Jesu li boje samo iluzije koje naš mozak stvara?

Kolorni vid je sposobnost razlikovanja različitih valnih duljina elektromagnetskog zračenja. Vizija u boji oslanja se na mehanizam percepcije mozga koji svjetlost različitih valnih duljina tretira kao različite vizualne podražaje (npr. Boje). Uobičajeni fotoreceptori neosjetljivi na boje (štapići u ljudskim očima) reagiraju samo na prisutnost ili odsutnost svjetlosti i ne razlikuju određene valne duljine.

Možemo tvrditi da boje nisu stvarne - naš ih mozak "sintetizira" kako bi razlikovao svjetlost različitih valnih duljina. Iako nam šipke daju sposobnost otkrivanja prisutnosti i intenziteta svjetlosti (i tako omogućuju našem mozgu da izgradi sliku svijeta oko nas), specifično otkrivanje različitih valnih duljina putem neovisnih kanala našem pogledu na svijet daje dodatnu visoku rezoluciju. Na primjer, crvena i zelena boja izgledaju poput identičnih nijansi sive na crno-bijelim fotografijama.

Životinja samo s crno-bijelim vidom neće moći praviti razliku između, recimo, zelene i crvene jabuke i neće znati koja ima bolji okus prije nego što ih oboje proba na temelju boje. Evolucijski biolozi vjeruju da su ljudski preci razvili viziju u boji kako bi olakšali prepoznavanje zrelih plodova, što bi očito pružilo prednost u konkurentnom prirodnom svijetu.

Ostaje misterij zašto su određene valne duljine uparene s određenim bojama. Tehnički gledano, boja je iluzija koju stvara naš mozak. Stoga nije jasno vide li druge životinje boje na isti način kao mi. Vjerojatno je da, zbog zajedničke evolucijske povijesti, drugi kralježnjaci vide svijet obojen slično onome kako ga mi vidimo. No, vid u boji prilično je čest u ogromnom životinjskom carstvu: insekti, paučnjaci i glavonošci mogu razlikovati boje.

Kakve boje vide ove životinje?

Ljudski vid u boji oslanja se na tri fotoreceptora koja otkrivaju primarne boje - crvenu, zelenu i plavu. Međutim, nekim ljudima nedostaju crveni fotoreceptori (oni su „bikromati“) ili imaju dodatni fotoreceptor koji otkriva negdje između crvene i zelene boje („tetrahromati“). Očito je da posjedovanje samo 3 fotoreceptora ne ograničava našu sposobnost razlikovanja drugih boja.

Svaki fotoreceptor može apsorbirati prilično širok raspon valnih duljina svjetlosti. Da bi razlikovao određenu boju, mozak uspoređuje i kvantitativno analizira podatke sa sva tri fotoreceptora. I naš mozak to čini izuzetno uspješno - neka istraživanja pokazuju da možemo razlikovati boje koje odgovaraju razlikama valnih duljina od samo 1 nanometar.

Ova shema djeluje uglavnom na isti način kod većine kralježnjaka koji imaju vid u boji. Iako se sposobnost razlikovanja određenih nijansi značajno razlikuje među vrstama, s time da ljudi imaju jednu od najboljih sposobnosti razlikovanja boja.

Međutim, beskičmenjaci koji su razvili vid u boji (i vid općenito) potpuno neovisno od nas pokazuju izuzetno različite pristupe otkrivanju i obradi boja. Te životinje mogu imati izuzetno velik broj receptora za boju. Na primjer, kozica bogomoljka ima 12 različitih vrsta fotoreceptora. Uobičajeni leptir bluebottle ima još više - 15 receptora.

Znači li to da ove životinje mogu vidjeti dodatne boje koje su nama nezamislive? Možda da. Neki od njihovih fotoreceptora djeluju u prilično uskom području svjetlosnog spektra. Na primjer, mogu imati 4-5 fotoreceptora osjetljivih u zelenom području vizualnog spektra. To znači da se za ove životinje različite nijanse zelene mogu činiti jednako onakvima kakve se našim očima čine plava i crvena boja! Opet, evolucijske prednosti takvih prilagodbi očite su za životinje koje žive među drvećem i travama gdje je većina predmeta, kako ih mi vidimo, obojena u razne zelene nijanse.

