La maggior parte degli animali ha gli occhi situati ai lati opposti della testa. Negli esseri umani e nei primati, gli occhi si sono evoluti e si sono “spostati” nella parte anteriore della testa. Per molto tempo si è creduto che l'unico vantaggio di una simile trasformazione fosse la visione tridimensionale dello spazio circostante. Ma ora gli scienziati americani sono pronti ad aggiungere un altro “fattore trainante” dell’evoluzione.
C'è un netto vantaggio nel fatto che possiamo vedere lo spazio circostante in un'immagine tridimensionale (anche se dobbiamo muovere parecchio la testa per farlo).
Ma questo non è l'unico vantaggio, afferma Mark Changizi del Rensselaer Polytechnic Institute (RPI), che in realtà ha scoperto un altro vantaggio davvero illuminante della visione binoculare: gli animali "dall'aspetto dritto" possono anche vedere attraverso gli oggetti.
Per coloro che non ci credono, lo scienziato suggerisce di condurre un semplice esperimento. Prendi una penna stilografica e tienila in verticale, guarda il panorama direttamente dietro di essa. Se chiudi prima un occhio, poi l'altro, vedrai che la penna copre comunque una certa area dello spazio. Ma se guardi con entrambi gli occhi, tutto ciò che prima era “nascosto” ora è abbastanza visibile. Così semplice! Non è questo?
La visione degli animali è stata adattata nel corso dei secoli per soddisfare le esigenze della specie. Quindi i gatti quasi non distinguono i colori; la “visione notturna” è molto più importante per il loro stile di vita, motivo per cui la loro pupilla può espandersi fino a 14 millimetri (negli esseri umani solo fino a 8). Le api non notano il colore rosso e non impollinano i fiori rossi. I falchi vedono la luce ultravioletta, che li aiuta a rintracciare la preda. Inoltre, gli uccelli possono vedere ugualmente bene due oggetti lontani l'uno dall'altro contemporaneamente. I cani non sono in grado di modificare di molto il potere rifrattivo della lente, cioè vedono bene sia lontano da sé che direttamente davanti a sé, non esiste una terza opzione (foto dai siti wikimedia.org, eyedesignbook.com , headdonhawking.com, flickr.com).
Pesci, insetti, rettili, uccelli, conigli e cavalli trascorrono la loro vita in spazi aperti (pianure, campi), cioè dove è necessaria la visione di tutto ciò che accade intorno: visione panoramica. Ed è proprio a questo che contribuisce la loro posizione laterale degli occhi.
Naturalmente la dimensione degli oggetti non può essere infinitamente grande. Finché la distanza tra i nostri occhi sarà maggiore della larghezza degli elementi che ci impediscono la vista (come nel caso delle dita o delle foglie degli alberi), saremo in grado di vedere attraverso di essi.
Quindi vediamo un oggetto distante tutto dietro lo stesso fogliame, dita e altri piccoli oggetti, paragonabili in larghezza alla distanza tra i nostri occhi (illustrazione di Rensselaer/Changizi).
Per scoprire quali animali hanno la "visione a raggi X", Mark e il suo collega Shinsuke Shimojo del California Institute of Technology hanno studiato 319 specie di 17 ordini di mammiferi. Gli scienziati hanno appreso che la posizione degli occhi corrisponde alla presenza o all'assenza di piccoli oggetti nell'habitat abituale, nonché alle loro dimensioni rispetto alle dimensioni degli animali stessi.
"I rappresentanti della fauna che vivono in spazi aperti non hanno bisogno di tale "visione a raggi X", la visione binoculare non offre loro alcun vantaggio", riassume Mark. Secondo lui, è molto più importante per loro osservare tutto l'ambiente circostante per non cadere nelle grinfie di un predatore.
L'illustrazione a sinistra mostra il ritratto di Darwin visto attraverso un ostacolo. A destra ci sono le linee di vista di ciascun occhio: due, a differenza di uno, vedono quasi tutto lo spazio dietro le foglie (illustrazione di Rensselaer/Changizi).
Allo stesso tempo, gli animali che vivono nelle foreste a volte hanno una zona di visione binoculare molto ampia, occhi posizionati quasi direttamente e la capacità di vedere attraverso il muro della foresta. Tutto ciò aumenta le loro possibilità di sopravvivenza mentre fuggono dall'inseguimento (più facile da orientare) o, al contrario, mentre cacciano la preda.
"La visione a raggi X consente a questi animali di vedere molto più spazio rispetto alla visione monoculare 'laterale'", afferma Changizi. E se teniamo conto del fatto che quanto più grande è l'animale, tanto più grandi sono gli oggetti che può maneggiare (più precisamente, “negli occhi”), allora non ci sono dubbi sulle conclusioni del ricercatore americano.
Vediamo il mondo intorno a noi e ci sembra che sia esattamente così. È difficile persino immaginare che qualcuno lo veda diversamente, in bianco e nero o senza blu e rosso. È difficile credere che per alcune persone il nostro mondo familiare sia completamente diverso.
Ma è proprio così.
Guardiamo il mondo che ci circonda attraverso gli occhi degli animali, scopriamo come vedono gli animali, in quali colori percepiscono il mondo.
Quindi, per prima cosa, diamo un'occhiata a cos'è la visione e quali abilità funzionali include.
Cos'è la visione?
La visione è il processo di elaborazione delle immagini degli oggetti nel mondo circostante.
