Отчего светятся глаза у животных?
Тапетум — особый слой сосудистой оболочки глаза позвоночных. У различных групп животных варьируется расположение, внешний вид и микроструктура тапетума.
Пигментный эпителий и сосудистая оболочка глаза человека содержит большое количество меланина , который поглощает свет, не поглощенный нейральным или фоторецепторным слоями сетчатки. Это важно, поскольку отражение может сильно исказить изображение. При слабом освещении, однако, отражение может оказаться полезным, поскольку дает еще одну возможность непоглощенному свету взаимодействовать с зрительным пигментом наружных сегментов. Любой водитель видел, как глаза зверей, таящихся в придорожных кустах проселочных дорог, сверкают в свете фар. Представьте, какой эффект (до ужаса включительно) вызвали бы сверкающие в свете фар глаза человека . Слой, который отражает свет у многих ночных и сумеречных животных, называется зеркальцем (tapetum lucidum) (буквально - светящийся ковер). В некоторых случаях зеркальца имеют качество, близкое к настоящему зеркалу, у других животных отраженный свет рассеян. Зеркальце формируется в сосудистой оболочке или (реже) в пигментном эпителии сетчатки . Существует три типа зеркалец сосудистой оболочки: фиброзный , клеточный и гуаниновый.
Зеркальце фиброзного типа
Зеркальца фиброзного типа (tapetum fibrosum) найдены у многих копытных . Они образованы отложениями белых коллагеновых волокон в сосудистой оболочке позади капилляров и создает хороший, хотя и не совершенный отражающий слой.
Зеркальце клеточного типа
Клеточный тип (tapetum cellulosum) обеспечивает более эффективное зеркало, он развился у просимиановых приматов , а также хищных - животных , чей яркий блеск глаз вошел в поговорки, особенно это касается домашних кошек . Клеточные зеркальца обнаружены и у тюленей . Этот тип зеркальца, как следует из его названия, образован не коллагеновыми волокнами, а клетками. Эндотелиальные клетки за капиллярами пролиферируют и образуют плотно упакованное многослойное "кафельное покрытие". Клетки заполнены сократимыми нитями, которые, перекрещиваясь между собой, образуют зеркальную сеть.
Зеркальце гуанинового типа
Гуаниновый тип зеркалец (tapetum guaninum) обнаружен у многих пластиножаберных и костистых рыб . В этом случае, как и в клеточных зеркальцах, наблюдается формирование многослойного клеточного отражающего слоя за капиллярами сосудистой оболочки, но, в отличие от зеркалец клеточного типа, клетки заполнены не волокнами, а пластинками гуаниновых кристаллов. У некоторых рыб, особенно пластиножаберных (таких как катран Squalus acantias и кунья акула Mustelus mustelus), этот блестящий отражающий слой является окклюдирующим ( рис. 18.2 ). При слабом освещении пигментные гранулы концентрируются в центрах клеток сосудистой оболочки, и свет, проникающий до зеркальца имеет максимальную возможность отразиться от гуаниновых кристаллов; с другой стороны, при ярком свете гранулы мигрируют в тела и отростки клеток сосудистой оболочки, что вызывает потемнение зеркала.
