Nisäkkään silmä on aistielin, joka koostuu suuresta määrästä reseptorisoluja (verkkokalvon sauvoja ja kartioita), näköhermon muodostavista tuntohermosoluista ja monimutkaisesta apulaitteiden järjestelmästä. Tällainen laite sallii silmän havaita eri aallonpituuksilla olevan valon, joka heijastuu eri etäisyyksillä olevien näkökentässä olevien kohteiden heijastuksesta, ja muuntaa sen sähköimpulsseiksi, jotka lähetetään aivoihin ja luovat hämmästyttävän tarkan havainnon.

Valo kulkee sähkömagneettisen säteilyn aaltojen muodossa ja ihmissilmän havaitsemat aallot muodostavat kapean, ns. spektrin näkyvä osa(aallonpituudet 380-760 nm; katso liite 1.7). Valo on yksi energiatyypeistä, se säteilee ja absorboituu erillisinä osina - kvantti, tai fotonit. Jokainen spektrin näkyvän osan kvantti kantaa tarpeeksi energiaa aiheuttaakseen valokemiallisen reaktion silmän herkissä soluissa. Silmän toiminta perustuu samoihin alla lueteltuihin periaatteisiin kuin kamera, eli se 1) ohjaa sisään kulkevan valon määrää; 2) tarkentaa kuvia ulkomaailman kohteista linssijärjestelmän avulla; 3) rekisteröi kuvan herkälle pinnalle; 4) kierrättää näkymätön kuvan näkyvän maailmankuvan sisäiseksi kuvaksi.

Ihmissilmän rakenne ja toiminta

Silmät sijaitsevat kallon syvennyksissä ns silmäkuopat; silmä on vahvistettu täällä neljällä suoraan ja kaksi vino lihaksia, jotka hallitsevat liikettä. Ihmisen silmämunan halkaisija on noin 24 mm ja paino 6-8 g. Suurin osa silmästä koostuu apurakenteista, joiden tarkoituksena on projisoida näkökenttä verkkokalvo- kerros fotoreseptorisoluja, joka peittää silmämunan sisäpuolen.

Silmän seinämä koostuu kolmesta samankeskisestä kerroksesta: 1) kovakalvo (proteiinikuori) ja sarveiskalvo; 2) suonikalvo, sädekehä, linssi ja iiris; 3) verkkokalvo. Silmän muotoa ylläpitää kammion ja lasiaisrungon hydrostaattinen paine (25 mm Hg). Ihmissilmän rakenteen kaavio on esitetty kuvassa. 16.33. Alla on lyhyt luettelo sen eri osista ja niiden toiminnoista.

Sclera- silmän uloin kerros. Tämä on erittäin tiheä kapseli, joka sisältää kollageenikuituja; suojaa silmää vaurioilta ja auttaa silmämunaa säilyttämään muotonsa.

Sarveiskalvo- kovakalvon läpinäkyvä etupuoli. Kaarevan pinnan ansiosta se toimii pääasiallisena valoa taittavana rakenteena.

Sidekalvo- ohut läpinäkyvä solukerros, joka suojaa sarveiskalvoa ja kulkeutuu silmäluomien epiteeliin. Sidekalvo ei ulotu iiriksen peittävän sarveiskalvon alueelle.

Silmäluomen- suojaa sarveiskalvoa mekaanisilta ja kemiallisilta vaurioilta ja verkkokalvoa - liian kirkkaalta valolta.

suonikalvon- keskimmäinen kuori; verkkokalvoa toimittavien verisuonten läpäisemä ja peitetty pigmenttisoluilla, jotka estävät valon heijastumisen silmän sisäpinnoilta.

Siliaarinen (siliaarinen) vartalo- kovakalvon ja sarveiskalvon liitoskohta. Koostuu epiteelisoluista, verisuonista ja sädelihaksesta. Siliaarilihas on rengas, joka koostuu rengasmaisista ja säteittäisistä sileistä lihaskuiduista, jotka muuttavat linssin muotoa mukautumisen aikana.

Siliaarinen (sinn) nivelside- Kiinnittää linssin ciliaarirunkoon.

linssi- läpinäkyvä elastinen kaksoiskupera muodostus. Tarjoaa valonsäteiden hienon tarkennuksen verkkokalvolle ja erottaa nestemäisellä nesteellä täytetyt kammiot ja lasiaisrungon.

vesipitoista huumoria- kirkas neste, joka edustaa suolojen liuosta. Sitä erittyy värekarunko ja se kulkee silmästä vereen Schlemmin kanavan kautta.

iiris- rengasmainen lihaksikas pallea, sisältää pigmentin, joka määrittää silmien värin. Jakaa nestemäisellä nesteellä täytetyn tilan etu- ja takakammioon ja säätelee silmään tulevan valon määrää.

Oppilas- iiriksessä oleva reikä, jonka kautta valo pääsee silmään.

lasimainen ruumis- läpinäkyvä puolinestemäinen aine, joka tukee silmän muotoa.

Verkkokalvo- valoreseptorisoluja (sauvoja ja kartioita) sisältävä sisäkuori sekä näköhermon muodostavien hermosolujen rungot ja aksonit.

Fossa centralis- verkkokalvon herkin alue, joka sisältää vain kartioita. Tällä alueella valonsäteet tarkentuvat parhaiten.

optinen hermo- nippu hermosäikiä, jotka johtavat impulsseja verkkokalvolta aivoihin.

sokea piste- verkkokalvon paikka, jossa näköhermo poistuu silmästä; se ei sisällä sauvoja eikä kartioita, joten se ei ole valoherkkä.

16.8. Listaa järjestyksessä rakenteet, joiden kautta valo kulkee matkallaan verkkokalvolle.

Majoitus

Ackommodaatio on refleksimekanismi, jonka avulla kohteen valonsäteet kohdistetaan verkkokalvolle. Se sisältää kaksi prosessia, joista kutakin tarkastellaan erikseen.

Pupillin halkaisijan refleksimuutos. Kirkkaassa valossa iiriksen rengasmaiset lihakset supistuvat ja radiaaliset lihakset rentoutuvat; seurauksena on pupillien supistuminen ja verkkokalvolle tulevan valon määrä vähenee, mikä estää sen vaurioitumisen (kuva 16.34). Hämärässä päinvastoin radiaaliset lihakset supistuvat ja rengasmaiset lihakset rentoutuvat. Pupillin supistumisen lisäetuna on, että syväterävyys kasvaa ja siksi erot kohteen ja silmän välillä heijastuvat vähemmän kuvassa.

Valon taittuminen (taittuminen). Yli 6 metrin päässä olevasta kohteesta tulee silmään lähes yhdensuuntaisia ​​valonsäteitä, kun taas läheltä tulevat säteet hajaantuvat huomattavasti. Molemmissa tapauksissa, jotta valo keskittyisi verkkokalvoon, sen on oltava taittui(eli sen polku on kaareva), ja lähellä olevissa kohteissa taittumisen tulisi olla voimakkaampi. Normaali silmä pystyy tarkentamaan valon tarkasti jopa 25 cm:n etäisyydellä olevista kohteista äärettömään. Valon taittuminen tapahtuu, kun se siirtyy väliaineesta toiseen, jolla on erilainen taitekerroin, erityisesti ilman ja sarveiskalvon rajapinnassa ja lähellä linssin pintoja. Sarveiskalvon muoto ei voi muuttua, joten taittuminen riippuu tässä vain valon tulokulmasta sarveiskalvolle, mikä puolestaan ​​riippuu kohteen etäisyydestä. Sarveiskalvossa tapahtuu voimakkain valon taittuminen, ja linssin tehtävä on lopullinen "tarkennus". Linssin muotoa säätelee sädelihas: linssiä tukevan nivelsiteen jännitys riippuu sen supistumisasteesta. Jälkimmäinen vaikuttaa elastiseen linssiin ja muuttaa sen muotoa (pinnan kaarevuus) ja siten valon taittumisastetta. Kaarevuuden kasvaessa linssistä tulee kuperampi ja taittaa valoa voimakkaammin. Täydellinen kuva näistä suhteista on esitetty taulukossa. 16.8. Kuvassa 16.35 näyttää muutokset, jotka tapahtuvat silmässä akkomodaatiossa kaukaisten ja lähellä olevien kohteiden havaitsemiseksi.

Verkkokalvolla kuva on käänteinen, mutta tämä ei häiritse oikeaa havainnointia, koska koko pointti ei ole kuvan avaruudellisessa asemassa verkkokalvolla, vaan sen tulkinnassa aivojen toimesta.

