A curiosidade humana sobre a percepção do mundo pelos animais sempre nos levou a buscar métodos inovadores para entender como outras espécies enxergam a realidade que as cerca.
Mais agora, uma equipe interdisciplinar conquistou um marco ao conceber um sistema de câmera inovador, notavelmente mais rápido e flexível em relação às condições de iluminação quando comparado aos sistemas já existentes. Essa tecnologia possibilita a captura de imagens em movimento de animais em seus ambientes naturais.
“Há muito tempo somos fascinados pela forma como os animais veem o mundo. As técnicas modernas de ecologia sensorial nos permitem inferir como as cenas estáticas podem parecer para um animal”, disse o coautor Daniel Hanley, biólogo da George Mason University em Fairfax, Virgínia. “No entanto, os animais geralmente tomam decisões cruciais sobre alvos em movimento (por exemplo, detectar itens alimentares, avaliar a exibição de um possível parceiro, etc.). Aqui, apresentamos ferramentas de hardware e software para ecologistas e cineastas que podem capturar e exibir cores percebidas pelos animais em movimento.”
Segundo Hanley e seus colaboradores, distintas espécies animais possuem conjuntos únicos de fotorreceptores que respondem a uma extensa gama de comprimentos de onda, desde o ultravioleta até o infravermelho, adaptando-se às necessidades ecológicas específicas de cada espécie.
Alguns animais possuem a capacidade de perceber luz polarizada, ampliando ainda mais suas habilidades visuais. Consequentemente, a percepção de cores varia ligeiramente entre as diferentes espécies. Um exemplo notável é observado em abelhas e pássaros, que são sensíveis à luz ultravioleta, um espectro não visível aos olhos humanos.
"“Como nem nossos olhos nem as câmeras comerciais capturam essas variações de luz, amplas faixas de domínios visuais permanecem inexploradas”, escreveram os autores. “Isso torna as imagens de cores falsas da visão animal poderosas e atraentes.”
No entanto, os autores destacam que as abordagens contemporâneas para gerar imagens de cores simuladas enfrentam dificuldades ao tentar quantificar as nuances cromáticas percebidas por animais em movimento.
Este aspecto ganha relevância significativa, uma vez que o movimento desempenha papel crucial na forma como diversas espécies se comunicam e exploram o ambiente ao seu redor, valendo-se da interpretação das cores e da detecção de sinais visuais.
A espectrofotometria convencional, por exemplo, depende da luz refletida pelos objetos para prever como os fotorreceptores de determinado animal processarão essa luz. Contudo, esse método é moroso, resultando na perda de informações valiosas tanto espaciais quanto temporais.
A técnica de fotografia multiespectral captura uma sequência de imagens em diversos comprimentos de onda, abrangendo desde a faixa ultravioleta até o infravermelho. Essas imagens são então organizadas em diferentes canais de cores, proporcionando medidas de cor independentes da câmera.
Embora esse método envolva uma compensação de precisão em prol de uma melhor resolução espacial, ele se revela adequado para investigações que visam analisar os padrões visuais em animais, por exemplo. No entanto, é importante notar que essa abordagem é limitada a objetos estáticos, carecendo assim de informações temporais.
Isso é uma falha porque “os animais apresentam e percebem sinais de formas complexas que projetam sombras e geram destaques”, escreveram os autores. “Esses sinais variam sob iluminação e pontos de vista que mudam continuamente. As informações sobre essa interação entre fundo, iluminação e sinais dinâmicos são escassas. No entanto, elas formam um aspecto crucial das formas como as cores são usadas e, portanto, percebidas pelos organismos de vida livre em ambientes naturais.”
Dessa maneira, Hanley e seus colaboradores embarcaram na missão de desenvolver um sistema de câmera capaz de produzir vídeos altamente precisos, replicando a visão dos animais e capturando toda a intricada complexidade dos sinais visuais tal como seriam percebidos por eles em seus ambientes naturais.
Para alcançar esse objetivo, amalgamaram técnicas já existentes de fotografia multiespectral com inovações em hardware e software. A câmera é projetada para gravar vídeos simultaneamente em quatro canais de cores (azul, verde, vermelho e UV).
Após o processamento desses dados em “unidades perceptuais”, o resultado é um vídeo fiel à maneira como diferentes animais perceberiam uma cena colorida, levando em consideração os conhecimentos sobre os fotorreceptores específicos de cada espécie.