Сетчаточный тапетум особенно хорошо известны у рыб. И здесь гуаниновые кристаллы образуют яркий серебристый отражающий слой, но на этот раз в ПЭС (пигментном эпителии). У некоторых карповых, например у леща Abramis brama, который обитает в неглубоких мутных водах озера Балатон (западная Венгрия), зеркальце, подобно описанным выше гуаниновым зеркальцам пластиножаберных, окклюдирует. При слабом колеблющемся свете ярко серебристое зеркало в пигментном эпителии отражает практически весь свет, доходящий до него. При более ярком свете пигментные гранулы, также присутствующие в клетках ПЭС, мигрируют в отростки клеток и оказываются перед слоем гуаниновых кристаллов. В таком положении свет практически не отражается обратно на фоторецепторные клетки и не искажает изображение. Вероятно, именно обитание в мутной воде привело к развитию у леща и близких видов такой полезной адаптации; у большинства рыб с зеркальцем сетчатки возможность контроля его отражающей способности отсутствует. Отражающие сетчатки развивались множеством специфических путей, особенно у позвоночных, обитающих в условиях пониженной освещенности, особенно это касается глубоководных рыб. Здесь приспособления, повышающие чувствительность глаза полезны, даже если качество изображения от этого страдает. Некоторые глубоководные рыбы, например, испускают свет, чтобы по его отражению обнаруживать подходящую жертву. Одна из таких рыб, Pachystomias, испускает пучки красного света, которые предпочтительно отражаются от красных рачков зоопланктона. У этой рыбы зеркальце красного цвета, которое адаптировано к наличию такого отраженного света и, таким образом, повышать вероятность обнаружения рачков. Обнаружено и множество других интересных приспособлений зеркалец, все они помогают глазу адаптироваться к способу существования своего владельца.
Строение
Расположен позади сетчатки, представляет собой «зеркальце», отражательную оболочку. Покрывает всё глазное дно или его часть, визуально напоминает перламутр. Состоит из кристаллов гуанина, может содержать примеси различных пигментов, придающих ему синий, зелёный или жёлтый оттенок. Условно выделяют 2 типа тапетума: tapetum lucidum, явно содержащий светоотражающий пигмент, и tapetum nigrum, практически лишённый его. Данные подгруппы условны, так как разница в количестве гуанина в ряде случаев сложно уловима.
На видео представлен тапетум коровы (видео на английском языке)
Цвет отраженного света также объясняется свойствами тапетума. Tapetum L. дает преимущественно желтое, зеленое, голубоватое свечение. Tapetum N. практически не меняет отраженный свет, поэтому мы видим красное свечение – от кровеносных сосудов сосудистой оболочки. В зависимости от угла падения света и расположения тапетума мы можем видеть, как глаза светятся зеленым – при отражении от Tapetum L., или красноватое тусклое свечение – это отблески от Tapetum N. Интересно, что глаза светятся красным даже у людей – помните эти отсветы на полароидных фотографиях, эффект красных глаз? Это также отражение вспышки в наших глазах. У человека нет такого мощного инструмента для усиления ночного зрения, как у кошек, поэтому наш тапетум практически не заметен – если не направить фонарик прямо в глаз, конечно.
Тапетум обуславливает крайне высокую приспособленность кошек к сумеречному зрению: чувствительность их глаз в 7 раз выше, чем у человека.
Цвет tapetum lucidum у кошек чаще всего лежит в диапазоне от жёлтого до зелёного, реже встречаются другие оттенки (например у сиамских кошек - малиновый). Морфологически окраска тапетума в кошачьем глазу изменяется по направлению от центра к краю следующим образом: вокруг диска зрительного нерва тапетум золотисто-зелёного цвета, с нежным блеском, ближе к краю он приобретает зелёную, голубовато-зелёную или фиолетовую окраску, постепенно меняя цвет на пурпурно-красный и в итоге переходит в tapetum nigrum темно-буро-красного цвета.
Наиболее разнообразна окраска tapetum lucidum у представителей семейства псовых (в большинстве случаев площадь его больше площади t.nigrum). У домашних собак цвет тапетума варьирует как в зависимости от конкретной породы, так и от окраски самого животного. Например, у группы той-терьеров t. lucidum развит хуже всего
Встречаются даже случаи, когда присутствует только его латеральная часть, а t. nigrum при этом занимает нижний участок видимой части дна. Цвет тапетума в данном случае чаще всего тёмный, коричнево-бурых оттенков.
Наиболее часто встречающийся вариант сочетания цветов тапетума у собак таков: в верхней части желто-зелёный, книзу постепенно меняется на зелёно-голубой, фиолетовый или пурпурный. На фоне цветного поля могут быть заметны мелкие зеленоватые точки или пятнышки. У некоторых собак имеются блестящие вкрапления неправильного очертания, золотистого или серебристого цвета. Зачастую при разном освещении и его разных характеристиках цвет тапетума может изменяться в пределах двух-трёх оттенков одного или (гораздо реже) нескольких цветов.
