Собачье зрение как видят

Как Видят Собаки?

По строению орган зрения собаки напоминает человеческий глаз. Сначала световая волна проходит через прозрачную роговицу на передней поверхности глаза, затем минует зрачок — чёрное круглое отверстие и попадает в хрусталик, в котором преломляется и формирует образы на сетчатке на задней поверхности глаза. В отличие от человека, у всех собак есть «третье веко», которое называется ещё ястребиной или мигательной мембраной, расположенной во внутреннем углу глаза и действующей подобно горизонтальному стеклоочистителю.

Какое зрение у собак?

Несмотря на своё уникальное зрение, собаки в большей степени ориентируются на движение, чем на фокус. На расстоянии меньше, чем 25 см предметы для них становятся расплывчатыми. Поэтому они используют чувство обоняния, чтобы найти кусочек еды, выпавший из миски.

Отдельные породы собак, такие как немецкие овчарки, ротвейлеры и шнауцеры обладают более близоруким зрением.

В настоящее время близорукость у собак можно откорректировать с помощью контактных линз.

Отличное зрение необходимо служебным собакам при выполнении должностных обязанностей. При плохом зрении собаке будет сложно охотиться, участвовать в соревнованиях.

При использовании линз для коррекции зрения у слабовидящих собак они очень выигрывают. Оценка зрения у них происходит так же, как и у маленьких детей — по рефракции.

Для животных производят только индивидуальные линзы на заказ, учитывающие размеры и форму глазного яблока. Также их можно использовать для защиты чувствительных глаз от травм.

Видят ли собаки цвета

Как думаете, различает ли ваш щенок разницу между красным и синим шариками? В сетчатке расположено множество специальных клеток: с помощью палочек животное распознает оттенки белого, черного и серого, а колбочки помогают обнаружить цвет.

У собак меньше колбочек, чем у людей, поэтому у них дихроматическое или двухцветное зрение. Учёные утверждают, что собаки чувствительны к глубоким синим и зеленым длинам волн. А у людей, к примеру, зрительные образы формируются на основе трехцветной системы сине-жёлто-красных цветов и их оттенков.

Получается, что собаки подобно человеческим дальтоникам не распознают красный цвет.

Однако люди научились обучать собачку так, что она укажет разницу между цветами, даже если не видит их. В условиях обычного освещения собаки видят синий и зелёный цвета ярче, чем красный, потому что в их сетчатке практически нет колбочек, отвечающих за него.

Собачий глаз регулирует количество света с помощью особой мышцы внутри глаза — радужной оболочки, которая сокращается или расслабляется, тем самым меняя диаметр зрачка. В темноте зрачок расширяется, а при ярком освещении сжимается.

Отсутствие чувства цвета компенсируется огромным количеством светочувствительных палочек, благодаря которым собака отлично видит в условиях скудного освещения.

Почему у собак светятся глаза

Как собаки, так и кошки обладают способностью повторного использования световых волн в темноте и сумерках. У многих млекопитающих за сетчаткой расположен слой клеток, которые отражают любой свет, попадающий в глаз. Благодаря этому в глазном яблоке собак на 40 процентов увеличивается сохранение света, а мы видим при этом пугающее яркое свечение их глаз в темноте.

За счет кумуляции света у животных есть поразительное свойство фиксировать минимальные изменения окружающих предметов в тёмное время суток.

Таким образом, палочки чувствительны к изменениям освещенности и необходимы для обнаружения движения, но они не обеспечивают четкость картинки. Колбочки нужны для остроты зрения, но они плохо работают при слабом освещении.

Пространственное зрение

Многие животные, например, кролики и олени обладают монокулярным зрением. То есть, они видят две картинки одновременно по обеим сторонам от головы: одну от правого глаза, вторую — от левого. При этом можно оценить форму предметов, но нельзя определить их взаиморасположение в пространстве.

Но у собак и кошек глаза располагаются в передней части мордочки, поэтому у них бинокулярное зрение, дающее возможность получать одно изображение при одновременном взгляде на предмет обоими глазами. Благодаря бинокулярному зрению собака оценивает расстояние между объектами и ориентируется в пространстве.

Степень бинокулярности зрения у разных пород разная, потому что это зависит от того, как посажены глаза.

У брахицефальных собак типа мопсов глаза расположены ближе к передней части морды, а гончих пород с узкой головой (колли) они находятся сбоку мордочки. У большинства собак всего около 30-60 градусов бинокулярного перекрытия в сравнении со 140 градусами их хозяев. Поэтому у питомцев менее развита оценка пространства. Собака видит движения рук на большом расстоянии, но не распознаёт владельца шляпы, пока ей не помогут дополнительно его запахи и голос.

Периферийное зрение

Собака — чемпион по периферийному зрению. Это означает, что когда ваш щенок смотрит вперед, он может одновременно видеть боковым зрением на 240 градусов, а у человека такая возможность ограничена до 180 градусов.

У наших четвероногих питомцев даже боковое зрение отличается чёткостью благодаря линии клеток сетчатки с высокой плотностью расположения — так называемой визуальной полосе. Они способны различать четко сфокусированный объект на большом расстоянии даже в крайних положениях периферического поля, то есть смотря на него краем глаза. Считается, что такие способности развивались у животных в процессе эволюции.

Обнаружение движения

Подобные особенности зрения нужны собакам с целью охоты, ведь именно благодаря им можно будет заметить добычу и проанализировать расстояние до неё.

Вы знаете, что собаки игнорируют неподвижные объекты? А при малейших признаках движения объекта в зоне периферического зрения включает инстинктивный режим преследования за ним. Поэтому собаки отличные охранники, они увидят любое небольшое движение, недоступное человеку. Особенно это свойственно охотничьим породам. А пастушьи породы могут на протяжении нескольких километров бежать с лаем за велосипедом или автомобилем, знакомо это вам?

Видят ли собаки изображения на экране телевизора?

Представители некоторых пород с короткими приплюснутыми головами (например, мопсы) лишены этой визуальной полосы. Зато у них в сетчатке есть область, в которой клеточки расположены очень плотно — так называемое центральное пятно. Оно находятся напротив зрачка и отвечает за наибольшую остроту зрения, так как в этой области нервных окончаний в три раза больше, чем в зрительной полосе.

Возможно, именно поэтому такие собаки больше реагируют на экран телевизора и на выражение лица человека — они более чётко видят картинку перед собой. И мелкие собачки больше приспособлены всё-таки к коленям хозяина, чем к охоте или охране. У собак, зрение которых адаптировано к ближнему расстоянию, сильнее развита отзывчивость к нашему настроению и эмоциям.

Источник

Зрение собаки и его проверка

Ни для кого не секрет, что животные чувствуют и видят мир не так, как люди. При этом, чтобы лучше понимать своего питомца и составлять более эффективные программы дрессировки, владельцу важно в том числе представлять себе, как видят собаки, как они слышат, на что лучше всего реагируют и т.д. Ведь, например, от того, какие цвета распознают собаки, зависит, каких оттенков должны быть снаряды и апортировочные предметы. Учитывая важность этих вопросов, мы решили выпустить цикл статей, посвященных органам чувств животных. В данном материале, мы говорим о том, какое зрение у собак, а о слухе и обонянии расскажем в следующих публикациях.

Зрение собаки

Как видят собаки: цвет или свет

Многих владельцев интересует, видят ли собаки в темноте и правда ли, что у собак черно-белое зрение, а если нет, то каким они видят мир? Чтобы ответить на все эти вопросы, вспомним, что, как и у нас с вами, у наших питомцев за распознавание цвета и света отвечают специальные фоторецепторы, находящиеся в сетчатке глаза: палочки и колбочки. Только количество этих рецепторов и их набор у людей и у собак различны – следовательно, и видим мы тоже по-разному.