O sistema desenvolvido pela equipe demonstra uma notável precisão de 92% na previsão das cores percebidas. O equipamento já está disponível comercialmente, e o software associado é de código aberto, permitindo que outros o utilizem e o aprimorem livremente.
O vídeo apresentado no topo deste artigo exemplifica as cores percebidas por abelhas enquanto observam suas congêneres em busca de alimentos e interagem, inclusive em momentos de conflito, nas flores.
Isso evidencia a eficácia do sistema de câmeras em capturar o comportamento desses insetos em seu ambiente natural. Adicionalmente, Hanley é retratado aplicando protetor solar bloqueador de UV em campo, proporcionando mais uma dimensão prática da aplicação do seu trabalho.
Sua pele de tom claro tem praticamente a mesma aparência na visão humana e na visão de falsa cor da abelha “porque a refletância da pele aumenta progressivamente em comprimentos de onda mais longos”, escreveram os autores.
Contudo, embora percebamos o protetor solar como branco, a visão das abelhas absorve a luz ultravioleta, resultando na percepção da substância como sendo de coloração amarela por esses insetos.
“Especificamente, o fotorreceptor de UV da abelha recebe pouca luz das áreas onde o protetor solar foi aplicado, enquanto seus fotorreceptores sensíveis ao azul e ao verde continuam a capturar luz abundante”, escreveram eles. “Nas cores falsas das abelhas, isso resulta em valores de pixel azuis mais baixos e verdes e vermelhos mais altos, o que produz a coloração amarela.”
A equipe também logrou capturar a perspectiva de uma abelha melífera diante da exibição antipredatória de uma lagarta; uma borboleta rabo de andorinha zebra se alimentando de flores; uma imagem ampliada de um ovo de percevejo-do-folhiço; e uma aranha saltadora.
Quanto aos pássaros, o vídeo abaixo apresenta uma representação em cores falsas da visão a partir do olho de um pássaro, destacando três borboletas macho de enxofre laranja. A face dorsal das asas revela uma marcante iridescência ultravioleta, a qual é exibida pelos machos como um sinal durante o período de acasalamento.
Consequentemente, essa iridescência permanece oculta quando as borboletas estão em repouso, somente se manifestando durante o voo ou quando um macho está envolvido em rituais de cortejo.
“As porções iridescentes de UV parecem roxas porque refletem mais fortemente na parte ultravioleta e vermelha do espectro”, escreveram os autores. “A parte ventral das asas parece marrom-acinzentada, assim como as folhas, indicando que sua cor está mais próxima do ponto acromático.”
Um vídeo adicional (vide abaixo) registra a perspectiva em cores falsas da visão de olho de pássaro, apresentando a interação de dois pássaros-dos-montes em uma árvore. Notam-se áreas de “branco aviário” nas penas, refletindo desde a luz ultravioleta até a porção visível do espectro eletromagnético.
“Isso também ilustra que o céu é predominantemente de cor UV (parecendo magenta), devido ao fato de que os comprimentos de onda mais curtos estão sujeitos a uma maior dispersão de Rayleigh”, escreveram os autores. “Assim, embora o céu possa parecer azul aos nossos olhos, ele pareceria azul-UV para muitos outros organismos.”
Embora Hanley e seus colegas tenham notado que a precisão de seu novo sistema assemelha-se consideravelmente à da fotografia multiespectral estática, reconheceram a possibilidade de uma ligeira perda de precisão em troca da capacidade de capturar sinais que, de outra forma, poderiam escapar às medições convencionais. Assim sendo, ainda existem numerosos estudos de colorimetria nos quais a fotografia multiespectral estática atenderia adequadamente às exigências dos pesquisadores.
Entretanto, essa leve compensação na precisão mostra-se vantajosa para aqueles que buscam registrar as nuances cromáticas percebidas por animais em movimento.
É por isso que “projetamos nosso sistema para permitir que os usuários testem a precisão de suas estimativas de cores, o que permitirá que os pesquisadores tomem decisões informadas sobre a confiabilidade de seus conjuntos de dados e os métodos mais adequados para seus casos de uso específicos”, concluíram os autores.
O estudo foi publicado na revista PLoS Biology.
