆裂。
为了跟踪跳蛛的视线，德·阿格罗和他的合作者使用了一种流行的技术来研究大黄蜂和其他小型无脊椎动物。他们将一个微小的、有图案的球漂浮在向上吹的空气垫上。蜘蛛被放置在球的顶部，并从上方固定住。当它们试图通过移动腿来转动身体时，它们会保持在原位，但球会旋转，有点像跑步机。一台摄像机记录了球的运动，从而记录了蜘蛛的预期运动。
然后，研究人员同时在每只蜘蛛的周边视觉中显示两个图像，并记录下它试图转向哪个图像，以便衡量它对哪个图像更感兴趣。测试的图像之一是一系列移动的点，代表了从侧视图看到的蜘蛛行走的“生物运动”——研究人员很高兴地发现蜘蛛可以将其与随机移动的点区分开来。
霍伊将这种抽象比作演员在为电影和电视节目制作特效时穿的“绿幕”套装和白色圆点：即使在电影魔法将圆点变成超级英雄或僵尸之前，人类大脑也会将以某种方式移动的一系列圆点识别为人类运动。“当然，对于人类来说，他们可以通过抽象的点来捕捉运动，这是众所周知的，”他说。“但他们表明这对于跳蛛来说也是如此，这非常了不起。”
德·阿格罗是一名接受过培训的心理学家，他说这种现象最初是在 20 世纪 70 年代在人类身上描述的——但没有人想到无脊椎动物可能能够处理相同的抽象概念。除了向他的蜘蛛展示生物运动外，他还创建了一个点显示，其中包含相同运动的加扰版本（其他动物已被证明将其解释为生物运动，尽管经过加扰）以及另一个包含随机运动的版本。所有这些都显示给蜘蛛的前侧眼。
蜘蛛对生物运动和加扰运动都没有表现出偏好——但它们强烈偏好随机运动而不是两者中的任何一种。德·阿格罗说，这个结果最初让他感到沮丧，因为随机点原本是作为蜘蛛不会在意研究的对照。
他说：“当我看到第一个条件的结果时，我非常难过。”“我在想，‘这里发生了什么？很明显，什么都没有发生。’”但随后蜘蛛的偏好在其他条件下保持一致。
德·阿格罗的结论是，蜘蛛可能会转向移动的图像，当它们想要获得更多关于它的信息时——这意味着前侧眼不仅可以检测运动，还可以为跳蛛提供足够的数据，以将运动分类为生物（蜘蛛点和加扰蜘蛛点）和未知（随机点）类别。
纳尔逊说，这项研究的设计巧妙，结果令人惊讶。她还想知道，雄性和雌性蜘蛛是否可能对这些刺激表现出不同的反应，因为雌性蜘蛛更专注于寻找食物，而雄性蜘蛛则一心一意地寻找配偶。
德·阿格罗补充说，他希望这项研究将有助于蜘蛛恐惧症患者以新的眼光看待这些蜘蛛，特别是考虑到这些无脊椎动物能够进行曾经被认为只有人类和其他哺乳动物才能进行的视觉处理。
了解动物的眼睛如何以不同于我们的方式运作，也可能拓宽程序员和机器人设计师的视野。研究人员已经创造了深度传感器——可用于视频游戏、汽车和手机——其灵感来自跳蛛眼睛的工作方式。霍伊说，这些设计的未来迭代可能会使机器人的视觉传感器在不熟悉的地形上受益，无论是在雨林中飞行还是探索外星球表面。
霍伊说：“弄清楚这种计算是如何在已经将任务外包给不同眼睛的动物中进行的，这将是思考如何设计必须在不可预测的、视觉混乱的世界中导航的机器人的绝佳方式。”