Les humains ont longtemps imaginé ce que ce serait de voir le monde avec des yeux différents. Dans la mythologie grecque et romaine, par exemple, le géant Argus Panoptes utilisait ses dizaines d’yeux pour surveiller. Le poète Ovide a rapporté qu’ils agissaient par paires indépendantes, deux à la fois s’endormant tandis que les autres restaient vigilants.
Un petit mystère aux yeux multiples fascine aujourd’hui les scientifiques : les membres de la famille Salticidés, ou des araignées sauteuses, avec leur paire avant de grands yeux ronds et trois mirettes plus petites de chaque côté de leur tête. Une nouvelle étude explore comment ces arachnides voient et, plus précisément, ce qu’ils se soucier de voyant. Comprendre comment leurs yeux fonctionnent ensemble peut éclairer les technologies futures et offrir un aperçu de la perception d’un être très différent.
“Les résultats sont révélateurs de processus cognitifs qui trient le monde en catégories de ce qui est intéressant – ce qui vaut la peine d’être tourné vers et d’approfondir, et ce qui ne l’est pas – ce qui peut être écarté ou ignoré ou gardé dans le coin de l’œil.” dit Nathan Morehouse, un biologiste de l’Université de Cincinnati, qui étudie la vision de l’araignée sauteuse et n’a pas participé à l’étude. “Ce sont vraiment des questions sur les esprits extraterrestres.”
Les « chats du monde des invertébrés »
Lorsque Ximena Nelson enseigne ces araignées à l’Université de Canterbury en Nouvelle-Zélande, elle aime faire une expérience avec ses étudiants. Elle les avertit qu’elle est sur le point de projeter un gros plan vif du visage d’une araignée sauteuse sur un grand écran à l’avant de la pièce, puis regarde même les arachnophobes autoproclamés roucouler de plaisir, comme s’ils voyaient un phoque. chiot.
Les araignées « nous sont si proches parce qu’elles ont de grands yeux et qu’elles vous regardent », explique Nelson, un chercheur en comportement animal. Elle a examiné la nouvelle étude mais n’a pas participé aux travaux.
Mais au-delà de leur aspect attachant, c’est le comportement inhabituel de ces araignées qui en fait des sujets de recherche gratifiants, notamment lorsqu’il s’agit d’étudier la perception. Contrairement à de nombreux arachnides, les araignées sauteuses ne construisent pas de toiles ou ne restent pas au même endroit. Ils scannent leur environnement à la recherche de proies, les traquent puis bondissent pour les capturer. Ron Hoy, professeur émérite à l’Université Cornell, qui étudie la neurologie des araignées sauteuses et n’a pas participé à la recherche, dit qu’ils agissent davantage comme des félins prédateurs. En fait, dit-il, le défunt neurologue influent Michael Land aimait appeler les araignées sauteuses les « chats du monde des invertébrés ».
La vue à près de 360 degrés des araignées les aide à repérer les proies et à chasser. Mais alors que leurs deux grands yeux antérieurs, appelés yeux médians antérieurs, ont une acuité élevée, le champ de vision de ces yeux est petit. Les lentilles des yeux des araignées ne peuvent pas pivoter comme celles des humains, donc lorsque les arachnides veulent déplacer leur regard, ils réorientent simplement tout leur corps le temps qu’il nous faut pour regarder de côté. Ils pivotent pour faire face à des objets d’intérêt (y compris des proies potentielles, des menaces ou des partenaires) qu’ils repèrent d’abord avec deux de leurs paires d’yeux latéraux moins aigus, appelés yeux latéraux antérieurs et postérieurs.
Ce comportement a conduit de nombreux scientifiques à considérer ces yeux latéraux comme de simples détecteurs de mouvement. Mais Massimo de Agró, maintenant chercheur à l’Université de Ratisbonne en Allemagne, soupçonnait qu’ils faisaient plus : les araignées semblaient utiliser leurs yeux latéraux pour choisir vers quoi elles se tournaient. De Agró est le premier auteur de la nouvelle étude, qui a été publiée jeudi dans PLOS Biologie et était basé sur des expériences qu’il a menées en tant que boursier à l’Université de Harvard.
Tapis de course miniatures et spectacle de lumière
Étudier le traitement de l’image d’une araignée sauteuse n’est pas aussi simple que d’implanter des électrodes dans son cerveau, comme les scientifiques pourraient le faire avec un animal plus gros. Non seulement le cerveau des araignées a la taille d’une graine de pavot, mais ces animaux utilisent la pression hydrostatique pour étendre leurs jambes, ce qui fait de leur corps tout entier un peu comme un “ballon d’eau ambulant” qui pourrait éclater de toute procédure invasive, dit Morehouse.