Тапетум у альбиносов
У животных с альбинизмом (полным или частичным) пигментация тапетума отсутствует. У них может также наблюдаться общая недостаточность тапетума, отсутствие пигмента в пигментном эпителии сетчатки. В случае полного отсутствия пигмента на белом фоне склеры выделяются только сосуды; если же какое-то количество пигмента присутствует, глазное дно выглядит однородно красным (белые мыши, крысы, кролики).
Известны случаи, когда эффект свечения, сходный с возникающим из-за присутствия тапетума, возникал и без участия последнего. Глазное дно само по себе может служить отражателем для достаточно сильного света (например, мощный свет фар автомобиля или фотовспышки). В данном случае свечение будет обусловлено оптическими свойствами самого глаза: зрительный пигмент родопсин и совокупность кровеносных сосудов глазного дна придадут отблеску красный оттенок. Данный эффект можно часто наблюдать при фотографировании со вспышкой лиц людей, особенно если основное освещение было слабым, а зрачки человека расширены.
Второе наблюдение связано с тем, что тапетум может занимать не всё глазное дно, а лишь его часть в форме полумесяца, треугольника или ромба. Тапетум при этом даёт сильный сине-зелёный отблеск, а глазное дно без тапетума — более слабый, красный. В таких случаях можно наблюдать, что два глаза одного животного светятся разным цветом или даже в одном глазу видны два цвета.
Надеюсь, этот пост был вам интересен и познавателен
Во Франции одобрили клинические испытания бионических глаз
Национальное агентство по безопасности лекарственных средств и изделий медицинского назначения Франции (ANSM) одобрило клинические испытания имплантата PRIMA, который разработан компанией Pixium Vision для восстановления зрения на пациентах, страдающих сухой макулодистрофией в поздних стадиях. Предполагается, что в испытаниях будут участвовать пять пациентов, первому из которых чип имплантируют до конца 2017 года. Об этом сообщается в пресс-релизе компании.
При макулодистрофии из-за нарушения питания сетчатки ее часть, отвечающая за центральное зрение, начинает разрушаться, и в некоторых случаях человек может лишиться центрального зрения, оставшись с замутненным периферийным. Эта группа заболеваний чаще всего проявляется у пожилых людей.
В 2016 году Pixium Vision начала испытания предыдущей версии имплантата, который вживлялся под сетчатку, и передавал сигналы в глазной нерв. Компания испытывала его на пациентах с пигментным ретинитом, колбочко-палочковой дистрофией и хороидермией. Теперь Pixium Vision заявила о разработке нового имплантата под названием PRIMA для пациентов с поздними стадиями сухой макулодистрофии.
Как и прошлая разработка, PRIMA работает в паре с очками, которые снимают обстановку перед пациентом с помощью камер, а затем передают ее с помощью инфракрасных сигналов на сам имплантат. Эти сигналы несут в себе как непосредственно данные, которые чип затем передает в зрительный нерв, так и энергию для его питания. Чип размером два на два миллиметра и толщиной в 30 микрометров имеет 378 электродов.
Кроме презентации устройства компания также заявила, что уже получила разрешение от властей Франции на клинические испытания таких чипов. В исследовании примут участие пять пациентов, общий срок наблюдения за ними составит три года. Компания планирует провести имплантацию первому из добровольцев до конца 2017 года.
Недавно о клинических испытаниях восстанавливающих зрение имплантатов сообщил и другой производитель — Second Sight. Компания получила одобрение Министерства здравоохранения США, и так же запланировала начало испытаний на конец 2017 года. Стоит отметить, что этот чип работает по другому принципу, и передает сигналы в область первичной зрительной коры, а не в зрительный нерв.