Verkkokalvon rakenne

Verkkokalvo kehittyy etuaivojen uloskasvuna, jota kutsutaan optiseksi rakkulaksi. Silmän alkionkehityksen aikana rakkulan fotoreseptoriosa pullistuu sisäänpäin, kunnes se tulee kosketukseen verisuonikerroksen kanssa. Tässä tapauksessa reseptorisolut sijaitsevat hermosolujen kappaleiden ja aksonien kerroksen alla, jotka yhdistävät ne aivoihin (kuva 16.36).

Verkkokalvo koostuu kolmesta kerroksesta, joista jokainen sisältää tietyntyyppisen solun. Uloin (kauimpana silmämunan keskustasta) valoherkkä kerros sisältää fotoreseptorit - sauvat ja kartiot, osittain upotettuna suonikalvon pigmenttikerrokseen. Sitten tulee välikerros, joka sisältää kaksisuuntaisia ​​hermosoluja, jotka yhdistävät fotoreseptorit kolmannen kerroksen soluihin. Samassa välikerroksessa on vaaka- ja amakriinisoluja, jotka tarjoavat lateraalisen eston. Kolmas kerros - sisäpintakerros- sisältää gangliosoluja, joiden dendriitit ovat synapsien välityksellä yhteydessä kaksisuuntaisiin soluihin ja aksonit muodostavat näköhermon.

Tankojen ja kartioiden rakenne ja toiminta

Tangot ja kartiot ovat rakenteeltaan hyvin samanlaisia: molemmissa valoherkät pigmentit sijaitsevat ulomman segmentin solunsisäisten kalvojen ulkopinnalla; molemmat koostuvat neljästä osasta, joiden rakennetta ja toimintoja kuvataan lyhyesti alla.

ulompi segmentti. Tämä on valoherkkä alue, jossa valoenergia muunnetaan reseptoripotentiaaliksi. Koko ulompi segmentti on täytetty plasmakalvon muodostamilla ja siitä erotetuilla kalvolevyillä. Tikkuissa näitä kiekkoja on 600-1000 kappaletta, ne ovat litistettyjä kalvopusseja ja pinottuja kuin kolikkopino. Kartioissa on vähemmän kalvolevyjä, ja ne ovat plasmakalvon poimuja.

Pehmuste. Tässä ulompi segmentti on lähes kokonaan erotettu sisäsegmentistä ulkokalvon invaginaatiolla. Yhteys näiden kahden segmentin välillä tapahtuu sytoplasman ja värekärpäsparin kautta, joka kulkee segmentistä toiseen. Särmät sisältävät vain 9 mikrotubuluksen perifeeristä kaksoiskappaletta: värekarvoille tyypillinen keskusmikrotubuluspari puuttuu.

sisäinen segmentti. Tämä on aktiivisen aineenvaihdunnan alue; se on täynnä mitokondrioita, jotka tarjoavat energiaa näköprosesseille, ja polyribosomeja, joissa syntetisoidaan proteiineja, jotka osallistuvat kalvolevyjen ja visuaalisen pigmentin muodostumiseen. Ydin sijaitsee samalla alueella.

synaptinen alue. Tällä alueella solu muodostaa synapseja bipolaaristen solujen kanssa. Diffundit kaksisuuntaiset solut voi muodostaa synapseja useiden sauvojen kanssa. Tämä synaptiseksi konvergenssiksi kutsuttu ilmiö vähentää näöntarkkuutta, mutta lisää silmän valoherkkyyttä. monosynaptiset bipolaariset solut sitoa yksi kartio yhdellä gangliosolu, joka tarjoaa paremman näöntarkkuuden sauvaan verrattuna. Vaakasuora ja amakriini solut sitovat yhteen useita sauvoja tai kartioita. Näiden solujen ansiosta visuaalinen informaatio käy läpi tiettyä käsittelyä jo ennen kuin se poistuu verkkokalvolta; nämä solut osallistuvat erityisesti lateraaliseen estoon.

Erot tankojen ja kartioiden välillä

Verkkokalvossa on enemmän sauvoja kuin kartioita (120⋅10 6 ja 6-7⋅10 6). Tankojen ja kartioiden jakautuminen ei myöskään ole sama. Ohuet, pitkänomaiset sauvat (50 x 3 µm) ovat jakautuneet tasaisesti koko verkkokalvolle, lukuun ottamatta foveaa, jossa pitkänomaiset kartiot (60 x 1,5 µm) ovat vallitsevia. Koska kartiot ovat tiiviisti pakattu foveaan (15 x 10 4 per mm 2 ), tälle alueelle on ominaista korkea näöntarkkuus (kohta 16.4.2). Samalla tangot ovat herkempiä valolle ja reagoivat heikompaan valaistukseen. Tangot sisältävät vain yhden visuaalisen pigmentin, eivät pysty erottamaan värejä ja niitä käytetään ensisijaisesti pimeänäössä. Kartiot sisältävät kolme visuaalista pigmenttiä, ja tämä antaa heille mahdollisuuden havaita väriä; niitä käytetään pääasiassa päivänvalossa. Tankonäkö on heikompi, koska tangot ovat vähemmän tiiviisti pakattuja ja taipuvat lähentymään, mutta juuri tämä tarjoaa korkean herkkyyden, jota tarvitaan pimeänäön.

16.9. Selitä, miksi konvergenssin pitäisi lisätä silmän herkkyyttä heikolle valolle.

16.10. Selitä, miksi esineet näkyvät paremmin yöllä, jos et katso niitä suoraan.

Valovastaanottomekanismi

Tikut sisältävät valoherkkää pigmenttiä rodopsiini sijaitsee kalvolevyjen ulkopinnalla. Rhodopsiini tai visuaalinen violetti, on monimutkainen molekyyli, joka johtuu lipoproteiinin palautuvasta sitoutumisesta scotopsin jossa on pieni molekyyli valoa absorboivaa karotenoidia - verkkokalvo. Jälkimmäinen on A-vitamiinin aldehydimuoto ja voi esiintyä (valaistuksesta riippuen) kahtena isomeerinä (kuva 16.37).

On osoitettu, että kun rodopsiini altistetaan valolle, yksi fotoni kykenee indusoimaan isomerisaation, kuten kuvassa 1. 16.37. Verkkokalvolla on proteettisen ryhmän rooli, ja sen uskotaan vievän tietyn alueen skotopsiinimolekyylin pinnalla ja estävän reaktiiviset ryhmät, jotka osallistuvat sauvojen sähköisen toiminnan synnyttämiseen. Valoreseption tarkkaa mekanismia ei vielä tunneta, mutta oletetaan, että siihen liittyy kaksi prosessia. Ensimmäinen näistä on muunnos 11- IVY- verkkokalvo kokonaan - transsi- verkkokalvo valon vaikutuksesta, ja toinen - rodopsiinin pilkkominen välituotteiden sarjan kautta verkkokalvoksi ja skotopsiiniksi (prosessia kutsutaan efflorescenciksi):

Kun valolle altistuminen lakkaa, rodopsiini syntetisoidaan välittömästi uudelleen. Aluksi täysin - trans-verkkokalvo entsyymin osallistuessa verkkokalvon isomeraasit muuttuu 11 - IVY- verkkokalvo, ja sitten jälkimmäinen yhdistetään skotopsiinin kanssa. Tämä prosessi on pimeän sopeutumisen taustalla. Täydessä pimeässä kestää noin 30 minuuttia, ennen kuin kaikki sauvat sopeutuvat ja silmät saavuttavat maksimaalisen herkkyyden. Kuitenkin tämän prosessin aikana ulkosegmentin kalvon läpäisevyys Na +:lle laskee, kun taas sisäsegmentti jatkaa Na + -ionien pumppaamista ulospäin, minkä seurauksena sauvan sisällä kasvaa negatiivinen potentiaali, ts. tapahtuu hyperpolarisaatiota (kuva 16.38). Tämä on suorassa ristiriidassa sen kanssa, mitä yleensä nähdään muissa reseptorisoluissa, joissa stimulaatio aiheuttaa depolarisaatiota hyperpolarisaation sijaan. Hyperpolarisaatio hidastaa kiihottavan välittäjän vapautumista sauvoista, jota vapautuu eniten pimeässä. Sauvojen kanssa synapsoituvat kaksisuuntaiset solut reagoivat myös hyperpolarisaatiolla, mutta gangliosoluissa, joiden aksonit muodostavat näköhermon, etenevä toimintapotentiaali syntyy vasteena bipolaarisen solun signaaliin.