Так, цветное зрение дарят колбочки (их также называют органом дневного зрения). Колбочек у собак не так много, поэтому цвета они в принципе различают, однако лишь в некоторой степени. Таким образом, если у вас есть две одинаковых игрушки, при этом одна небесно-голубая, а другая васильковая, то по цвету для вашего питомца они будут практически одинаковыми, и животное будет различать их по другим признакам, например, по запаху.

Отметим и то, что у человека присутствуют колбочки трех типов: для красно-оранжевой части спектра, желто-зеленой и голубо-фиолетовой. У собак нет колбочек, отвечающих за красно-оранжевые цвета, и это дополнительно сужает палитру: вместо привычной нам радуги они увидели бы переход от голубого к желтому через белый. То есть для собак самые контрастные цвета – именно синий и желтый, и это стоит учесть в дрессировке, например, выбирая цвета для снарядов.

С другой стороны, у собак намного лучше развито световое (или ночное, или сумеречное) зрение. Это значит, что животным требуется меньше света, чтобы определить форму и размеры предмета, скорость и направление их перемещения. За счет этого собаки видят ночью и в сумерках намного лучше, чем люди: когда для нас предметы сливаются с темнотой, наши питомцы четко видят каждый из них и отлично ориентируются на местности.

Таким образом, палочки дают хорошее черно-белое зрение с различными оттенками серого, а небольшое количество колбочек разбавляет данную палитру другими цветами. Поэтому говорить, что собаки видят все исключительно черно-белым, все же неверно. Заметим, что эти особенности зрения собак связаны с тем, что в дикой природе они активны в том числе и ночью, и с эволюционной точки зрения им важнее хорошо видеть в темноте, чем различать цветовые нюансы.

Интересный факт – именно со строением сетчатки связано «свечение» глаз собак. Дело в том, что у них, как и других животных, ведущих ночной образ жизни, между слоем палочек и колбочек расположен еще один слой – из кристаллов и нитей. Он отражает падающий на него свет, из-за чего нам кажется, что глаза светятся.

Особенности зрения собак: дальность и широта

Помимо колбочек и палочек, в сетчатке есть другие рецепторы – фиксирующие перемещение предметов, появление или исчезновение светового сигнала и другие факторы. Однако глаз как орган зрения собаки лишь принимает информацию, а непосредственная ее обработка происходит в голове – в частности, мозг отвечает за формирование единой картинки из данных, поступивших от обоих глаз (напомним, что каждый из них смотрит «в отдельности», а уже потом изображения совмещаются). Кроме того, из отдельных фрагментов, полученных от взглядов в разные стороны и при фокусировке на разные предметы, составляется цельное представление об окружающем пространстве. За эту работу отвечают мозговые центры, находящиеся в затылочной части коры.

То, что зрение собаки и человека бинокулярно (то есть формируется из частично дублирующихся данных, поступающих от двух глаз), помогает нам различать рельефы, видеть в глубину и определять расстояние объекта от глаз. При этом, в отличие от человека, у собаки в сетчатке нет центральной ямки, области максимальной остроты зрения, в которой сконцентрированы колбочки. По этой причине животное не совершает глазом быстрых движений вслед за перемещающимся объектом – у вашего питомца нет такой необходимости, так как он хорошо видит всей сетчаткой.

Однако отсутствие такого пятна делает зрение собаки менее острым. Так, она видит предметы средней величины на расстоянии 100-150 м. Это не слишком далеко, однако для собаки это неважно, потому что она гораздо более чутко реагирует на движения (что ей и положено делать как хищнику). В частности, ваш питомец отлично различает движения другого животного или человека, в том числе прекрасно считывает жесты дрессировщика или его мимику. Для сравнения: убегающего человека собака различает на расстоянии до 400 м, а после определенных тренировок – до 800 м. В свою очередь если человек не шевелится, то собака может не заметить его и на расстоянии в 100 м, пока не обнаружит по запаху.

Особый интерес представляет периферийное зрение собак. В целом угол зрения у них шире, чем у нас, однако поле, в котором животные видят лучше всего, – уже. Это опять же связано с эволюционным развитием: хищник должен смотреть прямо перед собой и сконцентрировать основное внимание на добыче. Однако и совершенно упускать из вида то, что происходит вокруг, также не стоит.

Проверка зрения собаки

Как и у людей, зрение собак может ухудшаться – от старости, травм или различных болезней. Например, у некоторых животных значимые проблемы (вплоть до полной слепоты) возникают из-за чумы. При этом зачастую – опять же, как у людей – на том, как выглядят глаза, такие проблемы никак не отражаются. Тогда как узнать, хорошо ли видит ваш питомец?

Существует несколько простых методик, как определить зрение у собаки, которые может опробовать каждый владелец. В первую очередь обратите внимание на поведение животного: собака с нормальным зрением свободно ориентируется в окружающем пространстве, не натыкается на стены, углы и другие препятствия. Если же у вашего питомца проблемы с тем, чтобы пройти в дверь или обойти неожиданную преграду на дороге, велика вероятность, что зрение его подводит.

Чтобы проверить, способна ли собака видеть, поднесите руку к ее глазам, не прикасаясь к ресницам, и понаблюдайте за реакцией. Если ее не последовало, а зрачки не реагируют на свет (не расширяются, когда вы заслоняете свет рукой, и не сужаются, когда вы ее убираете), значит, у животного определенно есть серьезные проблемы со зрением.

Еще один метод проверки: привяжите собаку и отойдите от нее на расстояние в 10-15 метров. Затем позовите ее и сделайте несколько знакомых для нее жестов или бросьте апортировочный предмет. Собака с хорошим зрением будет реагировать соответствующим образом, слабовидящая же никакой реакции не проявит.

Не забудьте, что при возникновении каких-либо вопросов, подозрений или проблем всегда стоит проконсультироваться с ветеринаром.

Источник

Какие цвета видят собаки — особенности зрения, отличия от человека

Раньше считалось, что собаки видят мир в черно-белом цвете, но сейчас уже доказано, что это не так. Конечно животные не воспринимают мир так же ярко, как и человек — у псов отличается цветовосприятие, четкость, поле зрение и многие другие вещи. Чтобы их зрение не ухудшилось, нужно следить за питанием и периодически водить к врачу. В статье будут рассмотрены вопросы того, какие цвета видят собаки, не страдают ли они близорукостью, какими болезнями глаз они страдают.

Как устроено зрение у собак

Научные исследования показывают, что у собак зрение устроено иначе, чем у людей. Они обладают цветным зрением, хотя они различают меньше цветов (в частности они не видят красные, оранжевые, желтые и некоторые другие оттенки). Также у них отличается угол обзора и четкость изображения — но, с другой стороны, они могут видеть в темноте. Все эти отличия связаны с тем, что устройство глаза у них немного отличается, а все главные отличия появились из-за того, что собаки прошли другой эволюционный путь.

Как видит собака

А теперь давайте более детально рассмотрим основные отличия по зрению у собак.

Особенности зрения собак

В природе псовые — это хищники, которые могут есть некоторые продукты растительного происхождения в случае недостатка пищи. Поэтому для них важна дальность обзора и способность быстро определить расстояние до предмета. Четкость зрения и цветность для них не играет серьезного значения, поскольку эти признаки не способствуют выживанию.

Собаки близоруки или нет

У псов нет близорукости, однако удаленные предметы они различают лучше. Чтобы различить предмет, между глазом и животным должно быть расстояние не менее 30 сантиметров (иначе они не смогут сфокусировать зрение). У многих собак в старости (когда им более 10 лет) ухудшается работа глазных мышц, что может приводить к близорукости. Однако такая близорукость больше связана со старостью, чем со строением зрительной системы.