- svolte dal sistema visivo
- permette di avere un'idea delle dimensioni, della forma e del colore degli oggetti, della loro posizione relativa e della distanza tra loro
Il processo visivo comprende:
- penetrazione del flusso luminoso attraverso i mezzi rifrangenti dell'occhio
- focalizzando la luce sulla retina
- trasformazione dell'energia luminosa in impulso nervoso
- trasmissione degli impulsi nervosi dalla retina al cervello
- elaborazione delle informazioni con la formazione di un'immagine vista
Funzioni visive:
- percezione della luce
- percezione degli oggetti in movimento
- campo visivo
- acuità visiva
- percezione del colore
La percezione della luce è la capacità dell'occhio di percepire la luce e di determinare vari gradi della sua luminosità.
Il processo di adattamento dell'occhio alle diverse condizioni di illuminazione è chiamato adattamento. Esistono due tipi di adattamento:
- all'oscurità - quando il livello di luce diminuisce
- e illuminare, con livelli di luce crescenti
La percezione della luce è la base di tutte le forme di sensazione e percezione visiva, soprattutto al buio. La percezione della luce da parte dell'occhio è influenzata anche da fattori quali:
- distribuzione di bastoncelli e coni (negli animali, la regione centrale della retina a 25° è costituita prevalentemente da bastoncelli, il che migliora la visione notturna)
- concentrazione di sostanze visive sensibili alla luce nei bastoncelli (nei cani, la sensibilità alla luce dei bastoncelli è 500-510 nm, nell'uomo 400 nm)
- la presenza di un tapetum (tapetum lucidum) - uno strato speciale della coroide dell'occhio (il tapetum dirige indietro i fotoni passati alla retina, facendoli agire nuovamente sulle cellule recettrici, aumentando la fotosensibilità dell'occhio, che in condizioni di scarsa illuminazione risulta essere molto prezioso) nei gatti l'occhio riflette 130 volte più luce di quella di una persona (Paul E. Miller, DVM, e Christopher J. Murphy DVM, PhD)
- forma della pupilla - forma, dimensione e posizione della pupilla in vari animali (la pupilla può essere rotonda, a fessura, rettangolare, verticale, orizzontale)
- la forma della pupilla può dire se un animale è un predatore o una preda (nei predatori la pupilla si restringe in una striscia verticale, nelle prede in una striscia orizzontale - gli scienziati hanno scoperto questo schema confrontando le forme delle pupille in 214 specie di animali )
Quindi, quali sono le diverse forme delle pupille:
Come percepiscono gli animali gli oggetti in movimento?
La percezione del movimento è vitale perché gli oggetti in movimento sono segnali di pericolo o di potenziale cibo e richiedono un'azione rapida e appropriata, mentre gli oggetti fermi possono essere ignorati.
Ad esempio, i cani riconoscono gli oggetti in movimento (grazie al gran numero di bastoncini) a una distanza compresa tra 810 e 900 m, ma gli oggetti stazionari solo a una distanza di 585 m.
Come reagiscono gli animali alla luce tremolante (ad esempio, in TV)?
La risposta alla luce tremolante fornisce informazioni sulla funzione dei bastoncelli e dei coni.
L'occhio umano è in grado di rilevare vibrazioni a 55 hertz, mentre l'occhio del cane rileva vibrazioni ad una frequenza di 75 hertz. Pertanto, a differenza di noi, i cani molto probabilmente vedono solo sfarfallio e la maggior parte di loro non presta attenzione all'immagine in TV. Le immagini degli oggetti in entrambi gli occhi vengono proiettate sulla retina e trasmesse alla corteccia cerebrale, dove vengono fuse in un'unica immagine.
Quali sono i campi visivi degli animali?
Il campo visivo è lo spazio percepito dall'occhio con lo sguardo fisso. Esistono due tipi principali di visione:
- visione binoculare: percezione degli oggetti circostanti con entrambi gli occhi
- visione monoculare: percezione degli oggetti circostanti con un occhio
La visione binoculare non è presente in tutte le specie animali e dipende dalla struttura e dalla posizione relativa degli occhi sulla testa. La visione binoculare consente di eseguire movimenti coordinati degli arti anteriori, saltare e muoversi facilmente.
Per i predatori, la percezione binoculare degli oggetti da caccia li aiuta a valutare correttamente la distanza dalla vittima designata e a scegliere la traiettoria di attacco ottimale. Nei cani, nei lupi, nei coyote, nelle volpi, negli sciacalli l'angolo del campo binoculare è di 60-75°, negli orsi è di 80-85°. Nei gatti, 140° (gli assi visivi di entrambi gli occhi sono quasi paralleli).
La visione monoculare con un ampio campo consente alle potenziali vittime (marmotte, roditori, lepri, ungulati, ecc.) Di notare il pericolo in tempo. raggiunge i 360° nei roditori, 300-350° negli ungulati e oltre 300° negli uccelli. Camaleonti e cavallucci marini possono guardare in due direzioni contemporaneamente, perché... i loro occhi si muovono indipendentemente l'uno dall'altro.
Acuità visiva
- la capacità dell'occhio di percepire come separati due punti situati ad una distanza minima l'uno dall'altro
- la distanza minima alla quale due punti saranno visibili separatamente dipende dalle proprietà anatomiche e fisiologiche della retina
Da cosa dipende l'acuità visiva?