Riisi. 16.38. Kaavio sauvan rakenteesta, joka havainnollistaa ulkosegmentin Na +:n läpäisevyyden oletettuja muutoksia valon vaikutuksesta. Tikun oikealla puolella olevat negatiiviset varaukset vastaavat lepopotentiaalia ja vasemmalla puolella hyperpolarisaatiota

värinäkö

Spektrin näkyvässä osassa ihmissilmä absorboi valoa kaikilla aallonpituuksilla ja havaitsee ne kuuden värin muodossa, joista jokainen vastaa tiettyä spektrin osaa (taulukko 16.9). Kartioita on kolmenlaisia ​​- "punainen", "vihreä" ja "sininen", jotka sisältävät erilaisia ​​pigmenttejä ja elektrofysiologisten tutkimusten mukaan absorboivat valoa eri aallonpituuksilla.

Värinäköä selitetään kolmikomponenttisella teorialla, jonka mukaan eri värien ja sävyjen aistimukset määräytyvät kunkin kartiotyypin stimulaation asteen mukaan kohteesta heijastuvan valon vaikutuksesta. Joten esimerkiksi kaikkien kartioiden sama stimulaatio aiheuttaa valkoisen värin tunteen. Ensisijainen värierottelu tapahtuu verkkokalvossa, mutta lopullisen havaittavan värin määräävät aivojen integratiiviset toiminnot. Värien sekoitustehoste on väritelevision, värivalokuvauksen ja maalauksen ytimessä.

Värisokeus. Minkä tahansa kartion täydellinen puuttuminen tai puute voi johtaa erilaisiin värisokeuden muotoihin tai värin havaitsemishäiriöihin. Esimerkiksi ihmiset, joilla ei ole "punaisia" tai "vihreitä" kartioita, eivät tee eroa punaisen ja vihreän välillä, ja niillä, joilla ei ole tarpeeksi toista näistä kahdesta tyypistä, on vaikeuksia erottaa joitain punaisen ja vihreän sävyjä. Värinäköhäiriöiden havaitsemiseen käytetään testipöytiä, kuten Isahari-pöytiä, joille levitetään erivärisiä pisteitä. Joissakin taulukoissa numerot koostuvat näistä pisteistä. Normaalin värinäön omaava ihminen erottaa nämä numerot helposti, kun taas heikentyneet värinäön näkevät toisen numeron tai eivät näe yhtään numeroa.

Värisokeus periytyy X-kytkettynä resessiivisenä ominaisuutena. Miehistä noin 2 % ei tee eroa punaisen ja 6 % vihreän välillä, kun taas naisista vain 0,4 % kärsii värinäön poikkeavuuksista.

16.11. Kohde asettaa vihreän suodattimen toisen silmän eteen ja punaisen suodattimen toisen eteen ja katsoo kohdetta. Käyttämällä taulukossa annettuja tietoja. 16.9, kuvaile hänen värituntemuksiaan.

Binokulaarinen näkö ja stereoskooppinen näkö

Binokulaarinen näkö syntyy, kun molempien silmien näkökentät menevät päällekkäin siten, että niiden keskeiset kuopat ovat kiinnittyneet samaan kohteeseen. Binokulaarisella näkemällä on useita etuja yhden silmän käyttöön verrattuna, mukaan lukien näkökentän laajentaminen ja yhden silmän vaurion korvaaminen toisen kustannuksella. Lisäksi binokulaarinen näkö poistaa kuolleen kulman vaikutuksen ja lopulta muodostaa stereoskooppisen näön taustalla. Stereoskooppinen näkö johtuu siitä, että kahden silmän verkkokalvolle ilmestyy samanaikaisesti hieman erilaisia ​​kuvia, jotka aivot näkevät yhtenä kuvana. Mitä enemmän silmät on suunnattu eteenpäin, sitä suurempi on stereoskooppinen näkökenttä. Esimerkiksi ihmisillä kokonaisnäkökenttä kattaa 180 ° ja stereoskooppinen - 140 °. Hevosen silmät sijaitsevat pään sivuilla, joten niiden etupuolen stereoskooppinen näkökenttä on rajoitettu ja sitä käytetään vain kaukaisten kohteiden katseluun. Saadakseen paremman kuvan läheisestä kohteesta hevonen kääntää päätään ja käyttää monokulaarista näköä. Hyvä stereoskooppinen näkö vaatii eteenpäin osoittavat silmät, joiden fovea on keskellä kenttiä, mikä parantaa näöntarkkuutta. Tässä tapauksessa stereoskooppisen näön avulla voit saada tarkemman käsityksen kohteen koosta ja muodosta sekä etäisyydestä, jolla se sijaitsee. Pohjimmiltaan stereoskooppinen näkö on tyypillistä petoeläimille, jotka tarvitsevat sitä ehdottomasti, jos ne saavat saaliin äkillisesti pomppaamalla sen päälle tai sukeltamalla korkealta, kuten kissaperheen edustajat, haukat tai kotkat tekevät. Eläimillä, jotka joutuvat pakenemaan petoeläimiä, sen sijaan on silmät pään sivuilla, mikä antaa niille laajemman näkökentän, mutta rajoitetun stereoskooppisen näön. Esimerkiksi kanissa kokonaisnäkökenttä kattaa 360°, kun taas frontaalinen stereoskooppinen kenttä kattaa vain 20°. Verkkokalvolta stereoskooppisella näkemällä saatujen kuvien analyysi suoritetaan kahdella symmetrisellä alueella, jotka muodostavat visuaalisen aivokuoren.

Visuaaliset reitit ja näkökuori

Verkkokalvosta peräisin olevat hermoimpulssit kulkevat noin miljoona näköhermosäikettä pitkin näkökuoreen, joka sijaitsee takaraivolohkojen takana. Tällä vyöhykkeellä projisoidaan kaikki verkkokalvon pienimmät alueet, mukaan lukien ehkä vain muutama sauva ja kartio, ja täällä tulkitaan visuaalisia signaaleja ja me "näemme". Nähtävämme tulee kuitenkin merkitykselliseksi vasta signaalien vaihdon jälkeen muiden aivokuoren alueiden ja ennen kaikkea ohimolohkojen kanssa, joihin aiempi visuaalinen informaatio on tallennettu ja missä sitä käytetään nykyisten visuaalisten signaalien analysointiin ja tunnistamiseen. 16.2.4). Ihmisaivoissa kummankin silmän verkkokalvon vasemman puoliskon aksonit menevät näkökuoren vasempaan puoliskoon ja kummankin silmän verkkokalvon oikeanpuoleiset aksonit menevät näkökuoren oikealle puolelle. Molempien verkkokalvojen nenäpuoliskoista tulevat aksonit leikkaavat toisiaan; niiden risteystä kutsutaan optinen kiasmi tai chiasma(kaavio visuaalisista reiteistä on esitetty kuvassa 16.39). Noin 20 % näköhermon kuiduista ei saavuta näkökuorta, vaan siirtyy keskiaivoon ja osallistuu pupillien halkaisijan ja silmien liikkeiden refleksisääntelyyn.

Miten nisäkkäät näkevät

nisäkkäät- selkärankaisten luokka, jossa on noin 5 tuhatta lajia. Sen tärkein erottuva piirre on pentujen ruokinta maidolla. Nisäkkäät ovat levinneet lähes kaikkialle. Sen edustajat asuttivat kaikissa elämän ympäristöissä, mukaan lukien maan pinta, maaperä, meri ja makeat vesimuodot sekä ilmakehän pintakerrokset.

Nisäkkään näkö- nisäkkäiden näkyvän sähkömagneettisen säteilyn havaitsemisprosessi, sen analysointi ja subjektiivisten tuntemusten muodostuminen, joiden perusteella eläimen käsitys ulkomaailman tilarakenteesta muodostuu. Vastuussa tästä prosessista nisäkkäillä on visuaalinen aistijärjestelmä, jonka perustat muodostuivat sointujen evoluution varhaisessa vaiheessa. Sen perifeerisen osan muodostavat näköelimet (silmät), väliosan (hermoimpulssien välittämisen tarjoava) ovat näköhermot ja keskiosa on aivokuoren näkökeskukset.
Näköärsykkeiden tunnistaminen nisäkkäillä on seurausta näköelinten ja aivojen yhteisestä työstä. Samaan aikaan merkittävä osa visuaalisesta tiedosta prosessoidaan jo reseptoritasolla, mikä mahdollistaa tällaisen aivoihin tulevan tiedon määrän vähentämisen merkittävästi. Tietomäärän redundanssin poistaminen on väistämätöntä: jos visuaalisen järjestelmän reseptorien vastaanottaman tiedon määrä mitataan miljoonina bitteinä sekunnissa (henkilöllä se on noin 1 107 bittiä sekunnissa), niin kyvyt hermoston käsittelyn nopeus on rajoitettu kymmeniin bitteihin sekunnissa.
näköelimet nisäkkäillä ne ovat yleensä kehittyneet melko hyvin, vaikka ne ovat elämässään vähemmän tärkeitä kuin linnuissa: yleensä nisäkkäät kiinnittävät vähän huomiota liikkumattomiin esineisiin. Nisäkkäiden silmät ovat suhteellisen pienet. Suuremmissa silmissä on yöeläimiä ja eläimiä, jotka elävät avoimissa maisemissa. Metsäeläimillä näkö ei ole niin terävä, ja maanalaisissa lajeissa silmät ovat enemmän tai vähemmän heikentyneet.