Как собаки определяют расстояние

Исследования показывают, что псы более точно определяют расстояние до предметов. Ученые не знают точного механизма этого явления, но есть несколько гипотез, которые связаны с особенностями палочек-фоторецепторов:

Как далеко видят собаки

Дальность обзора зависит не только от расстояния, но и от способа передвижения объекта. Неподвижные объекты животное видит на расстоянии 600 метров. Если объект передвигается, то увидеть его животное может на расстоянии до 800-900 метров. Этот эффект связан с тем, что у псовых больше палочек, которые отвечают за различение объектов. По этой причине зоологи не рекомендуют бегать от собак — животные сразу увидят и бросятся на Вас.

Поле зрение глаза у собаки

Оно растянуто в стороны, что связано с более широкой посадкой глаз. Угол зрения пса составляет 250 градусов, а один глаз обладает обзором в 150 градусов. Животные лучше всего видят предметы, которые расположены в пределах 60 градусов, где оба глаза перекрывают друг друга. Боковое зрение развито хорошо, но движущиеся предметы они размыто.

Внимание! Сектор обзора у человека составляет 170 градусов, а каждый глаз «дает» угол обзора в 140 градусов.

Четкость, резкость, контраст

У псов четкость, резкость и контрастность зрительного восприятия значительно хуже, чем у человека. Представьте себе слегка размытую фотографию посредственного качества, когда у фотографа немного дрогнула рука за миг перед снимком — именно так видят животные наш мир. Однако низкая четкость компенсируется развитым обонянием, что позволяют псам вести полноценную жизнь.

Как видят в темноте

Животные хорошо видят в темноте очертания предметов, поэтому ночью они могут перемещаться и даже охотиться. Ночное зрение связано с наличием у них тапетума — так называют специальный слой клеток на глазном дне, который может отражать внешний свет. Благодаря этому свет от внешних источников усиливается, а псовые приобретают возможность различают предметы в темноте.

Какие цвета видят собаки

Ранее ученые считали, что собаки видят мир в черно-белом цвете, однако эта гипотеза была отвергнута. Сегодня считается, что у собак есть цветное зрение, однако они не могут различать зелёные, желтые, оранжевые, красные оттенки. Связано это с тем, что у собак отсутствуют колбочки, которые отвечают за красный цвет. Зато собаки хорошо различают цвета синего и фиолетового спектра, а также различают более 30 оттенков серого цвета.

Внимание! Если собака посмотрит на объект «запрещенного» цвета, то для нее он будет окрашен в белый или серый цвет.

Отличия в восприятии человека и собаки

Основные отличия в восприятии представлены в таблице:

Внимание! Данные в таблице для животных и человека являются усредненными. В реальности качество зрения может отличаться от возраста, стиля жизни, качества пищи и других параметров.

Проблемы со зрением

У псовых может возникнуть много проблем со зрением — рассмотрим их, а также узнаем методы лечения и профилактики.

Почему возникают проблемы со зрением

После рождения у щенков открываются глаза на 10-14 дне жизни, однако хорошее зрение возникает не сразу. Исследования показывают, что хорошо воспринимать мир щенки начинают в возрасте 1-3 месяцев в зависимости от породы. Проблемы с глазами у молодых и взрослых особей возникают по таким причинам:

Как их предупредить

Профилактика и лечение

Для профилактики болезней рекомендуется периодически водить животное к врачу-ветеринару для общего осмотра. Если у животных внезапно ухудшилось зрение, то нужно сходить к ветеринару в обязательном порядке. Самостоятельное лечение животных противопоказано, поскольку народные методы и аптечные лекарства против таких заболеваний малоэффективны. А некоторые лекарства могут нанести вреди, поэтому лучше не рисковать.

Полезные советы

Рассмотрим несколько полезных советов по содержанию псов, которые помогут избежать глазных проблем:

В заключение отметим, что качество зрения также зависит от породы. Маленькие собаки обычно отличаются менее острым зрением, однако возрастные проблемы у них возникают намного позже. Собаки крупных пород являются более агрессивными, поэтому они чаще вступают в конфликты с другими животными, что может привести к травме глаз.

Источник

Ни красного, ни четкости: как собаки видят мир

Владельцы собак знают, что их питомцы любят смотреть телевизор — но что они видят на экране?

Человеческие и собачьи глаза устроены по‑разному, и то, что видим мы, сильно отличается от того, что видят они. Мир для них не такой разноцветный, как для нас, и не такой четкий — но есть нюансы, которые делают собачье зрение более полезным на практике, чем такое острое человеческое.

Если частота вспышек превышает 55 раз в секунду, люди перестают их различать по отдельности и воспринимают свет как непрерывный поток. У собак граница проходит на уровне около 80 вспышек в секунду. Картинка на экране телевизора обновляется 60 раз в секунду — достаточно часто, чтобы обмануть человеческое, но не собачье, зрение, поэтому собака видит не видео, а часто мерцающий поток фотографий. Впрочем, если показывать собаке кино на хорошем современном мониторе с более частой сменой картинок, есть шанс, что она увидит то же, что и вы.

Наглядно представить, как отличается видение экрана у собак и людей, поможет это видео:

Цветопередача у собак тоже отличается от нашей: у нас три типа цветовых рецепторов, а у собак — только два; они видят мир в оттенках желтого и синего, а красный и зеленый не различают. Поэтому мир для них не такой разноцветный, как для нас, и красный сигнал светофора для них серый, зеленый — блеклый желтый, а желтый — довольно тусклый желтый.

Специалисты предполагают, что при хорошем освещении собаки видят мир примерно в той же палитре, которую мы наблюдаем в сумерках.

Зато в сумерках они видят лучше нашего — по двум причинам: во‑первых, на их сетчатке больше нашего палочек — самых чувствительных фоторецепторов, способных зарегистрировать даже одиночный фотон. Во‑вторых, глазное дно у собак (а также у кошек и многих других животных) выстлано тапетумом — слоем гуаниновых кристаллов с примесью пигментов, который работает как зеркало: он направляет фотоны, не встретившие по пути фоторецепторы, обратно на сетчатку, чтобы повысить количество поглощенного света. Из-за тапетума собачьи глаза светятся в темноте и на фотографиях.

Разрешение изображения, поступающего на сетчатку собачьего глаза, заметно меньше разрешения нашей картинки, поэтому собаки в целом видят хуже — как близорукий человек; некоторое представление о то, как это может выглядеть, дает вот это любительское видео — в нем разрешение картинки и цвета изменены так, чтобы мы могли представить, что на самом деле видит этот веселый лабрадор.

Несмотря на плохое, по нашим меркам, зрение и цветопередачу, собаки и их дикие предки — отличные охотники: они легче замечают движение (см. фрагмент про телевизор), отлично видят при скудном освещении и ориентируются также на слух и обоняние; все вместе это позволяет им выследить добычу в ночном лесу или в поле — там, где наше острое зрение и способность различать множество оттенков оказываются бесполезны.

Собачьи будни

17.6K постов 15.5K подписчиков

Правила сообщества

1) Не распространять опасную, опровергнутую и лживую информацию

2) Использовать правильные термины (бойцовых собак нет, это профессия, породистых собак без документов зовут фенотипами или метисами)

3) Уважать чужое мнение

4) Сообщество «за» индивидуальных подход к воспитанию любой собаки, но против жестоких методов дрессировки, без присмотра квалифицированного кинолога. Посты и комментарии, призывающие к жестоким методам дрессировки будут отклонены.

Чет мне кажется, что с размытием на втором видео переборщили. Собаки отлично ловят мелкие куски еды прямо в полете, как они могут их ловить, если они их не видят?

так я без очков также хреново вижу, знакомых людей по силуэту, походке и одежде отличаю

Разрешение изображения, поступающего на сетчатку собачьего глаза, заметно меньше разрешения нашей картинки, поэтому собаки в целом видят хуже — как близорукий человек;

Да, но не так как на видео. Собаки и кошки прекрасно видят точку от лазерной указки и охотятся на нее.