- dalla dimensione dei coni, dalla rifrazione dell'occhio, dall'ampiezza della pupilla, dalla trasparenza della cornea, del cristallino e del corpo vitreo (compreso l'apparato rifrattivo della luce), dallo stato della retina e del nervo ottico, dall'età
- Il diametro dei coni determina il valore dell'acuità visiva massima (minore è il diametro dei coni, maggiore è l'acuità visiva)
L'angolo visivo è la base universale per esprimere l'acuità visiva. Il limite normale di sensibilità dell'occhio della maggior parte delle persone è 1. Negli esseri umani, per determinare l'acuità visiva, viene utilizzata la tabella Golovin-Sivtsev, contenente lettere, numeri o segni di varie dimensioni. Negli animali, l'acuità visiva viene determinata utilizzando (Ofri., 2012):
- prova comportamentale
- elettroretinografia
L'acuità visiva dei cani è stimata al 20-40% dell'acuità visiva degli esseri umani, vale a dire un cane riconosce un oggetto da 6 metri, mentre una persona riconosce un oggetto da 27 metri.
Perché un cane non ha l'acutezza visiva di un essere umano?
I cani, come tutti gli altri mammiferi tranne le scimmie e gli esseri umani, sono privi della fovea centrale della retina (l'area di massima acuità visiva). La maggior parte dei cani è leggermente ipermetrope (ipermetropia: +0,5 D), cioè riescono a distinguere piccoli oggetti o loro parti ad una distanza non inferiore a 50-33 cm; tutti gli oggetti più vicini appaiono sfocati, in cerchi di dispersione. I gatti sono miopi, il che significa che non possono vedere nemmeno gli oggetti distanti. La capacità di vedere bene da vicino è più adatta alla caccia alle prede. Il cavallo ha una bassa acuità visiva ed è relativamente miope. I furetti sono miopi, il che è, senza dubbio, una reazione al loro adattamento a uno stile di vita scavatore e alla ricerca della preda tramite l'olfatto. La vista miope dei furetti è acuta quanto la nostra e forse anche un po' più acuta.
Pertanto, l'aquila ha la visione più acuta, quindi in ordine decrescente: falco, uomo, cavallo, colomba, cane, gatto, coniglio, mucca, elefante, topo.
visione dei colori
La visione dei colori è la percezione della diversità cromatica del mondo circostante. L'intera parte luminosa delle onde elettromagnetiche crea uno spettro di colori con una transizione graduale dal rosso al viola (spettro dei colori). La visione dei colori viene effettuata dai coni. Nella retina umana esistono tre tipi di coni:
- il primo percepisce i colori a lunga lunghezza d'onda: rosso e arancione
- il secondo tipo percepisce meglio i colori delle onde medie: giallo e verde
- il terzo tipo di coni è responsabile dei colori a lunghezza d'onda corta: blu e viola
Tricromasia: la percezione di tutti e tre i colori
Dicromasia: vedere solo due colori
Monocromia: vedere un solo colore
Come percepiscono i colori gli animali?
| Tipo di animale | Lunghezza d'onda corta, nm | Lunghezza d'onda media, nm | Fonte |
| Cane | 454 | 561 | Loop et al. (1987) Guenther & Zrenner (1993) |
| Gatto | 429-435 | 555 | Neitz et al. (1989); Jacobs et al. (1993) |
| Cavallo | 428 | 539 | Carroll et al. (2001); Timney e Macuda (2001) |
| Maiale | 439 | 556 | Neitz&Jacobs (1989) Mucca 451 555 Jacobsetal. (1998) |
Visione dei colori nei cani:
Visione dei colori dei gatti:
Visione dei colori del cavallo:
L'analizzatore visivo dei vertebrati terrestri ha diversi livelli di sviluppo, corrispondenti ai compiti della psiche sensoriale o percettiva.
Tuttavia, in tutti i vertebrati terrestri, la struttura della parte periferica dell'analizzatore (l'occhio) e del suo apparato centrale si distingue per un livello più elevato di organizzazione strutturale.
Le caratteristiche morfologiche dell'analizzatore visivo dei vertebrati superiori indicano che la visione gioca un ruolo importante nella loro vita. Molti uccelli e mammiferi hanno una vista molto acuta. I mammiferi che vivono in spazi aperti hanno una visione altrettanto acuta. Consideriamo le caratteristiche della visione degli animali terrestri usando l'esempio di un gatto domestico.
Tutti i membri della famiglia dei gatti hanno gli occhi grandi. A causa della cornea convessa, gli occhi del gatto sembrano un po' spostati in avanti. Ciò fornisce agli animali una percezione visiva grandangolare. L'occhio di ogni gatto fornisce una percezione di 200° dell'ambiente. L'angolo visivo totale di un gatto può variare in modo significativo a seconda della posizione degli occhi sulla testa. Il gatto medio con una struttura cranica come un gatto selvatico europeo (persiano o birmano) ha un angolo visivo di circa 180°. I gatti con la parte facciale della testa allungata (gatti siamesi, abissini) e gli occhi più larghi hanno un angolo visivo più ampio.
I gatti raramente girano la testa di lato, perché anche in una posizione statica della testa controllano visivamente tutto ciò che accade intorno a loro.
Il colore degli occhi (colore dell'iride) di un gatto domestico può variare dal giallo pallido al rosso ramato e al verde. E i gatti siamesi e birmani hanno gli occhi azzurri. Anche il colore degli occhi cambia durante l'ontogenesi. Quindi, i gattini di tutte le razze hanno gli occhi azzurri nei primi due mesi di vita. A 10-12 settimane di vita, il colore degli occhi inizia a cambiare. Il colore dell'iride si stabilizzerà finalmente solo dopo un anno.
La visione di un gatto è adattata alla percezione delle immagini visive in qualsiasi condizione di illuminazione, esclusa la completa oscurità. Il gatto ha una pupilla insolita. Ha la forma di una fessura verticale. In condizioni di luce intensa, la pupilla si restringe fino a diventare una striscia stretta.