Yksinkertaisimmassa tapauksessanegatiivinen käsitysperustuu pinnasta heijastuneen valon vaaleuden (näennäisen kirkkauden), sävyn (itse värin) ja kylläisyyden (osoitin, joka on verrannollinen saman vaaleuden värin ja harmaan eron asteeseen) arviointiin. Värin havaitsemisen tärkeimmät mekanismit ovat synnynnäisiä, ne sijaitsevat aivojen subkortikaalisten muodostumien tasolla.

Opiskelu värinäkö on yksi visuaalisen havainnon tutkimuksen valtavirran suunnista. On lähes täysin todistettu, että yhdelläkään nisäkkäällä, kädelliset mukaan lukien, ei ole värinäköä, ja jos joillain niiden edustajista on, se on vain hyvin alkeellisessa muodossa. Nisäkkäiden värin havaitseminen tapahtuu valoherkkien reseptorien kautta, jotka sisältävät pigmenttejä, joilla on erilainen spektriherkkyys. Useimmilla ihmisen lähellä olevilla kädellisillä on useita valoherkkiä pigmenttejä. Opsiinireseptorit, jotka sijaitsevat valoherkissä soluissa - kartioissa, vastaavat värinäöstä. Mistä se tulee, että useimpien kädellisten värinäkemys on "trikromaattinen" (kolmetyyppisiä kartioita). Loput kädelliset ja osa nisäkkäistä kolmikomponenttisen värin havaitsemisen teorian kannalta - "dikromaattinen". Toisin sanoen heidän silmissään on vain kahden tyyppisiä kartioita värin havaitsemiseksi.

Yönisäkkäillä on kehittyvä värinäkö, sillä käpyjen havaitsema riittävä valo ja väri mahdollistavat niiden sopeutumisen ympäristöönsä. Tämä johtuu siitä tosiasiasta, että ensimmäiset nisäkkäät pakotettiin viettämään pääosin yöllistä elämäntapaa (erityisesti kilpailun vuoksi dinosaurusten kanssa), jossa värien havaitseminen ei ole välttämätöntä. Siksi osa käpyistä surkastui. Myöhemmin kädellisten evoluutiolinjassa yhdestä kahdesta jäljellä olevasta kartiotyypistä vastaava geeni monistettiin (kaksihaarautui), minkä vuoksi useimmat ihmiset eivät ole nykyään värisokeita (toisin kuin esimerkiksi koirat). Värin havaitsemisen mekanismit ovat erittäin riippuvaisia ​​evoluutiotekijöistä, joista ilmeisin on ravinnon lähteiden tyydyttävä tunnistaminen. Kasvissyöjäkädellisillä värin havaitseminen liittyy oikeiden (syötävien) lehtien ja hedelmien etsimiseen. Useimmat nisäkkäät eivät eroa punaista vihreästä. He ovat pitkään menettäneet tämän linnuille, kaloille ja matelijoille ominaisen kyvyn. Loppujen lopuksi heidän kaukaiset esi-isänsä, jotka asuivat planeetalla samaan aikaan dinosaurusten kanssa, miehittivät erityisen ekologisen markkinaraon - he alkoivat elää yöllistä elämäntapaa. Kylminä öinä dinosaurusten ruumiinlämpö putosi jyrkästi, kuten myös heidän toimintansa. Mutta lämminveriset nisäkkäät pääsivät lähempänä puoltayötä ulos koloistaan ​​ja suojistaan ​​ja rohkaistuivat etsimään ruokaa. Tästä vapaudesta he maksoivat visuaalisilla virheillä. He eivät välittäneet siitä, kuinka saalis oli väriltään. Heidän maailmansa oli harmaa, musta, valkeahko, mutta ei värikäs.

Valon havaitseminen (värit)
"Valkoisen" värin (valon) havaitseminen johtuu yleensä altistumisesta näkyvän valon koko spektrille, tai silmän reaktio altistumiseen useille aallonpituuksille, kuten punaiselle, vihreälle ja siniselle, tai jopa valon sekoitukselle. vain pari väriä, kuten sininen ja keltainen. Valon havaitsemisen tarjoavat verkkokalvolla sijaitsevat henkilöt. fotoreseptorit: sauvat vastuussa vain valon havaitsemisesta ja kartiot tarjoavat värien erottelun
Nisäkkäillä käpymäinen elin on huonosti kehittynyt (verrattuna kaloihin, matelijoihin ja lintuihin): niin kutsuttu "kolmas silmä", joka vastaa valon voimakkuuden havaitsemisesta. Sen toimintoja ei vielä ymmärretä hyvin, mutta ilmeisesti se auttaa korjaamaan päivittäisiä rytmejä auringonvalosta riippuen (nisäkkäät riippuvat niistä vähemmän) sekä navigoimaan maastossa (jälleen linnut ja kalat ovat paljon tärkeämpiä kuin esim. leijonat).

UV-näkemys
Nykyaikaisten nisäkkäiden esivanhemmilla oli linssi, joka päästi ultraviolettivalon läpi, ja fotoreseptori, joka oli herkkä ei-kovalle ultraviolettivalolle. Mutta evoluution aikana joissakin kädellisissä, erityisesti ihmisissä, linssi lakkasi lähettämästä fotoneja, joiden aallonpituus oli alle 400 nm, ja tämä reseptori oli poissa toiminnasta.
Tämän vuoksi ihmiset eivät näe hyönteisille avoimissa kukissa erityisiä kuvioita tai jyrsijöiden jättämiä virtsan jälkiä. Tutkijat tutkivat nisäkkäiden linssien kykyä lähettää eri aallonpituuksilla olevaa valoa. Kävi ilmi, että monilla eläimillä ei ole sisäistä UV-suodatinta. Heidän joukossaan ovat kissat, koirat, okapit, fretit ja siilit. Tämä tarkoittaa, että heidän kaikkien, toisin kuin ihmisten, on havaittava tämä valospektrin osa.

Nisäkkään näkö on joissakin suhteissa (näköalue, näkökentän leveys) huonompi kuin lintujen näkö, mutta ylittää sen (etenkin korkeammissa muodoissa) esineiden ominaisuuksien (muodon, värin jne.) havaitsemisen tarkkuudessa.
Huolimatta siitä, että nisäkkäiden näkö ei saavuta yhtä terävää kuin lintujen, voidaan olettaa, että nisäkkäillä, joilla on binokulaarinen näkemys, silmät liikkuvat koordinoidusti ympäröiviä esineitä tarkasteltaessa. Tällaisia ​​silmän liikkeitä kutsutaan ystävällisiksi. Yleensä silmien liikkeitä on kahdenlaisia. Yhdessä tapauksessa molemmat silmät liikkuvat samaan suuntaan suhteessa pään koordinaatteihin, toisessa tapauksessa, kun katsot vuorotellen lähellä olevia ja kaukana olevia kohteita, kukin silmämuna tekee suunnilleen symmetrisiä liikkeitä suhteessa pään koordinaatteihin. Tällöin molempien silmien näköakselien välinen kulma muuttuu: kaukaiseen pisteeseen kiinnitettäessä visuaaliset akselit ovat melkein yhdensuuntaiset, lähipistettä kiinnitettäessä ne konvergoivat. Kompensoivia silmien liikkeitä pään liikkeiden aikana on käsitelty edellä; Kun tarkastellaan eri etäisyyksillä olevia esineitä, silmät ovat konvergentti ja hajaantunut. Ulkomaailman esineitä katsellessa silmät tekevät nopeita ja hitaita seurantaliikkeitä.