бред насчет размытия. моя собака видит других собак за 60 метров легко. даже если это какие-то мелкие-мелкие особи. видит мышей/ящериц в траве за несколько метров, когда их не видит никто вообще. Нюх? Да, но не в тех же случаях, когда она видит по ветру

Вот мне кажется это вообще ерунда, как можно человеку увидеть мир глазами собаки? Точно также они видят как и мы.

а мой не любит смотреть телевизор( пес сломан?

Новость №1327: Альфа-коронавирус кошек и собак выявили у людей в разных регионах мира

Новость №1266: Животные передали новый рекомбинантный альфа-коронавирус своим хозяевам

Человеческие клетки вернули мышам зрение

Мыши с больной сетчаткой начали видеть свет, когда им пересадили колбочки, выращенные из человеческих стволовых клеток.

Сетчатка глаза сформирована несколькими десятками типов клеток, которые уложены в ней в несколько слоев, зеленый клеточный слой – фоторецепторы палочки и колбочки. Фото: NIH Image Gallery

Эксперименты исследователей из Лондонского королевского колледжа демонстрируют, что пересаженные здоровые колбочки вполне могут вернуть зрение глазам с больной сетчаткой. Опыты ставили на мышах, предрасположенных к дегенерации сетчатки, но рецепторы для пересадки выращивали из человеческих клеток. В одном случае это были эмбриональные стволовые клетки, из которых получались нормальные, здоровые колбочки. В другом случае стволовые клетки получали из зрелых, дифференцированных клеток, взятых у человека с врождённой ахроматопсией – так называют полную неспособность различать цвета. Ахроматопсия возникает из-за неработающих колбочек: в сетчатке они есть, но на свет не реагируют.

Зрелые человеческие клетки с помощью специального коктейля сигнальных белков перепрограммировали в стволовое состояние – получались индуцированные стволовые клетки. Их, как и обычные эмбриональные стволовые клетки, можно было превратить в любой другой тип клеток – например, в колбочки. Генетический дефект, который стал причиной ахроматопсии у донора, был у него во всех клетках тела, поэтому колбочки, которые после всех манипуляций получились из индуцированных стволовых клеток, тоже не чувствовали свет.

Человеческие колбочки пересаживали мышам, у которых специально подавляли иммунитет, чтобы их организм не отторгал чужеродные клетки. Некоторым мышам пересаживали нормальные колбочки, некоторым – дефектные, некоторые получали колбочки только в один глаз, некоторые – в оба. В статье в Cell Reports говорится, что человеческие рецепторы нормально встраивались в сетчатку и формировали все необходимые межклеточные связи, чтобы передавать информацию об увиденном. Однако дефектные колбочки ничего передавать не могли, а вот нормальные колбочки работали. Это было видно как с помощью специальных тестов, которые позволяли увидеть активность нейронов в сетчатке, так и по поведению мышей. Те из них, кому пересаживали нормальные рецепторы, начинали различать разницу в освещённости и старались спрятаться в менее освещённое место – как и полагается мышам.

Попытки лечить дегенерирующую сетчатку новейшими биотехнологическими методами предпринимаются давно. Три года назад мы писали о том, как удалось отчасти вернуть зрение двум пожилым людям – им пересадили здоровые клетки сетчатки. Однако в той работе пересаживали не фоторецепторы, а вспомогательные питающие клетки, которые помогают палочкам и колбочкам жить и работать. Дистрофия сетчатки часто начинается с гибели питающих клеток, а следом за ними гибнут и рецепторы. Но если пересаживать не только их, но и сами рецепторы, это поможет в большей степени вернуть зрение, или хотя бы замедлить прогрессирующую слепоту.

Автор: Кирилл Стасевич

Американскую авиабазу начали охранять собаки-роботы

Базу ВВС США Тиндалл не зря называют «кусочком будущего» — именно на ней испытываются различные новинки для американских вооружённых сил. Недавно гарнизон базы был усилен четвероногими роботами для охраны периметра.

Шагающие роботы Q-UGV, разработанные фирмами Ghost Robotics и Immersive Wisdom, поступили для испытаний на авиабазу Тиндалл во Флориде. Их задачей будет патрулирование окрестностей — особенно труднодоступных мест, куда непросто добраться обычным охранникам. Машины оснащены комплектом сенсоров, обеспечивающих полный круговой обзор, могут действовать как при помощи дистанционного управления, так и автономно.

Передвигаться роботы могут в одном из двух режимов — обычном и «на полусогнутых». В последнем случае скорость получается ниже, зато киберпёс гораздо менее заметен.

Военные отмечают, что Q-UGV должны не заменить настоящих сторожевых собак, а дополнить их, став вспомогательным средством охраны. Если испытания завершатся успешно, роботы начнут поступать на вооружение обычных воинских частей. Сроки завершения испытаний пока не оглашались.

Немного о цветах, или почему нет розового лазера и зелёных звёзд

Сегодня мы основательно разберёмся, как нам удаётся видеть цвета, почему нет зелёных звёзд, и почему даже самый лучший дизайнерский монитор не может передать спектрально чистый цвет.

Поскольку видим мы глазами, то начнём именно с их устройства.

На картинке ниже показано схематическое изображение глаза человека:

Свет проходит через зрачок, затем хрусталик фокусирует его на задней стенке глаза, покрытой сетчаткой. Вот именно с тем, как она устроена, мы и разберёмся.

Мы со школы помним про палочки и колбочки у нас в глазу и знаем, что именно они и воспринимают свет и превращают его в нервные сигналы. В настоящее время известны три типа фоторецепторных клеток в глазу млекопитающих: палочки, колбочки и фоточувствительные ганглиальные клекти сетчатки (intrinsically photosensitive retinal ganglion cells (ipRGCs):

Но нас сейчас интересуют только два типа этих клеток: палочки и колбочки. Вот они отдельно на рисунке:

Диски в нижней части клеток – это складки клеточной мембраны, в которых содержится фоточувствительный белок (фотопротеин). Этот белок поглощает фотон и вызывает изменение потенциала клеточной мембраны. В палочках в роли фотопротеина выступает родопсин, а в колбочках – фотопсины разного типа.

Ниже показаны палочки и колбочки под электронным микроскопом. На левом снимке S-колбочки (показаны зелёным) и L-колбочки (показаны красным). Зелёный окрас получен с помощью антител HJ455 для того, чтобы отличить S-колбочки. На правом снимке цвета выбраны произвольно.

Как вы, возможно, заметили, палочки и колбочки лежат глубоко под поверхностью сетчатки, и диски с фотопротеинами находятся почти у задней стенки глаза, т.е. свет проходит через весь глаз и поглощаятся почти у задней поверхности:

Кстати, у некоторых животных (например, у кошек) клекти RPE содержат кристаллы гуанина с примесью пигментов и отражают непоглощённый свет обратно к фоторецепторам, как зеркало, улучшая зрение в темноте. В этом случае этот слой клеток называется «тапетум», и отражённый от него свет мы и видим как светящиеся в темноте глаза.

Палочкам для активации нужно совсем немного света – они позволяют нам видеть при низкой освещённости, но никак не помогают воспринимать цвета. Именно поэтому ночью и в сумерках мы всё видим в оттенках серого. В человеческом глазу содержится около 100 миллионов палочек.

Колбочкам же для активации нужно намного больше света, зато они позволяют различать цвета. У нас три типа колбочек – для красного, зелёного и синего цветов. В глазу колбочек всего около шести миллионов, и больше всего их сосредоточено в области глаза, называемой центральной ямкой, которая находится в центре области, называемой жёлтым пятном.

Именно жёлтое пятно с его центральной ямкой – зона наиболее чёткого восприятия изображения.

На графике ниже показано, как палочки и колбочки распределены по сетчатке.

А вот плотность колбочек в зоне центральной ямки просто огромна. Кроме того, вышележащие биполярные и ганглиальные клетки расходятся в стороны, чтобы больше света смогло дойти до фоторецепторов:

Именно поэтому мы чётко видим только в небольшой области, и нашим глазам приходится непрерывно «сканировать» изображение.