In condizioni di scarsa illuminazione, la pupilla si espande al limite e acquisisce la geometria di un cerchio, occupando la maggior parte dell'occhio. Pertanto, la pupilla dosa il flusso luminoso che entra nella retina. Una particolarità dell’analizzatore visivo del gatto è che vede bene al crepuscolo, cioè in condizioni di scarsa illuminazione. Ciò è favorito da una serie di caratteristiche morfofunzionali dell'occhio. Un occhio grande implica la presenza di un'ampia area dello strato fotosensibile: la retina. Inoltre, la retina dell'occhio di gatto ha un'altissima densità di cellule fotosensibili: bastoncelli e coni. Tuttavia, rispetto agli animali la cui attività massima avviene durante le ore diurne, il gatto domestico ha relativamente più bastoncini contenenti un solo fotopigmento: la rodopsina.
I predatori diurni hanno un rapporto cono-bastone più elevato. È noto che i bastoncelli forniscono la percezione monocromatica delle immagini visive e i coni forniscono la percezione policroma della luce.
Il processo di concentrazione della luce in condizioni di scarsa illuminazione è facilitato anche dalla già citata forma convessa della sclera e dalla pupilla insolitamente ampia.
Inoltre, va notato che il gatto ha uno strato sviluppato che riflette la luce: Tapetum lucidum. Una caratteristica di questa formazione è l'altissima concentrazione di zinco e taurina nelle cellule. Il tappeto si trova dietro la retina invertita e quindi, grazie alle sue proprietà riflettenti, potenzia l'effetto di un debole flusso luminoso sulle cellule fotosensibili. Il Tapetum lucidum, infatti, garantisce il passaggio ripetuto di un raggio di luce attraverso la retina. Pertanto, in termini di fisica ottica, l'occhio di un gatto ha un rapporto di apertura elevato.
Naturalmente, tale ricezione della luce fornisce l'eccitazione delle cellule fotosensibili dell'occhio del gatto con un flusso luminoso di tale intensità, che per gli occhi di altri animali (diurno) costituisce uno stimolo sottosoglia. Grazie all'efficace funzionamento dello strato fotoriflettente, il valore soglia della lunghezza d'onda della luce per un gatto è incredibilmente piccolo: solo 0,06 nm! Per chiarezza segnaliamo che il valore soglia della lunghezza d'onda della luce nell'uomo è stimato in 1 nm. Questa caratteristica della visione del gatto fornisce all'animale principalmente una percezione sfumata di diverse sfumature di grigio. Allo stesso tempo, il gatto nota i movimenti di piccoli oggetti al crepuscolo.
L'acuità visiva degli animali in condizioni di scarsa illuminazione è indirettamente garantita dalla visione binoculare.
Tuttavia, il compito principale della percezione binoculare è dettagliare l'immagine visiva risultante e determinare la distanza dai singoli oggetti nell'ambiente.
Come già notato, il campo visivo totale di un gatto si avvicina ai 200°. In questo settore la percezione binoculare rappresenta un angolo di 45° nella parte centrale del campo visivo. La visione binoculare fornisce una maggiore profondità di campo, conferisce tridimensionalità e consente all'animale di vedere l'immagine in dettaglio. Questo è importante per un predatore crepuscolare. La visione binoculare di un gatto consente all'animale di determinare in modo molto accurato la distanza, le dimensioni e il volume di un oggetto di interesse e di misurare con precisione la forza dei suoi muscoli durante la locomozione (ad esempio, quando lancia un topo rilevato).
Gli occhi del cavallo sono posizionati in modo tale che l'animale abbia costantemente un ampio campo visivo, avvicinandosi ai 360°. Tuttavia, il cavallo ha diversi punti ciechi. Dietro la nuca, sopra la fronte e sotto il mento viene creata una stretta striscia di punto cieco. Questa organizzazione della visione consente al cavallo, come animale da branco in spazi aperti, di controllare il suo habitat e di registrare tempestivamente i cambiamenti in tutte le direzioni. È semplicemente impossibile avvicinarsi inosservati a una mandria di cavalli al pascolo. Ma la zona di visione binoculare del cavallo è ridotta a 55°.
L'acuità visiva del gatto è assicurata anche dalla struttura unica dei tratti visivi: fasci nervosi che si estendono dagli occhi sinistro e destro alla corteccia visiva (la regione occipitale degli emisferi cerebrali). Le fibre nervose che si estendono dalle metà interne della retina degli occhi destro e sinistro si intersecano quando si avvicinano alla corteccia (“chiasma visivo”). Pertanto, parte del flusso afferente dall'occhio sinistro va alla regione destra della corteccia visiva e dall'occhio destro alla regione sinistra della corteccia visiva. Dai settori esterni della retina, l'afferenza entra direttamente nella corteccia, cioè aggirando l'intersezione. Una caratteristica speciale del gatto è che il suo chiasma ottico è asimmetrico. La metà sinistra della corteccia visiva del gatto riceve la maggior parte degli input visivi. Tale asimmetria neurofisiologica nel lavoro dell'analizzatore visivo crea un'immagine visiva tridimensionale, cioè aumenta significativamente il contenuto informativo del controllo visivo sull'ambiente di vita.