Nisäkkäillä on erilaisia silmien asento. Joten kanin ja hevosen reunanäkö lisää näkökenttää. Apinoilla ja ihmisillä se on rajallinen, mutta kahdella silmällä olevan esineen samanaikaisen näkemisen ansiosta esineiden etäisyys ja koko on paremmin arvioitu. Hämärä- tai yöelämäntapaisissa muodoissa silmät joko saavuttavat erittäin suuria kokoja, esimerkiksi tarseri-lemureilla, pöllöillä tai yöpuruilla, tai ne ovat pieniä, kuten esimerkiksi lepakoilla. Silloin näön puutetta kompensoi pitkälle kehittynyt kuulo, haju, kosketus. Kaivattaessa maanalaisia ​​lajeja - myyrät, sokeat miehet, gophers - silmät pienenevät enemmän tai vähemmän.

näköelimet nisäkkäät erottuvat suhteellisen yksinkertaisesta rakenteesta, heiltä puuttuu kampa, ja mukautuminen saavutetaan yksinomaan linssin muodon muutoksella siliaarilihaksen supistumisen vaikutuksesta.
Toisin kuin kuulo ja haju, näkö on suhteellisen huonosti kehittynyt nisäkkäillä, mutta apinat ja monet avoimen tilan eläimet ovat tässä suhteessa poikkeus. Sitä vastoin kaivavilla nisäkkäillä on alikehittyneet silmät: myyrärotalla ne ovat piilossa ihon alle, kun taas pussieläimillä ne ovat surkastuneet kokonaan.

Tämän myötä nisäkkäillä kehittyy uusia progressiivisia laitteita - binokulaarinäköä, eli molempien silmien keskittäminen yhteen kohteeseen, mikä antaa stereoskooppisen näön, kun taas useimmilla selkärankaisilla kukin silmä näyttää erikseen. Lisäksi aivopuoliskon takaraivolohkoihin kehittyy uusia sekundaarisia näkökeskuksia, kuten jo edellä mainittiin, jotka ovat assosiatiivisen toiminnan keskuksia. Lopuksi, ekologisten ominaisuuksien mukaan silmien rakenne ja toiminta ovat jyrkästi erilaisia ​​nisäkkäillä, jotka elävät yöllä ja päivällä. Yöeläimillä näön herkkyys kasvaa jyrkästi, mikä saavutetaan linssin voimakkaalla kasvulla, joka täyttää suurimman osan silmämunasta. Tämä johtaa sironneen valon keskittymiseen pieneen määrään herkkiä soluja. Päivittäiset eläimet kehittävät asteittain valppautta, mikä saavutetaan käänteisellä sopeutumisella.

Niiden silmämunan ontelo (kuten ihmisillä) on erittäin suuri ja linssi on pieni, joten kuva on hajallaan suurelle määrälle herkkiä soluja.
Kuten muutkin selkärankaiset, nisäkkään silmä kehittyy anteriorisesta ydinytimestä ja sillä on pyöreä muoto (silmämuna). Ulkopuolella silmämunaa suojaa proteiinikuitukalvo, jonka etuosa on läpinäkyvä (sarveiskalvo), ja loput eivät ole (skaalaus). Seuraava kerros on suonikalvo, joka etenee iirikseen, jonka keskellä on reikä - pupilli. Suurin osa silmämunasta on lasiaisessa rungossa, joka on täynnä vesipitoista nestettä. Silmämunan muodon ylläpitäminen on mahdollista tämän nesteen luoman jäykän kovakalvon ja silmänsisäisen paineen avulla. Tämä vetinen neste uusiutuu säännöllisesti: sädekehän epiteelisolut erittävät sitä silmän takakammioon, josta se tulee pupillin kautta etukammioon ja sitten laskimojärjestelmään.

Nisäkkään silmän rakenne:

1 - skaalaus,

3-kanavainen Schlemm,

4 - iiriksen juuri,

5 - sarveiskalvo,

6 - iiris,

7 - oppilas,

8 - etukamera,

9 - takakamera,

10 - sädekehä,

11 - linssi,

12 - lasiainen,

13 - verkkokalvo,

14 - näköhermo,

15 - sinnisiteet.

Pupillin kautta esineistä heijastuva valo pääsee silmään. Läpäisevän valon määrä määräytyy pupillin halkaisijan mukaan, jonka onteloa säätelevät automaattisesti iiriksen lihakset.värelavyö pitää paikallaan ja keskittää pupillin läpi kulkevat valonsäteet verkkokalvolle- silmäkalvon sisäkerros, joka sisältää fotoreseptoreita- valoherkät hermosolut. Verkkokalvo koostuu useista kerroksista (sisältä ulos): pigmenttiepiteeli, fotoreseptorit, vaakasuuntaiset Cajal-solut, kaksisuuntaiset solut, amakriinisolut ja gangliosolut.

Linssiä ympäröivät lihakset tarjoavat tilaa silmälle. Nisäkkäillä suuren kuvan terävyyden saavuttamiseksi linssi on kupera, kun tarkkaillaan lähellä olevia kohteita, ja lähes litteä, kun tarkkaillaan kaukana olevia kohteita. Matelijoilla ja linnuilla akkomodaatio, toisin kuin nisäkkäillä, ei sisällä ainoastaan ​​linssin muodon muutosta, vaan myös linssin ja verkkokalvon välisen etäisyyden muutosta. Yleensä nisäkkään silmän sopeutumiskyky on huomattavasti huonompi kuin lintujen: ihmisillä se ei ylitä 13,5 dioptria lapsuudessa ja laskee huomattavasti iän myötä, ja linnuilla (etenkin sukeltavilla) se voi olla 40-50 dioptria. Pienillä jyrsijöillä näkymän merkityksettömyyden vuoksi kyky mukautua on käytännössä menetetty.

Silmiä suojaavien muodostelmien roolia ovat silmäluomet. varustettu ripsillä. Silmän sisäkulmassa on Arder-rauhanen, joka erittää rasvasalaisuutta, ja ulkokulmassa on kyynelrauhanen, jonka eritteet (kyynelneste) pesevät silmän. Kyynelneste parantaa sarveiskalvon optisia ominaisuuksia, tasoittaa sen pinnan epätasaisuuksia ja suojaa sitä myös kuivumiselta ja muilta haitallisilta vaikutuksilta. Nämä rauhaset, sekä silmäluomet ja silmälihakset, luokitellaan apulaitteet silmät

Miten nisäkkäät näkevät

Nisäkkäiden näön piirteet

Tehtävä 2.2

Nisäkkään näkö

Nisäkkäiden näköelimet ovat pääsääntöisesti kehittyneet melko hyvin, vaikka niillä on elämässään vähemmän merkitystä kuin linnuilla: yleensä nisäkkäät kiinnittävät vähän huomiota liikkumattomiin esineisiin, joten jopa sellaiset varovaiset eläimet kuin kettu tai jänis voivat tule lähelle. Nisäkkäiden silmien koko on suhteellisen pieni; Siten ihmisillä silmien massa on 1% pään massasta, kun taas kottaraisessa se saavuttaa 15%. Suuremmissa silmissä on yöeläimiä (esimerkiksi tarsierit) ja eläimiä, jotka elävät avoimissa maisemissa. Metsäeläimillä näkö ei ole niin terävä, ja kaivavissa maanalaisissa lajeissa (myyrät, gophers, myyrämyyrät, zokorit, kultamyyrät) silmät ovat enemmän tai vähemmän heikentyneet, joissain tapauksissa (pussieläimet, myyrärotta, sokea myyrä) on jopa kiristetty nahkaisella kalvolla.

Nisäkkään silmän rakenne

1 - kovakalvo,

2 - suonikalvo,

3 - Schlemm-kanava,

4 - iiriksen juuri,

5 - sarveiskalvo,

6 - Iris,

7 - oppilas,

8 - etukamera,

9 - takakamera,

10 - sädekehä,

11 - linssi,

12 - lasimainen runko

13 - verkkokalvo,

14 - optinen hermo

15 - Zinn nivelsiteet.

ihmisen näkemys

Eri lähteiden mukaan 70–90 % tiedosta, jonka ihminen saa näön kautta.

Koska visuaalisen havainnon prosessissa on useita vaiheita, sen yksilöllisiä ominaisuuksia tarkastellaan eri tieteiden näkökulmasta - optiikka (mukaan lukien biofysiikka),

Silmät ovat erityinen elin, joka kaikilla planeetan elävillä olennoilla on. Tiedämme, millaisin värein näemme maailman, mutta miten eläimet näkevät sen? Mitä värejä kissat näkevät ja mitä eivät? Onko näkö mustavalkoinen koirilla? Tieto eläinten näkemyksestä auttaa meitä näkemään laajemmin ympäröivää maailmaa ja ymmärtämään lemmikkiemme käyttäytymistä.