Но вернемся к восприятию цветов. Как уже упоминалось выше, за это отвечают три вида колбочек: S- (short, коротковолновая синяя часть спектра), M- (middle, средняя зелёная часть спектра) и L- (long, длинноволновая красная часть спектра).

Если построить для колбочек график эффективности поглощения фотонов разной длины волны, то получится вот так:

Тут видно, что каждый из типов колбочек чувствителен к довольно широкому диапазону длин волн, хотя и имеет максимальную чувствительность на своей длине волны (420нм, 530нм и 560нм). Кроме того, их диапазоны пересекаются. Например, свет с длиной волны 470нм (голубой) активирует все три типа колбочек, а жёлтый (570 нм) – два типа.

Для сравнения на графике приведен спектр поглощения палочек (черная линия) с пиком в районе 500нм – это диапазон нашего ночного зрения.

Очень важно то, что отдельный тип колбочек не различает оттенки. Например, выходной сигнал «красных» колбочек для длин волн 500нм (зелёный) и 620нм (оранжевый) будет совершенно одинаковым. Более того, меняя яркость света, можно получить любой уровень сигнала: яркий темнокрасный свет вызовет такой же сигнал этих колбочек, как неяркий зелёный (520нм) или тусклый жёлтый (560нм). Если в диапазон чувствительности одного типа колбочек попадёт свет нескольких длин волн, то колбочки их тоже не различат, а выдадут сигнал, соответствующий сумме одиночных сигналов. Т.е. сигнал колбочки – это общая интенсивность всех одиночных сигналов в её диапазоне чувствительности.

И вот чтобы различать цвета, наш мозг сравнивает сигналы со всех типов колбочек. Каждая колбочка (кроме «синих» S-типа) подключена к биполярным клеткам, которые могут выдавать сигнал на один выход (ON), если колбочка возбуждена, и на другой выход (OFF), если колбочка не возбуждена (прямо как в электронике). Ниже на картинке приведена таблица истинности для всех «выходов».

Причём значение имеет не степень возбуждения каждого типа колбочек (сигнал), а разница в их сигнале. Учёные не упустили возможность провести эксперименты и определить, какой цвет мы видим в зависимости от степени возбуждения разных колбочек.

Цветовое пространство CIE 1931

Поскольку у нас три типа цветовых рецепторов, то все возможные воспринимаемые цвета можно описать в трёхмерном пространстве координат. Например, можно выбрать в качестве базиса (осей) степень возбуждения каждого типа колбочек (L, M, S).

Но исторически первая достоверная модель цветового пространства была построена в 1931 году, за 20 лет до открытия функций колбочек, и называется CIE 1931. Это пространство в трёх координатах X, Y и Z. На картинке ниже (а) показан только один «слой» (для одного Z) этого пространства. Ось Z направлена вам в лицо:

Тут важно уточнить, что ваш монитор не может отобразить все цвета пространства CIE 1931 и ограничен цветовой палитрой sRGB (отмечено треугольником на картинке), все цвета за пределами этого треугольника искажены и на самом деле выглядят не так, как на мониторе. Так же не забывайте, что на картинке только срез трёхмерного пространства – он содержит цвета только для одного значения Z.

Так вот, после множества опытов ученые точно установили зависимость между координатами цвета в цветовом пространстве (X Y Z) и степенью возбуждения разных колбочек (L M S):

В части (б) того же рисунка сверху нарисованы соответствующие функции от длины волны (это не кривые чувствительности колбочек! это результат для приведённой формулы). Видно, что для координаты X будет учитываться сигнал всех типов колбочек (красная линия захватывает диапазон всех колбочек), а вклад в координату Z дают в основном S-колбочки.

На картинке цветового пространства (а) на внешнем краю (черная линия) лежат монохроматические цвета – их мы будем воспринимать, если увидим монхроматический (только одной частоты) свет соответствующей длины волны (синие числа вдоль края).

Смешение цветов. RGB и CMYK

Сначала разберемся со светом, потом перейдем к краскам.

Если мы выберем в цветовом пространстве два цвета, то смешивая свет этих двух цветов с разной интенсивностью, мы сможем получить любой цвет, лежаший на прямой между исходными цветами. А если выберем три исходных цвета – то с их помощью (изменяя пропорции) сможем получить любой цвет внутри треугольника между этими точками. На рисунке ниже представлено цветовое пространство sRGB, у него за основу выбраны красный (Red), зелёный (Green) и синий (Blue) цвета:

Именно этот способ получения цветного изображения и используется в мониторах и экранах (даже когда кодировался в YDbDr в SECAM). Для каждой точки изображения (пикселя) используются источники света (субпиксели) трех цветов – красного, зелёного и синего. Яркость каждого субпикселя влияет на воспринимаемый цвет пикселя. Примерно так выглядит экран через увеличительное стекло (картинка из интернета):

Как нетрудно заметить, sRGB кодирование не может передать все цвета, воспринимаемые человеком. Более того, оно не может передать ни одного спектрально чистого цвета (область sRGB не касается края цветового пространства CIE 1931).

Описанный выше способ получения цветов называется аддитивным – цвета добавляются один к другому. На самом деле это единственный способ получения цвета – физика именно так и работает. Но для удобства работы с красками применяется субстрактивный синтез цветов:

Суть идеи следующая. Любой пигмент (краситель) – это вещество, которое поглощает часть длин волн и отражает остальные. Например, красный краситель отражает свет с красной длиной волны (или несколько длин волн, которые мы суммарно видим как красный).

Если взять чистый белый лист без красок, то весь отражённый от него свет будет белым – т.е. будет смесью всех длин волн (тут от источника освещения зависит, но мы так глубоко не полезем). Когда мы нанесем на лист немного красной краски, то мы «вырежем» из белого цвета часть (не полностью) всех цветов, кроме красного, и в итоге получим розовый цвет. Чем больше красного мы будем наносить, тем больше «некрасного» мы будем вырезать. Если мы начнем добавлять синюю краску, то из общего цвета начнем вычитать всё «несинее». При этом, чем больше краски мы наносим, тем темнее результат, так как тем меньше света отражается от бумаги. В аддитивной модели как раз наоборот – чем больше света попадает в глаз, там ярче цвет.

Широко используюемая схема – четырехцветная CMYK, в которой базовыми цветами служат голубой (Cyan), пурпурный (Magenta), жёлтый (Yellow) и чёрный (Key). В идеале смесь первых трех в равной пропорции должна давать чёрный цвет, но на практике это обычно оттенки тёмнокоричневого, поэтому отдельно используется чёрная краска. Как и любая трёхцветная модель, CMYK не может покрыть всё цветовое пространство.

Какого цвета звезды?

Теперь отвлечемся от смешивания красок и разберёмся, почему же нет зелёных звезд.

Спектр излучения любого нагретого тела можно описать законом, открытым Максом Планком в 1900 году и названным в его честь. Этот закон сформулирован для абсолютно чёрного тела – объекта, который поглощает всё падающее на него излучение во всех диапазонах. При этом это самое тело излучает энергию, и спектр излучения зависит только от температуры тела. Хотя абсолютно чёрных тел не существует, любое реальное тело можно описать этим же самым законом с введением «коэффициента черноты» (это очень удобно, т.к. он равен коэффициенту поглощения, см. закон Кирхгофа).

На рисунке ниже приведены спектры излучения для чёрного тела, нагретого до разной температуры (в Кельвинах, но отнимать 273 каждый раз необязательно, нам важна суть, а не точные числа):

Если измерить солнечный спектр за пределами нашей атмосферы (жёлтый на картинке ниже), то он очень хорошо накладывается на спектр излучения абсолютно черного тела с температурой 5777К (5500 С).