La capacità degli animali di percepire l'ambiente in tre dimensioni utilizzando i loro organi visivi è dimostrata da speciali esperimenti di laboratorio. Pertanto, i cavalli percepiscono in volume anche una tela grafica. Negli studi, i cavalli sono stati addestrati a selezionare immagini con prospettiva lineare e gli animali hanno completato con successo il compito. Ad esempio, un cavallo vede il volume dell'immagine di Ponzo, e allo stesso tempo commette lo stesso errore di una persona: il cavallo, come una persona, percepisce il rettangolo superiore come un oggetto più grande rispetto alla figura inferiore della stessa dimensione.
I piccoli roditori non necessitano di immagini visive dettagliate. Per una potenziale preda del gatto (piccolo roditore), è più importante avere una visione monoculare più ampia che gli permetta di monitorare l'ambiente (l'avvicinamento del gatto) da almeno tre direzioni. Un settore ristretto della visione binoculare (circa 30°) è sufficiente affinché un roditore possa trovare il cibo (semi, frutti, radici, insetti).
Il gatto è ben adattato a percepire immagini visive in una luce accecante. In piena luce, la fessura della pupilla si chiude, lasciando solo piccoli fori nelle parti superiore e inferiore della pupilla. Ma anche con una penetrazione così limitata del flusso luminoso sulla retina, la luce intensa provoca disagio nel gatto.
È stato dimostrato sperimentalmente che in condizioni di illuminazione molto intensa, i gatti distinguono oggetti fissi a una distanza massima di 4-6 m, con una chiarezza massima di circa 1,5-2,0 m. Per confronto, notiamo che la massima chiarezza dell'immagine in un il cavallo viene fornito a una distanza massima di 6-7 me nell'uomo fino a 10 m.
La struttura specifica della fovea centrale crea anche la specificità della percezione visiva del mondo da parte del gatto. Nel caso dello studio ravvicinato di un oggetto, quando l'acuità visiva è importante, l'immagine viene focalizzata proprio in questa parte della retina. È interessante notare che nei gatti che conducono uno stile di vita diurno e cacciano in spazi aperti (ghepardi), la fossa centrale è allungata orizzontalmente. Nei gatti crepuscolari (gatto domestico) e nei predatori notturni (pantera), la fovea è a forma di disco.
La fovea è la zona della retina con la migliore percezione dei colori. In questa parte della retina si trovano esclusivamente i coni, cioè le cellule nervose sensibili, la cui stimolazione è provocata dalla luce con una determinata lunghezza d'onda.
Il cavallo non ha fossa, ma ha una "linea centrale". Questa è l'area centrale della retina, rispetto alla quale i recettori si allineano perpendicolarmente al fondo dell'occhio. La direzione del flusso luminoso verso la linea centrale garantisce che l'immagine sia focalizzata sul cavallo.
Va sottolineato che il numero totale di coni nella retina dell'occhio di un gatto è piccolo. Il rapporto bastoncello-cono nel gatto è 25:1 (nell'uomo è 4:1, nei cavalli è 9:1). E dal punto di vista funzionale, i coni di un gatto domestico sono unici. Sono facilmente eccitati dalla luce con una lunghezza d'onda compresa tra 450 e 550 nm (spettro blu-verde). Questa è la tavolozza dei colori principale delle immagini visive di un gatto domestico. Allo stesso tempo, i coni sono poco sensibili alla luce con una lunghezza d'onda inferiore a 400 nm (spettro blu) e sono insensibili alla gamma rossa dell'onda luminosa (600-700 nm), cioè nella vita ordinaria, le immagini visive che sono formati dall'analizzatore visivo del gatto e non hanno colori brillanti.
Tuttavia, i fisiologi riferiscono che nel processo di addestramento speciale a lungo termine, a un gatto può essere insegnato a differenziare molte sfumature dello spettro blu, giallo e rosso. Ovviamente, la visione dettagliata dei colori non è inclusa nell'elenco delle proprietà fisiologiche necessarie di un animale, la cui attività vitale di picco non coincide con la massima illuminazione quotidiana. Al crepuscolo, tutti i topi e i passeri sembrano grigi, proprio come i loro compagni gatti domestici (qui non vengono presi in considerazione gli esperimenti genetici umani con cambiamenti nel colore dei gatti).
Possiamo quindi concludere che i gatti riconoscono i colori, poiché nella loro retina sono presenti oltre ai bastoncelli, anche i coni e, quindi, i gatti non sono daltonici. Ma poiché il flusso afferente dell’apparato recettore visivo del gatto è, per la maggior parte, creato attraverso l’attivazione dei bastoncelli e l’attività massima del gatto avviene al crepuscolo e di notte, per loro l’immagine a colori luminosi del mondo circostante è secondaria. Utilizzando il metodo di sviluppo dei riflessi condizionati, è stato dimostrato che i gatti domestici percepiscono bene le immagini monocromatiche con un'ampia gradazione di mezzitoni grigi. Dallo spettro dei colori in condizioni di luce elevata sono a loro disposizione i colori blu, verde e giallo. Gli esperti ritengono che un gatto non sia in grado di distinguere il colore rosso dalla gamma cromatica generale.
Il cavallo percepisce il colore del mondo circostante a modo suo. È stato stabilito sperimentalmente che questa specie di animale distingue bene il rosso dal blu. Ma non è chiaro se il cavallo riconosca i colori verde e giallo. Gli occhi del cavallo sono ben adattati per lavorare al crepuscolo. La retina dell'occhio di un cavallo è dominata da bastoncelli. Inoltre, il cavallo ha uno strato riflettente ben sviluppato: tapetum lucidum. Di conseguenza, il debole flusso luminoso sulla retina dell’occhio del cavallo viene amplificato molte volte.