Näön ominaisuudet

Ja kuitenkin, kuinka eläimet näkevät? Tiettyjen indikaattoreiden mukaan eläimillä on parempi näkö kuin ihmisillä, mutta se on huonompi kyky erottaa värejä. Useimmat eläimet näkevät vain lajilleen tietyn paletin. Esimerkiksi pitkään uskottiin, että koirat näkevät vain mustavalkoisena. Ja käärmeet ovat yleensä sokeita. Mutta viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että eläimet näkevät erilaisia ​​aallonpituuksia, toisin kuin ihmiset.

Näön ansiosta me saamme yli 90 % tiedosta ympärillämme olevasta maailmasta. Silmät ovat hallitseva aistielimemme. Mielenkiintoista on, että eläinten näkemys terävyydestään ylittää merkittävästi ihmisen. Ei ole mikään salaisuus, että petturit näkevät 10 kertaa paremmin. Kotka pystyy havaitsemaan lentävän saaliin usean sadan metrin etäisyydeltä, ja muuttohaukka seuraa kyyhkystä kilometrin korkeudelta.

Erona on myös se, että useimmat eläimet näkevät täydellisesti pimeässä. Silmien verkkokalvon fotoreseptorisolut keskittävät valon, mikä mahdollistaa yöelämän eläimet sieppaamaan useiden fotonien valovirtoja. Ja se, että monien eläinten silmät hehkuvat pimeässä, selittyy sillä, että verkkokalvon alla on ainutlaatuinen heijastava kerros, nimeltään tapetum. Katsotaanpa nyt yksittäisiä eläintyyppejä.

Hevoset

Hevosen siro ja sen ilmeikkäät silmät tuskin jättää ketään välinpitämättömäksi. Mutta usein ratsastusta opetteleville kerrotaan, että hevosta on vaarallista lähestyä takaapäin. Mutta miksi? Miten eläimet näkevät, mitä heidän selkänsä takana tapahtuu? Ei mitenkään - hevonen on selän takana ja siksi se voi helposti pelästyä ja kiukutella.

Hevosen silmät on sijoitettu niin, että se näkee kahdesta kulmasta. Hänen näkönsä on ikään kuin jaettu kahteen osaan - jokainen silmä näkee oman kuvansa, koska silmät sijaitsevat pään sivuilla. Mutta jos hevonen katsoo nenää pitkin, hän näkee yhden kuvan. Lisäksi tällä eläimellä on perifeerinen näkö ja se näkee erinomaisesti hämärässä.

Lisätään vähän anatomiaa. Minkä tahansa elävän olennon verkkokalvossa on kahden tyyppisiä reseptoreita: kartioita ja sauvoja. Värinäkö riippuu kartioiden lukumäärästä, ja tangot ovat vastuussa ääreisnäöstä. Hevosilla sauvojen lukumäärä on suurempi kuin ihmisillä, mutta kartioreseptorit ovat vertailukelpoisia. Tämä viittaa siihen, että hevosilla on myös värinäkö.

kissat

Monissa taloissa pidetään eläimiä, ja yleisimpiä ovat tietysti kissat. Eläinten ja erityisesti kissan perheen näkemys eroaa merkittävästi ihmisten näkökyvystä. Kissan pupilli ei ole pyöreä, kuten useimmilla eläimillä, vaan pitkänomainen. Se reagoi terävästi suureen määrään kirkasta valoa kapenemalla pieneen rakoon. Tämä indikaattori kertoo, että eläimen silmän verkkokalvossa on suuri määrä reseptorisauvoja, joiden ansiosta he näkevät täydellisesti pimeässä.

Mutta entä värinäkö? Mitä värejä kissat näkevät? Viime aikoihin asti kissojen uskottiin näkevän mustavalkoisena. Mutta tutkimukset ovat osoittaneet, että se erottaa hyvin harmaan, vihreän ja sinisen värin. Lisäksi hän näkee monia harmaan sävyjä - jopa 25 sävyä.

koirat

Koirien näkemys on erilainen kuin mihin olemme tottuneet. Jos palaamme uudelleen anatomiaan, ihmisen silmissä on kolmenlaisia ​​kartioreseptoreita:

• Ensimmäinen havaitsee pitkäaaltosäteilyn, joka erottaa oranssin ja punaisen värin.
• Toinen on keskiaalto. Näillä aalloilla näemme keltaista ja vihreää.
• Kolmas havaitsee lyhyitä aaltoja, joista sininen ja violetti ovat erotettavissa.

Eläinten silmät erottuvat kahdentyyppisten kartioiden läsnäolosta, joten koirat eivät näe oranssia ja punaista väriä.

Tämä ero ei ole ainoa - koirat ovat kaukonäköisiä ja näkevät liikkuvat esineet parhaiten. Etäisyys, josta he näkevät paikallaan olevan kohteen, on jopa 600 metriä, mutta koirat huomaavat liikkuvan kohteen jo 900 metrin päästä. Tästä syystä on parasta olla juoksematta nelijalkaisten vartijoiden luota.

Näkö ei käytännössä ole koiran pääelin, vaan suurimmaksi osaksi ne seuraavat hajua ja kuuloa.

Ja nyt yhteenveto - mitä värejä koirat näkevät? Tässä he ovat samanlaisia ​​kuin värisokeat, he näkevät sinistä ja violettia, keltaista ja vihreää, mutta värien sekoitus saattaa tuntua heistä vain valkoiselta. Mutta mikä parasta, koirat, kuten kissat, erottavat harmaan värit ja jopa 40 sävyä.

lehmät

Monet uskovat, ja meille usein kerrotaan, että kotimaiset artiodaktyylit reagoivat voimakkaasti punaiseen väriin. Todellisuudessa näiden eläinten silmät havaitsevat väripaletin erittäin epäselvinä, sumeina sävyinä. Siksi härät ja lehmät reagoivat enemmän liikkeisiin kuin siihen, miten vaatteesi on värjätty tai mitä väriä heidän kuonon edessä heilutetaan. Ihmettelen, kuka pitää siitä, jos he alkavat heiluttaa jonkinlaista rättiä hänen nenänsä edessä ja pistävät lisäksi keihään niskaan?

Ja kuitenkin, kuinka eläimet näkevät? Lehmät pystyvät erottamaan silmänsä rakenteesta kaikki värit: valkoinen ja musta, keltainen ja vihreä, punainen ja oranssi. Mutta vain heikosti ja epäselvästi. Mielenkiintoista on, että lehmillä on suurennuslasin kaltainen näkö, ja juuri tästä syystä ne usein pelkäävät nähdessään ihmisten lähestyvän niitä odottamatta.

yöeläimet

Monilla yöeläimillä on esimerkiksi tarsieri. Tämä on pieni apina, joka menee metsästämään yöllä. Sen koko ei ylitä oravaa, mutta se on ainoa kädellinen maailmassa, joka ruokkii hyönteisiä ja liskoja.

Tämän eläimen silmät ovat valtavat eivätkä käänny suojissaan. Mutta samalla tarsierilla on erittäin joustava kaula, jonka avulla se voi kääntää päätään 180 astetta. Hänellä on myös poikkeuksellinen perifeerinen näkö, jonka ansiosta hän näkee jopa ultraviolettivaloa. Mutta tarsieri erottaa värit hyvin heikosti, kuten kaikki muutkin.

Haluaisin sanoa yöllisten kaupunkien yleisimmistä asukkaista - lepakoista. Pitkään oletettiin, että he eivät käytä visioa, vaan lentävät vain kaikulokaation ansiosta. Mutta viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että heillä on erinomainen pimeänäkö, ja mikä parasta - lepakot pystyvät valitsemaan, lentävätkö he äänen mukaan vai kytkevätkö yönäön päälle.

matelijat

Kun puhutaan siitä, kuinka eläimet näkevät, ei voida olla hiljaa siitä, kuinka käärmeet näkevät. Tarina Mowglista, jossa boa-kurkku kiehtoo apinoita silmillään, on kunnioitusta herättävä. Mutta onko se totta? Selvitetään se.

Käärmeillä on erittäin huono näkö, johon vaikuttaa matelijan silmää peittävä suojakuori. Tästä syystä nimetyt urut näyttävät sameilta ja saavat sen pelottavan ulkonäön, josta legendoja sävelletään. Mutta näkeminen ei ole käärmeille tärkein asia, periaatteessa ne hyökkäävät liikkuviin esineisiin. Siksi tarinassa sanotaan, että apinat istuivat ikäänkuin hämmentyneenä - he osasivat vaistomaisesti paeta.