Pour savoir où regardaient les araignées sauteuses, de Agró et ses co-auteurs ont utilisé une technique populaire pour étudier les bourdons et autres petits invertébrés. Ils faisaient flotter une petite boule à motifs sur un coussin d’air soufflant vers le haut. Les araignées étaient placées au sommet du ballon et maintenues en place par le haut. Lorsqu’ils essayaient de tourner leur corps en déplaçant leurs jambes, ils restaient en place, mais la balle tournait, agissant un peu comme un tapis roulant. Une caméra vidéo a enregistré le mouvement de la balle et donc le mouvement prévu des araignées.
Les chercheurs ont ensuite affiché simultanément deux images à la périphérie de chaque araignée et ont noté vers laquelle elle essayait de se tourner afin de déterminer quelle image elle était plus intéressée à étudier. L’une des images testées était une série de points mobiles qui représentaient le “mouvement biologique” d’une araignée marchant d’une vue latérale – que les chercheurs étaient ravis de découvrir que les arachnides pouvaient distinguer des points se déplaçant au hasard.
Hoy compare cette abstraction aux costumes « écran vert » et aux points blancs portés par les acteurs lors de la création d’effets spéciaux pour les films et les émissions de télévision : le cerveau humain reconnaîtra une série de points se déplaçant d’une certaine manière comme un mouvement humain avant même que la magie du film ne transforme les points en un super-héros ou un zombie. « Bien entendu, les humains savent très bien qu’ils peuvent capturer le mouvement à l’aide de points abstraits », dit-il. “Mais le fait qu’ils montrent que cela est également vrai pour les araignées sauteuses est assez remarquable.”
De Agró, psychologue de formation, affirme que ce phénomène a été décrit pour la première fois chez l’homme dans les années 1970, mais que personne n’avait imaginé que les invertébrés pourraient être capables de traiter la même abstraction. En plus de montrer le mouvement biologique de ses araignées, il a également créé un affichage à points avec une version brouillée de ce même mouvement (que d’autres animaux ont interprété comme un mouvement vivant, malgré le brouillage) et un autre avec un mouvement aléatoire. Tous ont été montrés aux yeux latéraux antérieurs des arachnides.
Les araignées n’ont montré aucune préférence entre le mouvement biologique et le mouvement brouillé, mais elles préféraient fortement le mouvement aléatoire à l’un ou l’autre. De Agró dit que ce résultat l’a d’abord consterné parce que les points aléatoires avaient été conçus comme un contrôle que les araignées ne voudraient pas étudier.
“J’étais tellement triste quand j’ai vu les résultats de cette première condition”, dit-il. « Je me disais : ‘Qu’est-ce qui se passe ici ? Il est clair qu’il ne se passe rien. » Mais ensuite, les préférences des araignées sont restées constantes dans les autres conditions.
De Agró a conclu que les araignées peuvent se tourner vers une image en mouvement lorsqu’elles veulent plus d’informations à son sujet, ce qui implique que les yeux latéraux antérieurs non seulement détectent le mouvement, mais donnent également à une araignée sauteuse suffisamment de données pour classer le mouvement en catégories de vie (points d’araignée et points d’araignée brouillés) et inconnu (points aléatoires).
Nelson dit que cette étude avait un design élégant et des résultats surprenants. Elle se demande également si les araignées mâles et femelles pourraient réagir différemment à ces stimuli, car les femelles sont beaucoup plus concentrées sur la recherche de nourriture, tandis que les mâles sont singulièrement obsédés par la recherche d’un partenaire.
De Agró ajoute qu’il espère que l’étude aidera les arachnophobes à voir ces araignées sous un nouveau jour, en particulier compte tenu de la capacité des invertébrés à s’engager dans le type de traitement visuel autrefois présumé disponible uniquement pour les humains et les autres mammifères.
Apprendre comment les yeux des animaux fonctionnent différemment des nôtres peut également élargir les perspectives des programmeurs et des concepteurs de robotique. Les chercheurs ont déjà créé des capteurs de profondeur, qui peuvent être utilisés dans les jeux vidéo, les voitures et les téléphones, inspirés du fonctionnement des yeux des araignées sauteuses. Hoy dit que les futures itérations de ces conceptions pourraient profiter aux capteurs visuels des robots sur un terrain inconnu, qu’il s’agisse de voler à travers une forêt tropicale ou d’explorer la surface d’une planète extraterrestre.
« Découvrir comment ce calcul est effectué chez un animal qui a déjà sous-traité une tâche à des yeux différents », dit Hoy, « serait un excellent moyen de réfléchir à la façon de concevoir des robots qui doivent naviguer dans un monde imprévisible et visuellement encombré. “