Это наука, детка
Глаза моли помогут ученым защитить смартфоны от солнечных бликов
МОСКВА, 22 июн – РИА Новости. Физики из США создали "вечное" антибликовое покрытие для экранов мобильных телефонов и любых других гаджетов, которое работает по тем же принципам, по которым устроены глаза обычной моли, говорится в статье, опубликованной в журнале Optica.
"Наши гибкие пленки можно устанавливать на смартфоны или планшеты, что будет делать их экраны яркими и четкими даже на ярком солнце на улице. Помимо того, что они почти не отражают свет, наши пленки к тому же защищены от царапин и могут самоочищаться, что спасет экраны телефонов от накопления на них пыли и следов жирных пальцев", — рассказывает Шин-цон У (Shin-Tson Wu) из университета Центральной Флориды в Орландо (США).
Последние годы физики, химики и инженеры активно изучают устройство отдельных органов и тел живых организмов, пытаясь использовать "изобретения эволюции" в новых технологиях и приборах.
Так, американские физики создали "идеальные" медицинские иглы и пластырь, изучив устройство игл дикобраза и сосков паразитических червей, а их канадские коллеги повысили прочность стекла в 200 раз, используя секреты устройства раковин моллюсков. Роботы, имитирующие манеру движения или "мышления" животных, уже достигли рекордных скоростей движения, а крылья бабочек помогли британским ученым удвоить КПД солнечных батарей в два раза.
У и его коллеги добавили в число подобных природных "ноу-хау" глаза моли, которые, как оказалось, можно использовать для создания прозрачных пленок, абсолютно не отражающих свет и при этом не мешающих работе сенсорного экрана.
Как рассказывают авторы статьи, моль и многие другие насекомые, обладающие крупными фасетчатыми глазами, сталкиваются с почти той же проблемой, что и обладатели смартфонов. Блики мешают им видеть в темноте, а отражение света от поверхности глаз в дневное время суток помогает хищникам находить этих бабочек, обычно сливающихся с корой деревьев или другими предметами.
Физики еще несколько десятилетий назад обнаружили, что в реальности этого не происходит – глаза моли устроены таким образом, что они практически не отражают свет и не дают бликам появиться на своей поверхности. Ученые достаточно давно пытаются скопировать их структуру, но это не удавалось сделать до настоящего времени из-за сложного устройства глаз моли.
Команде У удалось решить эту проблему благодаря технологии "самосборки" наночастиц, способных без вмешательства со стороны человека объединяться в узоры, похожие на то, как выглядит поверхность глаза моли. Это позволяет производить пленки, покрытые подобными наночастицами в автоматическом режиме, а не собирать их вручную, как это пытались делать другие физики.
Как показали первые "полевые" испытания этой пленки, она примерно в четыре раза повышает контраст картинки на экране смартфона при нахождении на ярко освещенной улице, и в 10 раз – внутри помещения или в тени. Сейчас ученые работают над улучшением механических свойств этой пленки для того, чтобы сделать ее более пригодной для работы в "полевых" условиях. Помимо антибликовых покрытий, эти пленки можно использовать и для повышения эффективности солнечных батарей, которые будут поглощать благдаря им больше света, чем обычно.
РИА Новости https://ria.ru/science/20170622/1497100064.html
Минипост о цвете глаз человека
Споры в комментариях иногда рождают удивительные вопросы. Вот вы задумывались когда-нибудь, почему у человека склера белая, хотя у обезьян она тёмная, а зачастую вообще чёрная? Лично я - нет, поэтому есть повод для поста)
глаз человека
глаза шимпанзе
Естественно люди встречая непонятный факт идут в гугл, но сформулировав вопрос неправильно, ответ не получить. И гугл выдает много всего непотребного и даже креационистского. Нам это не подходит. Потратив определенное время, я нашел научное исследование, которое рассказывает, что да как.
для знатоков английского
для всех остальных, кратко и понятно, в моем художественном изложении
Человеческий глаз был сравнен с глазами многих приматов, в итоге путем многих сравнений и выборок с половиной живущих сегодня приматов, были отмечены особенности нашего глаза.