Отклонение от идеального спектра вызвано строением солнечной фотосферы – её газы поглощают часть излучения, которое идет из более низких слоёв. Эти линии поглощения называются Фраунгоферовыми линиями (на той же картинке справа).

Вот ещё одна очень красивая картинка с полным спектром Солнца (спектр нарезан на строки, чтобы не рисовать одну очень длинную полосу). Хорошо видны линии поглощения:

У поверхности Земли солнечный спектр ещё больше погрызен: при прохождении света через атмосферу из него «отнялись» полосы поглощения воды, кислорода, озона и углекислого газа:

На графике выше видно, что в видимом спектре (400-700нм) сильных полос поглощения нет, и максимум светимости приходится на диапазон длин волн в 500-550 нм – т.е. на зелёную часть спектра. Но ведь мы не видим Солнце зелёным!

Как мы уже разбирались в первой части статьи – для определения цвета важна не просто длина волны с максимальной интенсивностью, но и интенсивность света во всём видимом диапазоне. Если сравнить солнечный спектр с кривой чувствительности колбочек, то видно, что Солнце активирует все колбочки, причём во всю ширину их диапазона. Суммарный сигнал дает нам жёлтовато-белый солнечный свет.

Такой же расчёт (и эксперимент) можно проделать и для тел, нагретых до любой другой температуры. Результат представлен на картинке ниже:

Это не спектр нагретого тела, а именно цвет, который мы воспринимаем нашими глазами – т.е. это уже обработанный мозгом сигнал трёх видов колбочек.

Все возможные цвета для нагретого абсолютно черного тела можно показать на графике цветового пространства (полноценного, т.е. CIE 1931). Все эти цвета будут лежать на кривой, называемой Планковским локусом (Планковским местом точек):

Из графика видно, что при повышении температуры тела, в том числе и звезды, выше 6000 К, мы будем воспринимать его, как голубоватое. При понижении – как жёлтое. При температуре ниже 2500 К цвет станет оранжевым, ещё ниже – красным. Планковский локус лежит в стороне от зелёных оттенков (как и от розовых и темно-синих) – это значит что мы своими глазами не можем видеть нагретое тело зелёным при любой температуре этого тела – от нуля до бесконечности.

Есть ещё несколько нюансов: при описании цвета нагретых объектов мы говорим о непрерывном спектре. В нашей повседневной жизни непрерывным спектром излучения обладают только Солнце (и другие звёзды) и нагретые детали, в том числе и разогретые спирали ламп накаливания. А вот спектры отражённого света почти никогда не бывают сплошными (кроме белых или серых объектов). Все воспринимаемые нами цвета в окружающем мире – это именно «рваные» спектры. Иногда это всего несколько узких спектральных линий, а иногда несколько широких (например, в экранах телефонов).

С проблемой несплошного спектра освещения вы точно сталкивались при использовании газоразрядных или недорогих светодиодных ламп. В их свете многие цвета становятся неестественными или совсем неразличимы, так как в спектре этих ламп отсутствует значительная часть солнечного спектра. В современных светодиодных лампах это решается правильно подобранными люминофорными покрытиями, которые поглощают свет от светодиода и перезлучают его уже широким спектром.

Бонусом еще немного интересного о цветовосприятии.

Если изображение на сетчатке остается неподвижным, то оно «исчезнет» через несколько секунд. Это было доказано с помощью следующего опыта. Человек с зафиксированным глазом изначально видит изображение красного и зелёного полей (верхний ряд на картинке ниже):

Через несколько секунд изображение перестаёт им восприниматься. Если после этого добавить светлосиний свет в оба поля – то подопытный видит оба поля как светлосиние. Через несколько секунд и это изображение перестаёт восприниматься. Теперь, если выключить голубой свет, то человек снова увидит красное и зелёное поля на несколько секунд.

Это доказывает то, что мы видим только в момент смены изображения на сетчатке. Если же изображение не меняется (или не двигается), то оно исчезает из нашего восприятия. Именно поэтому наш глаз постоянно совершает микродвижения – тремор (эллиптические движения частотой 250Гц с амплитудой в 30 секунд дуги) и саккады (рывки продолжительностью в 10-20мс и амплитудой от 2 до 50 минут дуги).

Может ли человек увидеть одиночный фотон?

Эксперимент по определению минимального количество фотонов, необходимых, чтобы вызвать визуальный эффект, был проведён в 1942 году (Hecht et al., 1942). Подопытных людей оставляли в темноте на 30 минут для достижения оптимальной чувствительности к свету. Источник света располагался так, чтобы свет подал в область сетчатки с максимальной концентрацией палочек.

В результате оказалось, что нужно от 54 до 148 фотонов для того, чтобы вызвать отклик. С учётом отражения от роговицы (4%), поглощения внутриглазной жидкостью (50%), а также фотонов, прошедших сквозь сетчатку без поглощения палочками (80%), определили, что только от 5 до 14 фотонов были поглощены. С учетом того, что на освещённом участке сетчатки находилось около 500 палочек, маловероятно, что хоть одна палочка поглотила больше одного фотона. Т.е. палочка даёт отклик на одиночный фотон, но одной палочки с таким сигналом недостаточно – одиночный фотон должны поглотить от пяти до четырнадцати палочек для появления визуального эффекта.

На сегодня всё. Как-нибудь я еще напишу о невозможных цветах.

Ещё немного о цветах можно почитать в посте Как устроена радуга

Задавайте вопросы и пишите свои уточнения в комментариях.

В статье использованы материалы из следующих источников:

Webvision: the organization of the retina and visual system, H Kolb, E Fernandez, R Nelson

Почему собаки такие дружелюбные?

Задавались когда-нибудь таким вопросом, глядя на лыбящуюся моську проходящего мимо пса? А может, на вашего собственного? Профессор/собачья хозяйка Бриджет фон Гольдт смогла разобраться, где собака зарыта в чем причина любвеобильности ее щенка Марлы, да и всех собак в принципе.

Фон Гольдт занимается эволюционной генетикой, так что в ней она и пошла искать собаку причину. Сравнив гены собак и волков, она обнаружила разницу в одном, и очень специфическом гене.

У собак этот ген изменен, и это изменение скорее всего предотвращает его нормальную работу, говорит фон Гольдт. Так что возможно в процессе искусственного отбора мы случайно привили нашим четвероногим друзьям такое психическое отклонение.

Упс. Но зато в результате мы получили прекрасных компаньонов: собаки уделяют человеку гораздо больше внимания, чем волки, воспитанные в тех же условиях, к тому же лучше обучаются командам и более послушны.

Чуть больше про генетические исследования фон Гольдт можно почитать в полной статье.

Собаки могут распознавать запах носителей коронавируса

В ходе эксперимента по поиску носителей коронавируса собаки правильно определили от 71% до 100% больных. После этого власти Объединенных Арабских Эмиратов стали использовать собак для этих целей в трех международных аэропортах страны. Статью с описанием эксперимента опубликовал сайт bioRxiv.

Благодаря исследованиям последних лет ученые узнали, что собаки могут практически безошибочно чувствовать запахи, связанные с раком простаты и легких, предупреждать диабетиков о низком уровне сахара в крови, а эпилептиков – об очередном припадке. Кроме того, эти животные могут распознавать бактерии, которые убивают цитрусовые деревья и делают апельсины и лимоны горькими.

Весной 2020 года биологи под руководством профессора Национальной ветеринарной школы Франции Доминика Гранжана доказали, что собак можно использовать и для поисков носителей коронавируса нового типа. Этой идеей заинтересовались власти Объединенных Арабских Эмиратов. Они связались с французскими исследователями и предложили проверить, смогут ли собаки, которых раньше не использовали в медицинских целях, по запаху отличить носителей COVID-19 от здоровых людей.

Мы меняем форму мозга наших собак

Генная инженерия(селекция) людьми продолжается уже тысячи лет. Но не в том же качестве, что и сегодня, с такими технологиями, как CRISPR, и целевыми мутациями, но ее последствия точно такие же.