La particolarità della visione di un gatto spiega le dinamiche quotidiane dell'attività dell'animale. A metà giornata i gatti preferiscono riposare. La luce solare intensa crea chiaramente una sensazione di disagio in un gatto domestico. Con l'inizio del crepuscolo, quando l'ambiente è più suscettibile al loro controllo visivo, gli animali diventano più attivi. Nell'oscurità assoluta, l'occhio del gatto è passivo, quindi di notte la locomozione del gatto non è servita dalla vista, ma da altri sistemi sensoriali: l'udito e il sistema sensoriale tattile.
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Come vedono i mammiferi?
Mammiferi- una classe di vertebrati con circa 5mila specie. La principale caratteristica distintiva è nutrire i cuccioli con il latte. I mammiferi sono distribuiti quasi ovunque. I suoi rappresentanti popolavano tutti gli ambienti viventi, compresa la superficie terrestre, il suolo, i corpi d'acqua marini e dolci e gli strati terrestri dell'atmosfera.
Visione dei mammiferi- il processo di percezione da parte dei mammiferi della radiazione elettromagnetica visibile, la sua analisi e la formazione di sensazioni soggettive, sulla base delle quali si forma l'idea dell'animale della struttura spaziale del mondo esterno. Responsabile di questo processo è il sistema sensoriale visivo nei mammiferi, le cui basi si sono formate in una fase iniziale dell'evoluzione dei cordati. La sua parte periferica è formata dagli organi visivi (occhi), la parte intermedia (che garantisce la trasmissione degli impulsi nervosi) è formata dai nervi ottici e la parte centrale è formata dai centri visivi nella corteccia cerebrale.
Il riconoscimento degli stimoli visivi nei mammiferi è il risultato del lavoro congiunto degli organi visivi e del cervello. Allo stesso tempo, una parte significativa delle informazioni visive viene elaborata a livello dei recettori, il che consente di ridurre significativamente la quantità di tali informazioni che entrano nel cervello. L'eliminazione della ridondanza nella quantità di informazioni è inevitabile: se la quantità di informazioni che arrivano ai recettori del sistema visivo è misurata in milioni di bit al secondo (nell'uomo - circa 1·107 bit/s), allora le capacità del sistema nervoso per elaborarlo è limitato a decine di bit al secondo.
Organi della visione nei mammiferi sono, di regola, abbastanza ben sviluppati, sebbene nella loro vita siano meno importanti che negli uccelli: i mammiferi di solito prestano poca attenzione agli oggetti stazionari. La dimensione degli occhi dei mammiferi è relativamente piccola. Gli animali notturni e gli animali che vivono in paesaggi aperti hanno occhi più grandi. Negli animali della foresta la vista non è così acuta e nelle specie scavatrici sotterranee gli occhi sono più o meno ridotti.
Nel caso più semplice
percezione positivasi tratta di valutare la luminosità (luminosità apparente), la tonalità (il colore stesso) e la saturazione (un indicatore proporzionale al grado di differenza tra un colore e un grigio di pari luminosità) della luce riflessa dalla superficie. I meccanismi di base della percezione del colore sono innati, sono localizzati a livello delle formazioni sottocorticali del cervello.Studio visione dei coloriè una delle principali tendenze nello studio della percezione visiva. È quasi completamente dimostrato che nessun mammifero, compresi i primati, ha una visione dei colori, e se alcuni dei loro rappresentanti hanno una visione dei colori, è solo in una forma molto rudimentale. La percezione del colore nei mammiferi avviene attraverso recettori fotosensibili contenenti pigmenti con diversa sensibilità spettrale. La maggior parte dei primati strettamente imparentati con l'uomo possiede diversi tipi di pigmenti fotosensibili. I recettori dell’opsina situati nelle cellule sensibili alla luce chiamate coni sono responsabili della visione dei colori. Da dove viene che la visione del colore nella maggior parte dei primati è “tricromatica” (tre tipi di coni). Il resto dei primati e alcuni mammiferi, dal punto di vista della teoria a tre componenti della percezione del colore, sono “dicromatici”. Cioè, hanno solo due tipi di coni negli occhi per percepire il colore.
I mammiferi notturni sono dotati di una visione dei colori in via di sviluppo, poiché la luce e il colore adeguati percepiti dai coni danno loro la capacità di adattarsi adeguatamente al loro ambiente. Ciò è dovuto al fatto che i primi mammiferi furono costretti a condurre uno stile di vita prevalentemente notturno (in particolare, a causa della competizione con i dinosauri), dove la percezione del colore non è importante. Pertanto, alcuni coni si sono atrofizzati. Successivamente, nella linea evolutiva dei primati, il gene responsabile di uno dei restanti due tipi di coni è stato duplicato (biforcato), per cui la maggior parte delle persone oggi non è daltonica (a differenza, ad esempio, dei cani). I meccanismi di percezione del colore dipendono fortemente da fattori evolutivi, il più evidente dei quali è l'identificazione soddisfacente delle fonti alimentari. Nei primati erbivori, la percezione del colore è associata alla ricerca di foglie e frutti appropriati (commestibili). La maggior parte dei mammiferi non distingue il rosso dal verde. Hanno perso da tempo questa capacità inerente agli uccelli, ai pesci e ai rettili. Dopotutto, i loro lontani antenati, che abitavano il pianeta contemporaneamente ai dinosauri, occupavano una nicchia ecologica speciale: iniziarono a condurre uno stile di vita notturno. Nelle notti fredde, la temperatura corporea dei dinosauri scendeva bruscamente, così come la loro attività. Ma i mammiferi a sangue caldo strisciavano fuori dalle loro tane e dai rifugi più vicino a mezzanotte e, incoraggiati, vagavano in cerca di cibo. Hanno pagato questa libertà con difetti visivi. A loro non importava come fosse colorata la preda. Il loro mondo era grigio, nero, biancastro, ma non colorato.