Kaikilla käärmeillä ei ole erityisiä lämpöantureita, mutta ne silti erottavat infrapunasäteilyn ja värit. Käärmeellä on binokulaarinen näkö, mikä tarkoittaa, että se näkee kaksi kuvaa. Ja aivot, jotka käsittelevät nopeasti vastaanotettua tietoa, antavat sille käsityksen mahdollisen uhrin koosta, etäisyydestä ja ääriviivat.

Linnut

Linnut hämmästyttävät monenlaisilla lajeilla. Mielenkiintoista on, että myös tämän luokan elävien olentojen näkemys vaihtelee suuresti. Kaikki riippuu siitä, millaista elämäntapaa lintu johtaa.

Joten kaikki tietävät, että petoeläimillä on erittäin terävä näkö. Jotkut kotkalajit voivat havaita saaliinsa yli kilometrin korkeudelta ja pudota alas kuin kivi saadakseen sen kiinni. Tiesitkö, että tietyt petolintulajit pystyvät näkemään ultraviolettivaloa, jonka avulla he voivat löytää lähimmän minkin pimeässä

Ja talossasi asuvalla budgerigarilla on erinomainen näkö ja se pystyy näkemään kaiken värillisenä. Tutkimukset ovat osoittaneet, että nämä yksilöt erottavat toisensa kirkkaan höyhenpuvun avulla.

Tietenkin tämä aihe on hyvin laaja, mutta toivomme, että yllä olevat tosiasiat auttavat sinua ymmärtämään, miten eläimet näkevät.

Näemme maailman ympärillämme ja meistä näyttää siltä, ​​​​että se on juuri sellaista. On vaikea edes kuvitella, että joku näkee sen eri tavalla, mustavalkoisena tai ilman sinistä ja punaista. On vaikea uskoa, että jollekin meidän tuttu maailma on täysin erilainen.

Mutta näin se vain on.

Katsotaanpa ympäröivää maailmaa eläinten silmin, selvitetään kuinka eläimet näkevät, millaisin värein he näkevät maailman.

Joten aluksi analysoimme, mikä visio on ja mitä toiminnallisia kykyjä se sisältää.

Mikä on visio?

Visio on prosessi, jossa käsitellään kuvia ympäröivän maailman esineistä.

• visuaalisen järjestelmän suorittama
• voit saada käsityksen esineiden koosta, muodosta ja väristä, niiden suhteellisesta sijainnista ja niiden välisestä etäisyydestä

Visuaalinen prosessi sisältää:

• valovirran tunkeutuminen silmän taittoväliaineen läpi
• valon keskittäminen verkkokalvoon
• valoenergian muuntaminen hermoimpulssiksi
• hermoimpulssien siirtyminen verkkokalvolta aivoihin
• tiedonkäsittely nähdyn kuvan muodostamisen kanssa

visuaaliset toiminnot:

• valon havainnointi
• liikkuvien esineiden havaitseminen
• näkökenttä
• näöntarkkuus
• värin havaitseminen

Valon havaitseminen - silmän kyky havaita valoa ja määrittää sen kirkkauden eri asteet.

Prosessia, jossa silmä mukautetaan erilaisiin valaistusolosuhteisiin, kutsutaan mukautumiseksi. On olemassa kahdenlaisia ​​mukautuksia:

• kohti pimeyttä - kun valotaso laskee
• ja valoa kohti - valaistustason noustessa

Valon havainnointi on kaiken visuaalisen aistimisen ja havainnon perusta, erityisesti pimeässä. Silmän valon havaitsemiseen vaikuttavat myös seuraavat tekijät:

• sauvojen ja kartioiden jakautuminen (eläimillä verkkokalvon keskialue 25 °:ssa koostuu pääasiassa sauvoista, mikä parantaa yöhavaintoa)
• valoherkkien visuaalisten aineiden pitoisuus sauvoissa (koirilla sauvojen valoherkkyys 500-510nm, ihmisillä 400nm)
• tapetumin (tapetum lucidum) läsnäolo - silmän suonikalvon erityinen kerros (tapetum lähettää takaisin verkkokalvolle siirtyneet fotonit pakottaen ne jälleen vaikuttamaan reseptorisoluihin, mikä lisää silmän valoherkkyyttä silmä, joka hämärässä on erittäin arvokas) kissoilla silmä heijastaa 130 kertaa enemmän valoa kuin ihminen (Paul E. Miller, DVM ja Christopher J. Murphy DVM, PhD)
• pupillin muoto - pupillin muoto, koko ja sijainti eri eläimissä (pupilli on pyöreä, viiltomainen, suorakaiteen muotoinen, pystysuora, vaakasuora)
• pupillien muoto voi kertoa, kuuluuko eläin saalistajiin vai saalista (petoeläimissä pupilli kapenee pystysuoraan nauhaan, uhreilla vaakasuoraan - tutkijat löysivät tämän kuvion vertaamalla pupillien muotoja 214 eläinlajissa)

Joten mitkä ovat oppilaiden muodot:

Miten eläimet havaitsevat liikkuvat esineet?

Liikkeen havaitseminen on elintärkeää, koska liikkuvat esineet ovat merkkejä vaarasta tai mahdollisesta ruoasta ja vaativat nopeaa asianmukaista toimintaa, kun taas paikallaan olevat esineet voidaan jättää huomiotta.

Esimerkiksi koirat voivat tunnistaa liikkuvat esineet (suuren tankomäärän ansiosta) 810-900 metrin etäisyydeltä ja paikallaan olevat esineet vain 585 metrin etäisyydeltä.

Miten eläimet reagoivat välkkyvään valoon (esimerkiksi televisiossa)?

Reaktio välkkyvään valoon antaa käsityksen sauvojen ja kartioiden toiminnasta.

Ihmissilmä pystyy poimimaan 55 hertsin värähtelyjä, kun taas koiran silmä poimii värähtelyjä 75 hertsin taajuudella. Siksi, toisin kuin me, koirat näkevät todennäköisesti vain välkyntä, eivätkä useimmat heistä kiinnitä huomiota television kuvaan. Kuvat kohteista molemmissa silmissä projisoidaan verkkokalvolle ja välitetään aivokuoreen, jossa ne sulautuvat yhdeksi kuvaksi.

Mitkä ovat eläinten näkökentät?

Näkökenttä on tila, jonka silmä havaitsee, kun katse on kiinnitetty. Näkökykyä on kahta päätyyppiä:

• binokulaarinen näkö - ympäröivien esineiden havaitseminen kahdella silmällä
• monokulaarinen näkö - ympäröivien esineiden havaitseminen yhdellä silmällä

Binokulaarinen näkö ei ole käytettävissä kaikilla eläinlajilla, ja se riippuu silmien rakenteesta ja suhteellisesta asennosta päähän. Binokulaarisen näön avulla voit tehdä eturaajojen hienoja koordinoituja liikkeitä, hyppyjä ja liikkua helposti.

Petoeläinten kiikarihavainto metsästysobjekteista auttaa arvioimaan oikein etäisyyden aiottuun saaliin ja valitsemaan optimaalisen hyökkäyksen liikeradan. Koirilla, susilla, kojootilla, ketulla, sakaalilla kiikarin kulma on 60-75°, karhuilla 80-85°. Kissoilla on 140° (molempien silmien näköakselit ovat lähes yhdensuuntaiset).

Monokulaarinen näkeminen suurella kentällä mahdollistaa mahdollisten uhrien (murmelit, maa-oravat, jänikset, sorkka- ja kavioeläimet jne.) havaitsevan vaaran ajoissa. jyrsijöillä 360°, sorkka- ja kavioeläimillä 300-350° ja linnuilla yli 300°. Kameleontit ja merihevoset pystyvät katsomaan kahteen suuntaan kerralla, koska. heidän silmänsä liikkuvat toisistaan ​​riippumatta.

Näöntarkkuus

• silmän kyky havaita kaksi pistettä, jotka sijaitsevat vähimmäisetäisyydellä toisistaan, erillisinä
• pienin etäisyys, jolla kaksi pistettä nähdään erikseen, riippuu verkkokalvon anatomisista ja fysiologisista ominaisuuksista

Mistä näöntarkkuus riippuu?

