A színek csak illúziók az agyunk számára?

A színlátás az elektromágneses sugárzás különböző hullámhosszainak megkülönböztetésének képessége. A színlátás az agy észlelési mechanizmusára támaszkodik, amely a különböző hullámhosszúságú fényeket különböző vizuális ingerekként (pl. Színekként) kezeli. A szokásos színérzékeny fotoreceptorok (az emberi szem rúdjai) csak a fény jelenlétére vagy hiányára reagálnak, és nem tesznek különbséget a meghatározott hullámhosszak között.

Azt állíthatjuk, hogy a színek nem valósak - agyunk „szintetizálja” őket, hogy megkülönböztesse a különböző hullámhosszúságú fényeket. Míg a rudak lehetővé teszik a fény jelenlétének és intenzitásának detektálását (és ezáltal lehetővé teszik az agyunk számára, hogy elkészítse a körülöttünk lévő világ képét), a különféle hullámhosszak specifikus detektálása független csatornákon keresztül további nagy felbontású képet ad a világról. Például a piros és a zöld színek úgy néznek ki, mint a szürke és a fekete árnyalatai a fekete-fehér fotókon.

Egyedül a fekete-fehér látással rendelkező állat nem képes különbséget tenni mondjuk egy zöld és piros alma között, és nem fogja tudni, hogy melyik ízlik jobban, mielőtt szín alapján kipróbálná mindkettőt. Az evolúciós biológusok úgy vélik, hogy az emberi ősök színlátást fejlesztettek ki az érett gyümölcsök azonosításának megkönnyítésére, ami nyilvánvalóan előnyt jelentene a versenyképes természeti világban.

Az, hogy bizonyos hullámhosszakat miért párosítanak bizonyos színekkel, továbbra is rejtély. Technikailag a szín az agyunk által létrehozott illúzió. Ezért nem világos, hogy más állatok ugyanúgy látják-e a színeket, mint mi. Valószínű, hogy a közös evolúciós történelem miatt más gerincesek a világot hasonló színűnek látják, mint mi. De a színlátás meglehetősen gyakori a hatalmas állatvilágban: a rovarok, pókfélék és a lábasfejűek képesek megkülönböztetni a színeket.

Milyen színeket látnak ezek az állatok?

Az emberi színlátás három fotoreceptorra támaszkodik, amelyek érzékelik az elsődleges színeket - vörös, zöld és kék. Egyeseknél azonban hiányoznak a vörös fotoreceptorok (ezek „bikromátok”), vagy van egy további fotoreceptoruk, amely a vörös és a zöld színek között észlel („tetrachromátok”). Nyilvánvaló, hogy csak 3 fotoreceptorunk nem korlátozza más színek megkülönböztetésének képességét.

Minden fotoreceptor a fény hullámhosszainak meglehetősen széles tartományát képes elnyelni. Egy adott szín megkülönböztetéséhez az agy összehasonlítja és kvantitatívan elemzi mindhárom fotoreceptor adatait. Az agyunk ezt figyelemreméltóan sikeresen hajtja végre - egyes kutatások azt mutatják, hogy meg tudjuk különböztetni azokat a színeket, amelyek csak 1 nanométeres hullámhossz-különbségnek felelnek meg.

Ez a séma nagyrészt ugyanúgy működik a legtöbb színlátó gerinces állatban. Habár az egyes árnyalatok megkülönböztetésének képessége a fajok között jelentősen eltér, az ember rendelkezik az egyik legjobb színmegkülönböztető képességgel.

Azok a gerinctelenek azonban, amelyek a színlátást (és általában a látást) teljesen tőlünk függetlenül fejlesztették ki, a színfelismerés és -feldolgozás terén rendkívül eltérő megközelítéseket mutatnak be. Ezeknek az állatoknak kivételesen sok színreceptora lehet. A sáska garnélának például 12 különféle fotoreceptora van. A közönséges bluebottle pillangó még több - 15 receptorral rendelkezik.

Ez azt jelenti, hogy ezek az állatok további, számunkra elképzelhetetlen színeket láthatnak? Talán igen. Néhány fotoreceptoruk a fényspektrum meglehetősen szűk tartományában működik. Például 4-5 fotoreceptoruk lehet érzékeny a vizuális spektrum zöld területén. Ez azt jelenti, hogy ezeknél az állatoknál a zöld különböző árnyalatai különbözőnek tűnhetnek, mint a kék és a piros szín a szemünkben! Az ilyen adaptációk evolúciós előnyei ismét nyilvánvalóak a fák és füvek között élő állatok számára, ahol a legtöbb tárgy, amint látjuk, a zöld különféle árnyalataival színezett.

