跳蛛对周边漂移错觉无感知：挑战运动感知神经回路的普遍性假设

本研究为解决周边漂移错觉（PDI）感知机制是否跨越物种普遍存在这一关键问题，由意大利圣安娜高等研究学院团队利用跳蛛独特视觉系统展开实验。通过全向跑步机行为学测试发现，跳蛛虽能响应真实运动刺激，却对静态PDI图案无反应，表明其缺乏脊椎动物和果蝇中常见的ON/OFF通路失衡机制。该发现颠覆了运动感知神经回路的传统认知，为无脊椎动物视觉系统进化分异提供了重要证据。

　　

在动物王国的视觉迷宫中，周边漂移错觉（Peripheral Drift Illusion, PDI）一直是个引人入胜的谜题。当人类注视着由锯齿状亮度梯度组成的静态图案时，会不由自主地感知到旋转运动——这种错觉现象被认为揭示了运动感知神经机制的进化保守性。从果蝇到哺乳动物，众多物种都共享这种视觉"漏洞"，其背后机制被归结为视觉系统中ON（亮边处理）和OFF（暗边处理）通路的不平衡处理。然而，自然界中存在一个特立独行的视觉大师：跳蛛（jumping spider）。这些八眼掠食者拥有地球上最奇特的视觉系统之一，它们的四对眼睛功能完全分离，其中可动的高分辨率主眼（Anterior Medial Eyes, AMEs）专精图案识别，而固定的次级眼（包括Anterior Lateral Eyes, ALEs）则负责运动检测。这种视觉系统的"模块化分工"使得科学家怀疑：跳蛛可能完全免疫于周边漂移错觉。

为了验证这一假设，来自意大利圣安娜高等研究学院和特伦托大学的科研团队开展了一系列精巧的行为学实验。研究人员将跳蛛（Menemerus semilimbatus）安置在全向跑步机（omnidirectional treadmill）上，通过测量其对视觉刺激的全身转动（pivot）行为来评估运动感知。实验设计了三种环形图案：能诱发顺时针旋转错觉的锯齿波图案（illusory stimulus）、作为对照的正弦波图案（control stimulus），以及增加同心环数量以增强错觉强度的变体。这些刺激被呈现在跳蛛ALE视野40度位置，分别测试静态、慢速（2°/s）和快速（32°/s）旋转条件下的反应。

研究团队采用球形跑步机系统记录跳蛛运动意图，通过FicTrac软件量化旋转行为，并设定10度以上转动且无其他轴向移动的特定参数作为有效反应。使用广义线性混合模型（GLMM）进行统计分析，纳入个体差异作为随机效应，确保结果的可靠性。

实验结果揭示三个关键发现：

第一，在静态刺激条件下，跳蛛对错觉图案和对照图案的反应率无显著差异（p=0.9844），且都与无刺激时的基线水平相当。这表明跳蛛确实无法感知静态PDI图案的运动错觉。

第二，当刺激真实运动时，跳蛛对慢速和快速旋转都表现出显著反应（p<0.0001），但快速运动（32°/s）的检测概率显著高于慢速运动（2°/s），证实其运动检测系统对速度敏感。

第三，旋转方向出现意外效应：在实验2中，跳蛛对反时针旋转的错觉图案反应更强（p=0.0001），而当实验3将图案翻转后，这种偏好随之反转为顺时针方向。这种方向特异性仅存在于错觉图案，对照图案无此现象，提示图案几何特征可能暗示了"生物运动"（biological motion）方向，而非错觉本身所致。

讨论部分指出，跳蛛对PDI免疫的特性可能源于其独特的视觉系统架构。与果蝇T4/T5神经元介导的运动检测机制不同，跳蛛的次级眼可能缺乏ON/OFF通路的不平衡性，或者这种机制被分配到了不同的眼对中。更值得注意的是，固定不动的次级眼排除了眼动（pupil drift）作为错觉成因的可能性，这为PDI机制研究提供了新视角。

这项发表在《Heliyon》的研究不仅首次证明了跳蛛对运动错觉的免疫性，更挑战了视觉系统进化保守性的传统观点。跳蛛视觉系统的模块化设计可能代表了一种替代的进化解决方案，其中运动检测与图案识别在物理和神经层面完全分离。这些发现为仿生视觉系统设计提供了新思路，同时强调在非模式生物中探索神经机制的重要性，有助于揭示感知系统进化的多样性和可能性。