本文最初发表于 The Conversation。
夏夜坐在户外听起来总很惬意，直到苍蝇和蚊子出现——然后拍打就开始了。尽管苍蝇的眼睛很小，大脑也只有你大脑的 大约一百万分之一 大，但它们几乎能躲避你每一次的拍打。
苍蝇之所以能如此迅速而敏捷地躲避拍打，要归功于它们快速、高度发达的视觉和一些神经上的“小技巧”。
我们的实验室 专注于研究昆虫的飞行和视觉，旨在找出这些微小的生物如何处理视觉信息，以执行逃避你的拍打这样极具挑战性的行为。
更快的视觉
苍蝇拥有复眼。人眼是通过单一的镜片收集光线来形成整个图像，而苍蝇则是通过多个 小眼面 来形成图像的。每个小眼面都是一个独立的镜片，将入射光聚焦到光感受器簇上，这些光感受器是它们眼睛中感光细胞。本质上，每个小眼面都为苍蝇的视觉贡献了一个独立的像素。
苍蝇的世界分辨率相对较低，因为它们的小脑袋只能容纳有限数量的小眼面——通常是 几百到几千个——而且没有简单的方法能将它们模糊的视力锐化到人们看到的数百万像素。但尽管分辨率粗糙，苍蝇却能非常快速地感知和处理快速移动。
我们可以通过感光细胞处理光线的速度来推断动物感知快速运动的方式。人类每秒能分辨的最大闪光次数大约是 60 次。任何更快的速度通常都会被视为持续的光。看到离散闪光的能力取决于光照条件和视网膜的使用部位。
例如，一些 LED 灯以足够快的速度发出离散的闪光，以至于对人眼来说它们看起来是持续的光——除非你转头。在你的外围视野中，你可能会注意到闪烁。这是因为你的外围视野处理光线的速度更快，但分辨率较低，就像苍蝇的视觉一样。
令人惊讶的是，有些苍蝇每秒能看到多达 250 次闪光，大约是人类感知速度的四倍。
如果把一只这样的苍蝇带到电影院，你看到的由每秒 24 帧组成的流畅电影，在苍蝇看来，会是一系列静态图像，就像幻灯片一样。但这种快速的视觉让它能够迅速对猎物、障碍物、竞争对手以及你的拍打做出反应。
我们的研究 表明，在 昏暗的光线下，苍蝇会 失去一部分快速运动的感知能力。这听起来可能是一个拍打它们的好机会，但人类在黑暗中也会失去感知快速、清晰物体的能力。所以你可能和你的目标一样受到限制。
当它们在黑暗中飞行时，苍蝇和蚊子会 飞行轨迹 erratic，采取曲折的飞行路径来躲避拍打。它们还可以依靠 非视觉线索，例如身体上感知气流变化的细小毛发，在你试图攻击时感知到气流变化。
蚊子的飞行。来源：Intellectual Ventures。
神经小技巧
但为什么苍蝇在黑暗中看得更慢呢？你可能自己也注意到，在黑暗中，你的视力会变得迟钝、模糊，色彩也大大减少。昆虫的情况也是如此。光线不足意味着 光子更少，就像相机和望远镜一样，眼睛需要光子来成像。
但与高级相机不同的是，相机可以在黑暗环境中切换到更大的镜头来收集更多光子，而动物却无法更换眼睛的光学元件。相反，它们依赖 加总（summation），这是一种神经策略，它将相邻像素的输入信息叠加起来，或者增加它们采样光子的时间，来形成图像。
大的像素和更长的曝光时间可以捕捉到更多的光子， 但会牺牲图像的清晰度。加总相当于使用颗粒感强的胶片（更高的 ISO）或慢快门速度拍照，这会产生更模糊的图像，但可以避免 曝光不足 拍摄对象。苍蝇， 尤其是小的苍蝇，在黑暗中看不清楚，因为在某种意义上，它们在等待足够的光子到达，直到确定自己看到的是什么。
飞行机动性
除了快速感知迫在眉睫的威胁，苍蝇还需要在瞬间起飞逃离。这需要为起飞做好准备，并能进行 快速的飞行机动。例如，在视觉探测到迫在眉睫的威胁后，果蝇会在起飞前 五分之一秒内 调整姿态。像 捕食性苍蝇 这样的捕食性苍蝇，会协调它们的腿、翅膀和平衡棒——用于感知空中旋转的哑铃状残余翅膀——来在空中快速捕捉猎物。
如何才能最好地拍打一只苍蝇
要想在速度上超越苍蝇，你必须比它感知到你的手更快地出击。通过练习，你可能会有所进步，但苍蝇在数亿年的进化中已经磨练出了它们的逃生本领。所以，与其拍打，不如采取其他方法来管理苍蝇，例如设置捕蝇器和清理后院，这样效果更好。
你可以用装有苹果醋和啤酒的细颈瓶引诱某些苍蝇。在瓶颈处放置一个漏斗，让它们容易进入，但难以逃脱。
至于蚊子，一些商业驱蚊剂可能有效，但清除房屋周围的积水——植物、花盆或任何开口容器中的积水——有助于 消除它们的产卵地，并从一开始就减少周围的蚊子数量。避免使用杀虫剂，因为它们也会 伤害蜜蜂和蝴蝶等有益昆虫。
Jamie Theobald 获得美国国家科学基金会 (IOS-1750833) 的资助。