A kutatók megpróbálták tesztelni, hogy a vizuális receptorok bonyolultabb készlete nyújt-e előnyöket az állatok számára a fő színek megkülönböztetésében. Az eredmények azt mutatják, hogy ez nem feltétlenül áll fenn, legalábbis a sáska garnélarák esetében nem. Annak ellenére, hogy az emberekhez képest az elektromágneses spektrum sokkal szélesebb részén észleli a fényt az a lenyűgöző receptor, hogy a garnélarák képes megkülönböztetni a hozzánk képest nagyszerű színeket. A színeket azonban gyorsan meghatározzák. Ez valószínűleg gyakorlati szempontból fontosabb, mivel a sáska garnélarák ragadozó. A fotoreceptorok nagy száma lehetővé teszi a gyors aktiválást meghatározott fényhullámhosszakon, és így közvetlenül kommunikálja az agyat, hogy milyen fajlagos hullámhosszt detektáltak. Összehasonlításképpen: az embereknek fel kell mérniük és számszerűsíteniük kell mindhárom fotoreceptor jelét, hogy egy adott színről döntsenek. Ez több időt és energiát igényel.

Azon kívül, hogy különböző számú fotoreceptort alkalmaznak a meghatározott hullámhosszúságú fény érzékelésére, néhány állat képes felismerni azt a fényt, amelyet mi emberek teljesen képtelenek meglátni. Például sok madár és rovar láthatja a spektrum UV részét. A darázsoknak például három fotoreceptora van, amelyek abszorbeálódnak a spektrum UV, kék és zöld régióiban. Ez trichromátokká teszi őket, mint az emberek, de a spektrális érzékenység a spektrum kék végére tolódik. Az UV fény észlelésének képessége megmagyarázza, hogy egyes virágoknak miért csak a spektrum ezen részén láthatók mintázatok. Ezek a minták vonzzák a beporzó rovarokat, amelyek képesek látni ebben a spektrális régióban.

Számos állat képes felismerni a fűtött tárgyak és testek által kibocsátott infravörös fényt (a hosszú hullámhosszú sugárzást). Ez a képesség jelentősen megkönnyíti azoknak a kígyóknak a vadászatát, amelyek általában apró melegvérű zsákmányt keresnek. Az infravörös detektáló receptorokon keresztüli látás tehát nagyszerű eszköz a lassan mozgó hüllők számára. A kígyók IR-sugárzására érzékeny fotoreceptorok nem a szemükben, hanem a szem és az orrlyuk között elhelyezkedő „gödörszervekben” helyezkednek el. Az eredmény továbbra is ugyanaz: a kígyók színezhetik a tárgyakat a felületi hőmérsékletüknek megfelelően.

Amint ez a rövid cikk megmutatja, mi emberek csak a vizuális információknak csak egy kis részét láthatjuk és elemezhetjük, amelyek más lények rendelkezésére állnak. Legközelebb, amikor meglát egy alázatos légyet, gondoljon arra, mennyire másképp érzékeli ugyanazokat a dolgokat, amelyeket mindketten néznek!

HIVATKOZÁSOK

Skorupski P, Chittka L (2010) fotoreceptor spektrális érzékenysége a darázsban, Bombus impatiens (Hymenoptera: Apidae). PLoS ONE 5 (8): e12049. doi: 10.1371 / journal.pone.0012049

Thoen HH, How MJ, Chiou TH, Marshall J. (2014) A színlátás egy másik formája mantis garnéla. Science 343 (6169): 411-3. doi: 10.1126 / science.1245824

Chen P-J, Awata H, Matsushita A, Yang E-C és Arikawa K (2016) Rendkívüli spektrális gazdagság a közönséges kékeszöld pillangó szemében, Graphium sarpedon. Elülső. Ecol. Evol. 4:18. doi: 10.3389 / fevo.2016.00018

Arikawa, K., Iwanaga, T., Wakakuwa, M., & Kinoshita, M. (2017) A háromszorosított, hosszú hullámú Opsinok egyedi időbeli kifejezése a pillangószemek fejlődésében. Határok az idegi áramkörökben, 11, 96. doi: 10.3389 / fncir.2017.00096

Ez a vendégcikk eredetileg a díjnyertes egészségügyi és tudományos blogon és agyi témájú közösségen jelent meg, a BrainBlogger: Hogyan érzékeli az agy?