Ar spalvos yra tik iliuzijos, kurias sukuria mūsų smegenys?

Spalvinis matymas - tai galimybė atskirti skirtingus elektromagnetinės spinduliuotės bangos ilgius. Spalvinis matymas remiasi smegenų suvokimo mechanizmu, kuris skirtingo bangos ilgio šviesą traktuoja kaip skirtingus regėjimo dirgiklius (pvz., Spalvas). Įprasti spalvų nejautrūs fotoreceptoriai (lazdelės žmogaus akyse) reaguoja tik į šviesos buvimą ar nebuvimą ir neskiria specifinių bangos ilgių.

Galime teigti, kad spalvos nėra tikros - jas „sintetina“ mūsų smegenys, kad būtų galima atskirti skirtingo bangos ilgio šviesą. Nors meškerės suteikia mums galimybę nustatyti šviesos buvimą ir intensyvumą (ir taip leisti mūsų smegenims susikurti supančio pasaulio vaizdą), specifinis skirtingų bangų ilgių nustatymas nepriklausomais kanalais suteikia mūsų pasauliui dar didesnę skiriamąją gebą. Pavyzdžiui, raudonos ir žalios spalvos juodose ir baltose nuotraukose atrodo panašios į pilkus atspalvius.

Vien tik juodai baltą regėjimą turintis gyvūnas negalės atskirti, tarkime, žalio ir raudono obuolio ir nesužinos, kurio skonis yra geresnis, kol neišbandys abiejų pagal spalvą. Evoliucijos biologai mano, kad žmogaus protėviai sukūrė spalvų matymą, kad būtų lengviau identifikuoti prinokusius vaisius, o tai akivaizdžiai suteiktų pranašumą konkurencingame gamtos pasaulyje.

Kodėl tam tikri bangos ilgiai derinami su tam tikromis spalvomis, lieka paslaptis. Techniškai spalva yra iliuzija, kurią sukuria mūsų smegenys. Todėl nėra aišku, ar kiti gyvūnai spalvas mato taip pat, kaip mes. Tikėtina, kad dėl bendros evoliucijos istorijos kiti stuburiniai gyvūnai pasaulį mato panašiai kaip mes. Tačiau spalvų regėjimas yra gana įprastas visoje didžiulėje gyvūnų karalystėje: vabzdžiai, voragyviai ir galvakojai gali atskirti spalvas.

Kokias spalvas mato šie gyvūnai?

Žmogaus spalvų regėjimas remiasi trimis fotoreceptoriais, kurie aptinka pagrindines spalvas - raudoną, žalią ir mėlyną. Tačiau kai kuriems žmonėms trūksta raudonų fotoreceptorių (jie yra „bichromatai“) arba jie turi papildomą fotoreceptorių, kuris aptinka kažkur tarp raudonos ir žalios spalvos („tetrachromatai“). Akivaizdu, kad turėdami tik 3 fotoreceptorius neribojame mūsų galimybių atskirti kitas spalvas.

Kiekvienas fotoreceptorius gali sugerti gana platų šviesos bangos ilgių diapazoną. Norėdami atskirti konkrečią spalvą, smegenys lygina ir kiekybiškai analizuoja visų trijų fotoreceptorių duomenis. Mūsų smegenys tai daro nepaprastai sėkmingai - kai kurie tyrimai rodo, kad galime atskirti spalvas, kurios atitinka vos 1 nanometro bangos ilgio skirtumus.

Ši schema iš esmės veikia vienodai daugumos aukštesnių stuburinių gyvūnų, kurie mato spalvą. Nors gebėjimas atskirti tam tikrus atspalvius labai skiriasi, o žmonės turi vieną geriausių spalvų skiriamųjų gebėjimų.

Vis dėlto bestuburiai, visiškai išvystę spalvų matymą (ir apskritai regėjimą), demonstruoja nepaprastai skirtingus požiūrius į spalvų aptikimą ir apdorojimą. Šie gyvūnai gali turėti išskirtinai daug spalvų receptorių. Mantis krevetėse, pavyzdžiui, yra 12 skirtingų fotoreceptorių. Paprastasis mėlynųjų butelių drugelis turi dar daugiau - 15 receptorių.

Ar tai reiškia, kad šie gyvūnai gali pamatyti papildomas mums neįsivaizduojamas spalvas? Galbūt taip. Kai kurie jų fotoreceptoriai veikia gana siaurame šviesos spektro regione. Pavyzdžiui, jie gali turėti 4–5 fotoreceptorius, jautrius regėjimo spektro žaliojoje srityje. Tai reiškia, kad šiems gyvūnams skirtingi žalieji atspalviai gali pasirodyti skirtingi, nes mėlyna ir raudona spalvos atrodo mūsų akyse! Vėlgi, tokių pritaikymų evoliuciniai pranašumai akivaizdūs gyvūnui, gyvenančiam tarp medžių ir žolių, kur dauguma objektų, kaip mes juos matome, yra nuspalvinti įvairiais žaliais atspalviais.