На протяжении всего времени люди разводили множество разных собак. Они сделали это, чтобы создать породы с определенными чертами для выполнения определенных задач. Селекция для развития определенных характеристик является формой отбора, известной как «искусственный отбор». Селективное разведение изменяет генетический состав породы собак – каждое поколение формирует новую генетическую идентичность, создавая уникальные черты и гены.

Легко увидеть, как этот процесс изменяет внешний вид собаки, но как поведенческие различия в селективном разведении коррелируют с генетическими различиями мало что известно. Доктор Эрин Хехт и ее коллеги из Гарвардского университета стремятся понять нейроанатомические различия, которые вызывают эти поведенческие различия, когда происходит селекция. Они предполагают, что выборочное размножение с течением времени изменяет структуру, размер и форму мозга собаки, что может играть роль в наблюдаемых поведенческих различиях. Хехт и ее команда решили использовать «управляемый данными, целостный мозг, независимый подход для оценки морфологических изменений в мозге собаки».

Собаки, использованные для исследования, были классифицированы по породе, полу, возрасту и поведению, для которого их разводят. Например, Beagles были классифицированы, как для охоты на запахи, в то время как сибирские хаски были классифицированы, как для бега / гоночного поведения. МРТ-сканирование было выполнено для всех собак (всего 62 собаки, представляющие 33 разные породы) для изучения формы мозга у каждой собаки. Собранные данные будут определять, есть ли существенная разница между разными породами и существует ли существенное сходство между одинаковыми породами.

Этим исследованием установлено, что существует «значительный разброс морфологии мозга собаки». Интересно, что, глядя на корреляцию между размером мозга и разницей массы тела между породами, они обнаружили, что размер мозга не связан с размером тела собаки. У маленьких собак наблюдался более сферический мозг по сравнению с более крупными породами. Подобные морфологические различия коррелируют с различиями в нейронных сетях между породами, что может привести к разным моделям поведения.

Эта картинка показывает МРТ-сканирование головного мозга разных пород собак. Как видим существуют значительные наблюдаемые различия между каждой породой.

Чтобы изучить это далее, они посмотрели на «внутреннюю организацию мозга», известную как нейронные сети. Они смотрели на отдельные и независимые нейронные сети в мозге каждой собаки. Они были в состоянии идентифицировать определенные нейронные сети в мозге, которые коррелировали с определенным поведением. Одним из интересных примеров является сеть, связанная с регионами, контролирующими движения глаз, а пространственная навигация показала значительную корреляцию с охотой, а сети в областях, связанных с запахом и вкусом, показали значительную корреляцию с охотой на запах.

Это исследование открыло широкие двери для связи между нейронными сетями, морфологией мозга и связанным с ними поведением. Доктор Хехт предполагает, что мы должны помнить, что разведение собак в нынешнем возрасте должно в первую очередь производить спокойных и расслабленных домашних питомцев, независимо от породы. Как и любая разница в поведении, она также требует опыта для формирования и развития любого поведения. Хехт представляет, что это исследование может внести вклад в будущие исследования взаимоотношений мозга и поведения.

Вас также может заинтересовать:

В Нидерландах двум обезьянам передали изображение прямо в мозг с помощью импланта

Животные смогли видеть и различать формы букв, не используя зрение.

Исследователи из Нидерландского института нейронаук создали имплант, который позволяет транслировать изображение в мозг. Его успешно проверили на двух обезьянах — после внедрения устройства они смогли «видеть» без глаз. Об этом говорится в результатах исследования, которые опубликовали в журнале Science.

Учёные утверждают, что впервые добились настолько высокой чёткости изображения, не задействуя сетчатку глаза. Для этого исследователи подключили множество игольчатых электродов 1,5 миллиметра длиной прямо к зрительной коре мозга обезьян.

По задумке учёных, макаки должны были начать определять фигуры из точек без использования зрения. Для этого их заранее натренировали выполнять простейшие задачи, соответствующие одной из 16 форм букв, выполненных из точек. После внедрения импланта макаки корректно распознали формы букв, которые передали им в мозг с помощью устройства.

Попытки восстановить зрение с помощью имплантов предпринимали и раньше — их внедряли в сетчатку глаза. Однако этот способ не сработает для людей с повреждённым зрительными нервами.

Метод нидерландских учёных даёт возможность обойти первичные стадии обработки изображения в глазу и зрительном нерве. В будущем это может позволить восстановить зрение для людей с врождённой или приобретённой слепотой при условии, что зрительная кора их мозга осталась нетронутой.

При этом возможности имплантов пока всё же далеки от обычного человеческого зрения. Устройства могут обеспечить разрешение в тысячу пикселей, в то время как глаз может различать миллионы отдельных пикселей.

Новость №1137: В Швеции нашли неолитическое захоронение собаки рядом с людьми

Новость №1133: Собаки проследили за выбором хозяина. Но все равно поступили по-своему

Новость №1131: Nestle выпустила собачий и кошачий корм из насекомых

В аэропорту Хельсинки начали использовать собак для обнаружения коронавируса у пассажиров

Песики за секунды идентифицируют COVID-19 по запаху пота, и делают это почти со 100% точностью. В июле ученые из Германии проводили исследование по этому поводу, о котором мы писали в нашей статье.

Отличная новость! Ученые из Университета Монаша в Австралии разработали метод, позволяющий полностью восстановить зрение слепых людей

Она способна обходить поврежденные зрительные нервы, блокирующие сигналы, посылаемые от сетчатки к зрительному центру мозга. Камера глаза будет передавать сигнал на процессор, который «отправит» его непосредственно в мозг.

Ученые настроены оптимистично касательно перспектив своей разработки, хотят запустить серийное коммерческое производство, пишет https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-8735933/Huma.

Почему слепая кошка и собака — не инвалиды ( Есть пара фото которые некоторым могут быть неприятны. Но без жести )

В детстве меня поражал дворый трёхлапый пёс, живший на нашей улице. Низкорослая дворняга с говорящей кличкой Черныш строил всех местных Барбосов по струнке, тусовался с девчонками — в общем, брал от жизни всё. Плевать он хотел на физические ограничения, для него их просто не существовало. Мене такая неукротимая прыть казалась удивительной. Но на самом деле, ничего сверхъестественного тут нет.

Люди часто переносят на окружающий мир собственные ощущения и чувства. Такова уж природа человека — ровнять всех под свою антропоморфную гребёнку. Но в отличие от нас, сапиенсов, животина без лапки или глаза не сетует на жизнь, а продолжает ею радоваться.

Окунёмся в азы биологии, которые вы наверняка изучали ещё в школе. Органы чувств: осязание, зрение, слух, обоняние, вкус — эти ребята в лице рецепторов помогают мне, тебе и Ленке из соседнего подъезда ориентироваться в окружающей нас действительности. Помогают они, к слову, не только нам, но и всем живым организмам.

Каждый вид, как компьютерный персонаж, прокачивает свои чувства в зависимости от места прописки и рода деятельности. Зачем кроту глаза, если он всю жизнь проводит в кромешной темени? Лучше по полной вкачать осязание, чтобы без труда ориентироваться в своём подземном царстве.

Мы и наши ближайшие родичи сделали свою ставку на зрение. Очи наши воистину можно назвать ясными, ведь ими мы воспринимаем 80% информации. Более того, если осень навевает вам грусть и тоску своей серостью, знайте, вы видите мир в несколько раз ярче, чем большинство животных на планеты. Более депрессивной картины, чем Питер глазами пёселя, вряд ли можно представить.

Но наши четвероногие друзья выбрали другую стратегию. Если наш мир состоит из форм и красок, то мир собак и кошек соткан из запахов и ощущений. Обоняние и осязание — вот главные ориентиры хищников. Да-да, в твоём желеобразном нечто по кличке Барсик есть всё, чтобы быть идеальной машиной для убийства.