Istraživači su pokušali testirati pruža li složeniji skup vizualnih receptora ikakve prednosti za životinje kada je u pitanju razlikovanje glavnih boja. Nalazi pokazuju da to nije nužno slučaj, barem ne za kozice bogomoljke. Unatoč impresivnom nizu receptora koji otkrivaju svjetlost u mnogo širem dijelu elektromagnetskog spektra u usporedbi s ljudima, sposobnost škampa da razlikuje boje koje su sjajne u usporedbi s nama. Međutim, boje brzo određuju. To je vjerojatno važnije u praktične svrhe, jer su škampi prednici. Veliki broj fotoreceptora omogućuje njihovu brzu aktivaciju na određenim valnim duljinama svjetlosti i na taj način izravno komuniciraju mozgu koja je specifična valna duljina otkrivena. Za usporedbu, ljudi moraju procijeniti i kvantificirati signale sa sva tri fotoreceptora kako bi se odlučili za određenu boju. To zahtijeva više vremena i energije.

Osim što koriste različit broj fotoreceptora za osjet svjetlosti određenih valnih duljina, neke životinje mogu otkriti svjetlost koju mi ​​ljudi potpuno ne možemo vidjeti. Na primjer, mnoge ptice i insekti mogu vidjeti u UV dijelu spektra. Bumbari, na primjer, imaju tri fotoreceptora koji apsorbiraju u UV, plavom i zelenom području spektra. To ih čini trikromatima, poput ljudi, ali sa spektralnom osjetljivošću pomaknutom na plavi kraj spektra. Sposobnost otkrivanja UV svjetlosti objašnjava zašto neki cvjetovi imaju uzorke vidljive samo u ovom dijelu spektra. Ovi obrasci privlače insekte oprašivače koji imaju sposobnost vidljivosti u ovom spektralnom području.

Brojne životinje mogu otkriti infracrvenu svjetlost (zračenje duge valne duljine) koju emitiraju zagrijani predmeti i tijela. Ova sposobnost značajno olakšava lov na zmije koje obično traže mali toplokrvni plijen. Vidjeti ih putem IR detektora receptora, stoga je izvrstan alat za sporo gmazove. Fotoreceptori osjetljivi na IR zračenje u zmija nalaze se ne u njihovom oku već u "organima jama" smještenim između očiju i nosnica. Rezultat je i dalje isti: zmije mogu bojati predmete prema površinskoj temperaturi.

Kao što ovaj kratki članak pokazuje, mi ljudi možemo vidjeti i analizirati samo mali dio vizualnih informacija dostupnih drugim stvorenjima. Sljedeći put kad vidite skromnu muhu, razmislite koliko različito doživljava iste stvari koje gledate!

REFERENCE

Skorupski P, Chittka L (2010) Spektralna osjetljivost fotoreceptora u bumbaru, Bombus impatiens (Hymenoptera: Apidae). PLOS ONE 5 (8): e12049. doi: 10.1371 / journal.pone.0012049

Thoen HH, How MJ, Chiou TH, Marshall J. (2014) Različiti oblik vida u boji u kozicama bogomoljki. Znanost 343 (6169): 411-3. doi: 10.1126 / znanost.1245824

Chen P-J, Awata H, Matsushita A, Yang E-C i Arikawa K (2016) Ekstremno spektralno bogatstvo u oku običnog leptira Bluebottle, Graphium sarpedon. Ispred. Ecol. Evol, 04:18. doi: 10.3389 / fevo.2016.00018

Arikawa, K., Iwanaga, T., Wakakuwa, M., i Kinoshita, M. (2017) Jedinstveni vremenski izraz trostrukih opsega duge valove u razvoju leptirovih očiju. Granice u neuronskim krugovima, 11, 96. doi: 10.3389 / fncir.2017.00096

Ovaj gostujući članak izvorno se pojavio na nagrađivanom blogu o zdravstvu i znanosti i zajednici tematiziranoj mozgom, BrainBlogger: Kako mozak percipira boje?