Mokslininkai bandė išbandyti, ar sudėtingesnis regos receptorių rinkinys suteikia gyvūnams privalumų, kai reikia atskirti pagrindines spalvas. Išvados rodo, kad taip nebūtinai yra, bent jau ne meldinės krevetės. Nepaisant įspūdingo spektro receptorių, aptinkančių šviesą kur kas platesnėje elektromagnetinio spektro dalyje, palyginti su žmonėmis, krevečių gebėjimas atskirti spalvas, kurios yra puikios, palyginti su mumis. Tačiau jie greitai nustato spalvas. Tai tikriausiai svarbiau praktiniais tikslais, nes meldinės krevetės yra plėšrūnai. Didelis fotoreceptorių skaičius leidžia juos greitai suaktyvinti esant tam tikriems šviesos bangos ilgiams ir taip tiesiogiai praneša smegenims, koks konkretus bangos ilgis buvo aptiktas. Palyginimui, žmonės turi įvertinti ir kiekybiškai įvertinti visų trijų fotoreceptorių signalus, kad nuspręstų dėl konkrečios spalvos. Tam reikia daugiau laiko ir energijos.

Kai kurie gyvūnai gali ne tik naudoti skirtingą fotoreceptorių skaičių tam tikro bangos ilgio šviesai, bet ir šviesai, kurios mes, žmonės, visiškai nematome. Pavyzdžiui, daugelis paukščių ir vabzdžių gali matyti UV spektro dalyje. Pavyzdžiui, kamanės turi tris fotoreceptorius, absorbuojančius UV, mėlyną ir žalią spektro sritis. Tai daro juos trichromatus, panašius į žmones, tačiau spektro jautrumas perkeliamas į mėlyną spektro galą. Gebėjimas aptikti UV šviesą paaiškina, kodėl kai kurių gėlių raštai matomi tik šioje spektro dalyje. Šie modeliai pritraukia apdulkinančius vabzdžius, kurie gali matyti šiame spektriniame regione.

Nemažai gyvūnų gali aptikti infraraudonąją šviesą (ilgos bangos ilgio spinduliuotę), kurią skleidžia pašildyti daiktai ir kūnai. Šis sugebėjimas žymiai palengvina gyvačių medžioklę, kurios paprastai ieško mažo šilto kraujo grobio. Taigi jų matymas per IR aptinkančius receptorius yra puiki priemonė lėtai judantiems ropliams. Gyvatės IR spinduliuotei jautrūs fotoreceptoriai yra ne jų akyje, o „duobės organuose“, esančiuose tarp akių ir šnervių. Rezultatas vis tiek tas pats: gyvatės gali nuspalvinti daiktus pagal savo paviršiaus temperatūrą.

Kaip rodo šis trumpas straipsnis, mes, žmonės, galime pamatyti ir analizuoti tik nedidelę vaizdinę informaciją, prieinamą kitiems padarams. Kitą kartą, kai pamatysite kuklią musę, pagalvokite, kaip skirtingai ji suvokia tuos pačius dalykus, į kuriuos žiūrite abu!

NUORODOS

Skorupski P, Chittka L (2010) fotoreceptorių spektrinis jautrumas kamanėms, Bombus impatiens (Hymenoptera: Apidae). „PLoS ONE 5“ (8): e12049. doi: 10.1371 / journal.pone.0012049

Thoen HH, How MJ, Chiou TH, Marshall J. (2014) Skirtinga spalvų regėjimo forma meldinėse krevetėse. Mokslas 343 (6169): 411-3. doi: 10.1126 / mokslas.1245824

Chen P-J, Awata H, Matsushita A, Yang E-C ir Arikawa K (2016) ypatingas spektrinis turtingumas paprastojo mėlynojo drugelio akyje, „Graphium sarpedon“. Priekis. Ecol. Evol. 4:18. doi: 10.3389 / fevo.2016.00018

Arikawa, K., Iwanaga, T., Wakakuwa, M., & Kinoshita, M. (2017) Triplikuotų ilgabangių opinų unikali laikinė raiška kuriant drugelio akis. Sienos nervinėse grandinėse, 11, 96. doi: 10.3389 / fncir.2017.00096

Šis svečio straipsnis iš pradžių pasirodė apdovanojimų pelniusiame sveikatos ir mokslo tinklaraštyje bei smegenų tematikos bendruomenėje „BrainBlogger“: kaip smegenys suvokia spalvas?