Что у собак, что у кошек обоняние в тысячи раз острее нашего. Посудите сами, наши никудышные 5 тыс обонятельных луковиц против 80 тыс кошачьих и 200 тыс собачьих! Раньше это помогало им учуять добычу за сотни метров и не помереть с голоду. Теперь же острый нюх наших питомцев помогает находить любую запрятанную вкусняшку и заработать ожирение.

Когда почуял запах еды ещё до того, как её приготовили.

Кошки так вообще обзавелись дополнительным органном. Он располагается на нёбе киски. Втягивая воздух через рот, животное способно определить чужую территорию, найти себе хавчик или даже устроить свою личную жизнь.

Кстати, знаменитое собачье приветствие — обнюхивание поп — не странная причуда, а правило этикета. Так лучшие друзья человека узнают всю информацию «собеседника». Его пол, возраст, состояние здоровья и даже что он ел на завтрак.

Но это всё цветочки. В арсенале наших питомцев есть и более читерские способности. Как вам идеальная ориентация в кромешной темноте или умение улавливать малейшее колебание ветра? Нет, наших собак и кошек не кусал мутагенный паук, своими суперспособностями животины обязаны вибриссам.

Даже будучи абсолютными слепышами собаки и кошки способны с лёгкостью ориентироваться в пространстве. Усы дают информацию о размерах, формах окружающих предметов и их расположении. Более того, для большинства пёселей, перешагнувших 10-и летний юбилей, это единственный способ ориентации. С возрастом все собаки становятся близоруки, окружающий мир превращается для них в одно большое размытое пятно. Но многие хозяева даже не замечают этого!

Мы это к чему. Некоторые люди отказываются от своих питомцев, узнав, что они могут лишиться зрения или конечности. Некоторые не могут решиться взять полюбившуюся кошку или собаку из-за того, что они похожи на «пиратов». Клеймо «недееспособного» пугает человека. Но называть таких животных «инвалидами», будет мало того что грубо, так ещё и неправильно.

Этому котику пришлось полностью удалять глаза. Но это не мешает ему наслаждать нежностями со своим хозяином.

Таким животным доступны все те же радости жизни, что и другим. Просто дайте им чуть больше времени, чтобы освоиться в новом месте и можете не сомневаться, что даже полностью слепой котик очень скоро устроит ночной тыгыдык по всей квартире. источник

— Ох, перебрали вчера. Глаза припухли.

Зрение подводит

Как видят мир пёсели

Ориентировался на следующую картинку:

Собственно, на этот пост натолкнул товарищ @ayyware и его коммент #comment_151803181.

Щенок «подарил зрение» слепому другу

11-летний слепой золотистый ретривер по кличке Чарли недавно «заново обрёл» зрение благодаря маленькому другу, 4-месячному щенку Маврику.

Ослеп Чарли в 2016 году из-за глаукомы. Примерно в то же время его хозяева решились на то, чтобы завести ещё одну собаку. Так в семье появился Маврик, по совместительству спаситель Чарли.

По мере того, как собаки становились ближе, щенок начинал замечать, что его престарелый друг отличается от него. Когда во время игры Чарли терял игрушку, Маврик научился находить её и приносить Чарли.

Друзья вместе и на прогулке. Хозяйка с улыбкой называет их «упряжечными собаками», так как они всегда идут бок о бок.

Они обожают друг друга. Маврик – как будто маленькое отражение Чарли. Вместе им никогда не бывает скучно, а новая дружба вселила в уже немолодого Чарли новый дух жизни.

Глаз киборга: инъекция наночастиц в сетчатку превращает зрительный орган в тепловизор

Фоторецепторы колбочек сетчатки глаза чувствительны к красно-оранжевому, зеленому и синему частям спектра: комбинации их возбуждений дают всю гамму цветовых оттенков

Спектр электромагнитных волн, который воспринимает человеческий глаз, относительно невелик, – примерно 400–700 нм. Нам недоступно ни ультрафиолетовое излучение более коротковолновой области, ни длинноволновое инфракрасное, испускаемое телами с температурой выше абсолютного нуля. Однако недавняя китайско-американская разработка позволит частично восполнить это эволюционное упущение, расширив диапазон видимого спектра до ближнего инфракрасного

Первое звено в цепочке событий, благодаря которым мы видим окружающий мир, – падение света на сетчатку глаза, где расположены палочки и колбочки, светочувствительные клетки-фоторецепторы. Палочки, содержащие фотопигмент родопсин, позволяют различать черное и белое и отвечают за ночное зрение. Каждая из колбочек, отвечающих за цветное зрение, содержит один из трех вариантов фотопигмента йодопсина, чувствительных к красно-оранжевому, зеленому или синему свету.

Под действием фотонов в светочувствительной клетке запускаются фотохимические реакции: энергия света превращается в нервный импульс, который и «доносит» об увиденном в зрительный центр головного мозга. Но при этом наши фотопигменты не могут воспринимать как слишком высокоэнергетичные фотоны ультрафиолетового спектра, как и слишком низкоэнергетичные инфракрасного.

Попытки расширить воспринимаемый глазом диапазон длин волн предпринимались и ранее. К примеру, лабораторным крысам помещали на голову датчик инфракрасного излучения, который соединяли с соматосенсорной зоной (центром осязания) коры головного мозга животных. Сейчас ученые из Китайского университета науки и технологий и Школы медицины Массачусетского университета (США) разработали более физиологичный способ увидеть инфракрасное излучение с помощью инъекции в глаза особых наночастиц.

В работе были использованы наночастицы на основе эрбия и иттербия, способные преобразовывать инфракрасный свет в видимый, поглощая фотоны на одной длине волны и излучая на другой (в данном случае – в зеленом спектре, к которому рецепторы глаза млекопитающих наиболее чувствительны). Наночастицы модифицировали – покрыли молекулами белка, который может связывается со специфическими молекулами на мембранах фоторецепторов палочек и колбочек. Затем их ввели под сетчатку лабораторных мышей, а контрольной группе сделали инъекцию буферного раствора.

Как выяснилось, введенные наночастицы прочно связались с фоторецепторами светочувствительных клеток, а побочные эффекты были обычными для такой процедуры. В отличие от контрольной группы, у подопытных животных под действием инфракрасного излучения сужались зрачки, определялись фототоки в сетчатке, активировалась зрительная кора головного мозга.

Мыши вели себя по-разному и в поведенческих тестах. Например, когда им предлагали на выбор обычное темное помещение и с инфракрасной «подсветкой», то контрольные животные не делали между ними различий, а экспериментальные явно предпочитали темное помещение.

Затем испытуемым предложили настоящее интеллектуальное упражнение, чтобы определить, насколько хорошо они видят в инфракрасном свете. Животных запускали в сложный водный лабиринт, правильный выход из которого был помечен треугольником, а неправильный – кругом. Сначала эти значки подсвечивали видимым светом, и все мыши обучились плыть к треугольнику даже тогда, когда расположение меток менялось. Однако при замене видимой подсветки на инфракрасную контрольные мыши сразу терялись, а мыши «с наночастицами» уверенно находили выход.

Итак, применение нанотехнологии оказалось очень успешным, несмотря на то, что видимый свет несет больше энергии, чем инфракрасный, и наночастицам требуется поглотить несколько инфракрасных фотонов, прежде чем испустить один фотон видимого спектра. По мнению разработчиков, эта технология вполне применима к людям, особенно тех профессий, в которых без инфракрасного зрения трудно обойтись. Ведь хотя сегодня и созданы специальные приборы – тепловизоры, ими не всегда удобно пользоваться.

Но, наверное, еще большую роль эта технология может играть при оказании помощи людям, теряющим зрение, в том числе из-за гибели фоторецепторов в результате возрастных офтальмологических заболеваний.

Источник