• kartioiden koosta, silmän taittumisesta, pupillin leveydestä, sarveiskalvon, linssin ja lasiaisen läpinäkyvyydestä (ne muodostavat valoa taittavan laitteen), verkkokalvon ja näköhermon tilasta , ikä
• kartiohalkaisija määrittää maksimaalisen näöntarkkuuden suuruuden (mitä pienempi kartioiden halkaisija, sitä suurempi näöntarkkuus)

Näkökulma on universaali perusta näöntarkkuuden ilmaisemiselle. Useimpien ihmisten silmän herkkyysraja on normaalisti 1. Ihmisillä näöntarkkuuden määrittämiseen käytetään Golovin-Sivtsev-taulukkoa, joka sisältää erikokoisia kirjaimia, numeroita tai merkkejä. Eläimillä näöntarkkuus määritetään käyttämällä (Ofri ., 2012):

• käyttäytymistesti
• elektroretinografia

Koirien näöntarkkuuden arvioidaan olevan 20-40 % ihmisen näöntarkkuudesta, ts. koira tunnistaa kohteen 6 metristä, kun taas ihminen tunnistaa sen 27 metristä.

Miksi koirilla ei voi olla ihmisen näöntarkkuutta?

Koirilta, kuten kaikilta muilta nisäkkäiltä paitsi apinoilla ja ihmisillä, puuttuu fovea fovea (maksimaalisen näöntarkkuuden alue). Useimmat koirat ovat lievästi kaukonäköisiä (hypermetropia: +0,5 D), ts. he pystyvät erottamaan pienet esineet tai niiden yksityiskohdat vähintään 50-33 cm:n etäisyydeltä; kaikki lähempänä olevat kohteet näyttävät epäselviltä, ​​hajaantuneilta ympyröiltä. Kissat ovat likinäköisiä, mikä tarkoittaa, että ne eivät näe kaukaisia ​​esineitä. Kyky nähdä hyvin lähelle sopii paremmin saaliin metsästykseen. Hevosella on heikko näöntarkkuus ja se on suhteellisen likinäköinen. Fretit ovat likinäköisiä, mikä on epäilemättä reaktio niiden sopeutumiseen kaivautuvaan elämäntapaan ja saaliin etsimiseen hajun perusteella. Frettien likinäköinen näkö on yhtä terävä kuin meillä ja ehkä jopa hieman terävämpi.

Siten kotkalla on terävin näkö, sitten laskevassa järjestyksessä: haukka, mies, hevonen, kyyhkynen, koira, kissa, kani, lehmä, norsu, hiiri.

värinäkö

Värinäkö on ymmärrystä ympäröivän maailman värien monimuotoisuudesta. Sähkömagneettisten aaltojen koko valoosa luo värispektrin, jossa asteittainen siirtyminen punaisesta violettiin (värispektri). Värinäkö tehdään kartioilla. Ihmisen verkkokalvossa on kolmenlaisia ​​kartioita:

• ensimmäinen havaitsee pitkän aallonpituuden värit - punaisen ja oranssin
• toinen tyyppi havaitsee parempia keskiaaltovärejä - keltaisen ja vihreän
• kolmas kartiotyyppi vastaa lyhyen aallonpituuden väreistä - sininen ja violetti

Trichromasia - kaikkien kolmen värin havaitseminen
Dichromasia - vain kahden värin havaitseminen
Yksivärinen - vain yhden värin havainto

Miten eläimet näkevät värit?

Eläinlaji	Lyhyt aallonpituus, nm	Keskimääräinen aallonpituus, nm	Lähde
Koira	454	561	Loop et ai. (1987) Guenther & Zrenner (1993)
Kissa	429-435	555	Neitz et ai. (1989); Jacobs et ai. (1993)
Hevonen	428	539	Carroll et ai. (2001); Timney & Macuda (2001)
Sika	439	556	Neitz & Jacobs (1989) Cow 451 555 Jacobsetal. (1998)

Koiran värinäkö:

Kissojen värinäkö:

Hevosen värinäkö:

Näkö on nisäkkäiden kolmas ensisijainen aisti. Joillekin eläimille, jotka elävät pääasiassa vuorokaudessa ja elävät avoimissa biotoopeissa, suurin osa havaitusta tiedosta tulee visuaalisen kanavan kautta. Näön arvo on heikentynyt metsien, pensaikkojen tai nurmipeitteen asukkailla. Kaivajilla silmät lakkaavat joskus toimimasta, kasvaa ihon peitossa (jotkut myyrät, myyrärotat) tai rekisteröivät vain muutoksia valaistuksessa (myyrämyyrät, Promethean myyrät). Valailla silmiä käytetään vain läheiseen suuntautumiseen.

Nisäkkäiden silmät sijaitsevat joko pään sivuilla, mikä tarjoaa lähes pyöreän näkymän, jossa binokulaarinen näkö rajoittuu pieneen sektoriin, tai edestä. Jälkimmäisessä tapauksessa kokonaisnäkymä pienenee, mutta kiikarinäkökenttä kasvaa. Ensimmäinen tyyppi vallitsee sorkka- ja jyrsijöissä, jotka odottavat jatkuvasti vihollisten hyökkäystä; toinen on tyypillinen arborealistista elämäntapaa harjoittaville apinoille, joiden on määritettävä tarkasti etäisyys hyppääessään oksasta oksalle, ja joillekin petoeläimille, erityisesti kissoeläimille, joiden on väijytyksestä hyökätessään kiinnitettävä tarkasti etäisyys uhriin. Silmien suhteellinen koko kasvaa eläimillä, joilla on terävämpi näkö ja eläimillä, joilla on yötoimintaa. Nisäkkään silmää peittää sidekudoksesta valmistettu ulkokuori (sclera). Edessä kovakalvo siirtyy läpinäkyväksi sarveiskalvoksi. Kovakalvon alla on suonikalvo, jossa on verisuonia, jotka ruokkivat silmiä. Joillakin eläimillä kovakalvon ja suonikalvon välissä on kiteitä sisältävä solukerros, joka muodostaa pienen peilin (tapetum), joka heijastaa valonsäteitä, jolloin silmän hehku heijastuu valosta (petoeläimet, sorkka- ja kavioeläimet). Sakeutuessa edessä oleva suonikalvo siirtyy iirikseen ja sädekehärunkoon (lihaksille), joiden avulla silmä mukautuu linssin muotoa muuttamalla. Iiris toimii kalvona, sääteleen verkkokalvon valaistusta muuttamalla pupillin kokoa. Linssimäinen linssi on suhteellisen pieni päivällisillä nisäkkäillä ja lisääntyy dramaattisesti yöllisillä. Verkkokalvo on suonikalvon sisäpuolen vieressä ulkopigmentistä ja sisäisistä valoherkistä kerroksista. Käpyt eivät sisällä rasvapisaroita. Lajien väliset erot rajoittuvat sauvojen ja kartioiden suhteen vaihteluihin, vaihteluihin reseptorisolujen kokonaismäärässä ja niiden lukumäärässä näköhermosäitua kohti. Kaivavilla eläimillä reseptorisolujen ja hermosäikeiden määrä on minimaalinen (Nikitekon, 1969 mukaan): myyrärotalla on 800 tuhatta reseptoria koko verkkokalvossa ja 1900 kuitua näköhermossa (suhde 420:1). Yölajeissa ja pensaikkojen asukkaissa se on korkeampi: siilissä on 6,7 miljoonaa reseptoria 8400 kuitua kohden (760: 1), keltakurkkuhiiressä 19,6 miljoonaa ja 28 800 (680: 1). Tämä luku on vielä suurempi avointen maisemien asukkaiden keskuudessa: esimerkiksi jäniksellä on 192,6 miljoonaa reseptoria ja 167 400 kuitua (115:1). Reesusapinoilla (kädellisillä) on 124,4 miljoonaa reseptoria 1,2 miljoonaa kuitua kohden (105:1), kun taas kozhanilla (lepakoilla) on vain 8,9 miljoonaa reseptoria 6 900 kuitua kohti (ISO: 1). Reseptorisolujen lukumäärä, keskimäärin yhtä näköhermon hermosäikettä kohden, on pienin kädellisillä; tämä mahdollistaa tarkempien yksityiskohtien paljastamisen tarkasteltavasta kohteesta. Monilla nisäkkäillä on kyky erottaa värejä, mutta ne ovat ilmeisesti heikompia kuin linnut. Tähän liittyy nisäkkäiden keskimääräinen vähemmän monimuotoinen väritys. Samalla nisäkkäät tunnistavat esineiden tai niiden osien muodon piirteet sekä liikkeet, asennon ja ilmeet. Tätä ei takaa verkkokalvon rakenteen komplikaatio, vaan aivojen visuaalinen analysaattori, joka on monimutkaisempi nisäkkäillä kuin muilla selkärankaisilla. Pääroolissa on etuaivojen aivokuoren visuaalinen keskus, kun taas arvo