Percezione della luce (colore)
La percezione del colore "bianco" (luce) avviene solitamente a causa dell'esposizione all'intero spettro della luce visibile, oppure è la reazione dell'occhio quando esposto a diverse lunghezze d'onda, come rosso, verde e blu, o anche una miscela di solo un paio di colori, come il blu e il giallo. La percezione della luce è fornita da quelli situati sulla retina fotorecettori: bastoncelli sono responsabili solo della percezione della luce, e i coni forniscono la discriminazione dei colori
I mammiferi hanno un organo pineale poco sviluppato (rispetto ai pesci, ai rettili e agli uccelli): il cosiddetto “terzo occhio”, che è responsabile della percezione dell’intensità della luce. Le sue funzioni non sono ancora ben studiate, ma, ovviamente, aiuta a correggere i ritmi circadiani che dipendono dalla luce solare (i mammiferi dipendono meno da loro), nonché a navigare nel terreno (di nuovo, questo è molto più importante per uccelli e pesci che, ad esempio, per i leoni).
Visione UV
Gli antenati dei mammiferi moderni avevano una lente che trasmetteva la luce ultravioletta e un fotorecettore sensibile alla lieve luce ultravioletta. Ma nel corso dell'evoluzione in alcuni primati, in particolare nell'uomo, la lente ha smesso di trasmettere fotoni con una lunghezza d'onda inferiore a 400 nm e questo recettore non è stato più utilizzato.
Per questo motivo, le persone non possono vedere i motivi speciali sui fiori aperti agli insetti, o i segni di urina lasciati dai roditori. Gli scienziati hanno esaminato le lenti dei mammiferi per la loro capacità di trasmettere luce di diverse lunghezze d'onda. Si è scoperto che molti animali non hanno un filtro UV interno. Tra loro ci sono gatti, cani, okapi, furetti e ricci. Ciò significa che tutti loro, a differenza degli esseri umani, devono percepire questa parte dello spettro luminoso.
Nonostante il fatto che la visione dei mammiferi non raggiunga l'acutezza degli uccelli, si può presumere che nei mammiferi con visione binoculare, quando osservano gli oggetti circostanti, gli occhi si muovono in modo coordinato. Tali movimenti oculari sono chiamati amichevoli. Tipicamente, ci sono due tipi di movimenti oculari. In un caso, entrambi gli occhi si muovono nella stessa direzione rispetto alle coordinate della testa, nell'altro caso, quando guardano alternativamente oggetti vicini e distanti, ciascuno dei bulbi oculari compie movimenti approssimativamente simmetrici rispetto alle coordinate della testa. In questo caso, l'angolo tra gli assi visivi di entrambi gli occhi cambia: quando si fissa un punto distante, gli assi visivi sono quasi paralleli, quando si fissa un punto vicino convergono. I movimenti oculari compensatori durante i movimenti della testa sono discussi sopra; quando si guardano oggetti a distanze diverse, i movimenti oculari sono convergenti e divergenti. Quando osservano gli oggetti nel mondo esterno, gli occhi eseguono movimenti di tracciamento rapidi e lenti.
I mammiferi sono diversi posizione degli occhi. Pertanto, la visione periferica di un coniglio e di un cavallo aumenta il campo visivo. Nelle scimmie e negli esseri umani è limitata, ma grazie alla visione simultanea di un oggetto con entrambi gli occhi, la distanza e le dimensioni degli oggetti vengono valutate meglio. Nelle forme che conducono uno stile di vita crepuscolare o notturno, gli occhi raggiungono dimensioni molto grandi, ad esempio nei lemuri tarsi, nei gufi o nei succiacapre, oppure sono piccoli, come nei pipistrelli. Quindi la mancanza di vista è compensata da udito, olfatto e tatto altamente sviluppati. Nelle specie scavatrici sotterranee - talpe, talpe cieche, roditori, gli occhi sono ridotti in misura maggiore o minore.
A differenza dell'udito e dell'olfatto, la vista nei mammiferi è relativamente poco sviluppata, ma le scimmie e molti animali degli spazi aperti rappresentano un'eccezione a questo riguardo. D'altra parte, i mammiferi scavatori hanno occhi sottosviluppati: nella talpa sono nascosti sotto la pelle, e nella talpa marsupiale sono completamente atrofizzati.
Insieme a questo, i mammiferi stanno sviluppando nuovi adattamenti progressivi: la visione binoculare, ad es. focalizzare entrambi gli occhi su un oggetto, dando una visione stereoscopica, mentre nella maggior parte dei vertebrati ciascun occhio guarda separatamente. Inoltre, nei lobi occipitali degli emisferi cerebrali, come accennato in precedenza, si sviluppano nuovi centri visivi secondari, che sono centri di attività associativa. Infine, in base alle caratteristiche ambientali, la struttura e la funzione degli occhi sono nettamente diverse nei mammiferi notturni e diurni. Negli animali notturni, la sensibilità della vista aumenta notevolmente, grazie alla potente crescita del cristallino, che riempie la maggior parte del bulbo oculare. Ciò si traduce nella concentrazione della luce diffusa su un piccolo numero di cellule sensibili. Gli animali diurni sviluppano progressivamente la vigilanza, che si ottiene mediante l'adattamento inverso.
La cavità del loro bulbo oculare (come quello degli esseri umani) è molto grande e il cristallino è piccolo, motivo per cui l'immagine è diffusa in un gran numero di cellule sensibili.
Come altri vertebrati, l'occhio dei mammiferi si sviluppa dal proencefalo ed è di forma rotonda (il bulbo oculare). Esternamente, il bulbo oculare è protetto da una membrana fibrosa proteica, la cui parte anteriore è trasparente (cornea) e il resto no (ablatore). Lo strato successivo è la coroide, che davanti si trasforma nell'iride con un foro al centro: la pupilla. La maggior parte del bulbo oculare è occupata dall'umor vitreo, pieno di fluido acquoso. Il mantenimento della forma del bulbo oculare è assicurato dalla sclera rigida e dalla pressione intraoculare creata da questo fluido. Questo fluido acquoso si rinnova regolarmente: viene secreto nella camera posteriore dell'occhio dalle cellule epiteliali del corpo ciliare, da dove entra nella camera anteriore attraverso la pupilla e quindi entra nel sistema venoso.
Struttura dell'occhio di un mammifero:
1 - scaler,
Schlemm a 3 canali,
4 - radice dell'iride,
5 - cornea,
6 - iride,
7 - allievo,
8 - fotocamera frontale,
9 - fotocamera posteriore,
10 - corpo ciliare,
11 - lente,
12 - vetroso,
13 - sechatka,
14 - nervo ottico,
15 - legamenti di Zinn.
Attraverso la pupilla, la luce riflessa dagli oggetti penetra nell'occhio. La quantità di luce trasmessa è determinata dal diametro della pupilla, il cui lume viene regolato automaticamente dai muscoli dell'iride., trattenuto dalla banda ciliare, concentra sulla retina i raggi luminosi che passano attraverso la pupilla- lo strato interno del guscio dell'occhio contenente fotorecettori- cellule nervose sensibili alla luce. La retina è costituita da diversi strati (dall'interno verso l'esterno): epitelio pigmentato, fotorecettori, cellule orizzontali di Cajal, cellule bipolari, cellule amacrine e cellule gangliari.
I muscoli che circondano il cristallino forniscono alloggio all'occhio. Nei mammiferi, per ottenere un'elevata nitidezza dell'immagine, la lente assume una forma convessa quando si osservano oggetti vicini e quasi piatta quando si osservano oggetti distanti. Nei rettili e negli uccelli l'accomodamento, a differenza dei mammiferi, comporta non solo un cambiamento nella forma del cristallino, ma anche un cambiamento nella distanza tra il cristallino e la retina. In generale, la capacità di adattamento dell'occhio di un mammifero è significativamente inferiore a quella degli uccelli: nell'uomo non supera le 13,5 diottrie durante l'infanzia e diminuisce sensibilmente con l'età, e negli uccelli (soprattutto quelli subacquei) può raggiungere le 40-50 diottrie . Nei piccoli roditori, a causa dell'insignificanza della visibilità, la capacità di adattamento è praticamente persa.
Il ruolo delle formazioni protettive per gli occhi è svolto dalle palpebre. dotato di ponteggi. Nell'angolo interno dell'occhio c'è la ghiandola Arder, che secerne una secrezione grassa, e nell'angolo esterno c'è la ghiandola lacrimale, le cui secrezioni (fluido lacrimale) lavano l'occhio. Il liquido lacrimale migliora le proprietà ottiche della cornea, attenuando la ruvidità della sua superficie e la protegge anche dall'essiccamento e da altri effetti avversi. Queste ghiandole, insieme alle palpebre e ai muscoli oculari, sono classificate come apparato ausiliario occhi
Come vedono i mammiferi?
Peculiarità della visione dei mammiferi
Compito 2.2
Visione dei mammiferi
Gli organi visivi nei mammiferi sono, di regola, abbastanza ben sviluppati, sebbene nella loro vita abbiano meno importanza che negli uccelli: i mammiferi di solito prestano poca attenzione agli oggetti fissi, quindi anche animali cauti come una volpe o una lepre lo faranno avvicinarsi ad una persona immobile, può avvicinarsi. La dimensione degli occhi dei mammiferi è relativamente piccola; Nell'uomo, quindi, la massa degli occhi è pari all'1% della massa della testa, mentre nello storno raggiunge il 15%. Gli animali notturni (ad esempio il tarsio) e gli animali che vivono in paesaggi aperti hanno occhi più grandi. Negli animali della foresta la vista non è così acuta, e nelle specie scavatrici sotterranee (talpe, roditori, arvicole talpa, zokora, talpe dorate) gli occhi sono più o meno ridotti, in alcuni casi (talpe marsupiali, ratti talpa, talpe cieche) ricoperto anche da una membrana coriacea.
Struttura dell'occhio dei mammiferi
1 - sclera,
2 - coroide,
3 - Canale Schlemm,
4 - radice dell'iride,
5 - cornea,
6 - Iride,
7 - allievo,
8 - fotocamera frontale,
9 - fotocamera posteriore,
10 - corpo ciliare,
11 - lente,
12 - corpo vitreo,
13 - retina,
14 - nervo ottico,
15 - legamenti di Zinn.
Visione umana
Secondo varie fonti, una persona riceve dal 70% a oltre il 90% delle informazioni attraverso la vista.
A causa del gran numero di fasi nel processo di percezione visiva, le sue caratteristiche individuali sono considerate dal punto di vista di diverse scienze: ottica (compresi i biofisici),
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