Их три.
1) Склера белая, и лишена пигмента
2) Люди обладают наибольшим отношением открытой склеры(и радужки вероятно) в контуре глаз
3) Контур человеческого глаза горизонтально удлинён
2 и 3 являются адаптацией для расширения поля зрения движением глазного яблока, особенно в горизонтальном направлении.
А сравнение окраски глаз и окраски лица вокруг глаз определило, что тёмная окраска обнаженной склеры нечеловеческих приматов является адаптацией к маскировке направления взгляда против других особей вида (скорее всего внутривидовая конкуренция) или против хищников, и что белая склера человеческого глаза является адаптацией к усилению сигнала взгляда(the gaze signal). Уникальность морфологии человеческого глаза среди приматов иллюстрирует разницу между человеком и другими обезьянами в способности общаться с помощью сигналов взгляда.
Сможете найти на картинке цифру среди букв?
Справились? Тогда попробуйте пройти нашу новую игру на внимательность. Приз — награда в профиль на Пикабу: https://pikabu.ru/link/-oD8sjtmAi
3D очки в кинотеатрах, для игр и домашнего кино - деньги на ветер!
Моё исследование началось когда я приобрел 3Д очки для компьютера от одной известной зеленой фирмы. Я перепробовал их во множестве игр и фильмов, и был жестоко разочарован.
Если смотреть на статичное изображение, 3Д эффект налицо. Но стоит запустить игру, или фильм, картинка приходит в движение, и 3Д эффект становится абсолютно незаметен. Остается только дискомфорт и затемнение от использования очков.
Испытывал и схожие впечатления от просмотра фильмов в кинотеатрах. Первые 3Д фильмы были специально заточены под это дело, и там был яркий акцент на сценах где прямо в лицо зрителю швыряются различные объекты.
Однако, в современном кинематографе про это, почему то, забыли. Для меня пропала разница, ходить в кино на 3Д сеансы, или обычные.
Мне стало любопытно почему так происходит, и припомнив другие интересные факты о человеческом зрении, я отправился исследовать и пришел к выводу что 3Д очки - маркетинговый ход и развод, человеку они попросту не нужны.
Но давайте пойдём по порядку.
Контрольный вопрос: чем видит человек?
Неискушенный ответит - глазами. На деле, не всё так просто. Позволю себе процитировать Википедию:
"Процесс зрительного восприятия разделен на множество этапов, поэтому его можно рассматривать с точки зрения разных наук — оптики, психологии, физиологии и химии.
На каждом этапе восприятия возникают искажения, ошибки, сбои, но мозг человека обрабатывает полученную информацию и вносит необходимые коррективы.
Эти процессы носят неосознанный характер. Так устраняются сферическая и хроматическая аберрации, эффекты слепого пятна, проводится цветокоррекция, формируется стереоскопическое изображение и т. д.
В тех случаях, когда подсознательная обработка информации недостаточна или избыточна, возникают оптические иллюзии."
Иначе говоря, в значительной мере мозг человека додумывает изображение, и именно мозг формирует итоговую картинку.
Именно из-за этого мы можем наслаждаться анекдотами вроде "В темноте потянулся погладить кролика, а он валенок".
Мозг получил некачественное - темное - изображение, ошибочно определил валенок как кролика, и автоматически добавил валенку характеристики, присущие кролику.
Все мы видели картинки вроде этой:
Эффект движения возникает именно из-за ошибок в обработке изображения мозгом.
Но на этой же картинке возникает и другая иллюзия - иллюзия объёмного изображения. Без всяких очков.
Подобного эффекта можно достичь и с художественными картинами, нарисованными с соблюдением игры теней и перспективы:
Для получения 3Д эффекта, разверните изображение на весь экран, сядьте так чтобы один глаз был напротив центра картины, а второй глаз прикройте рукой. Вглядывайтесь в изображение несколько секунд, и она обретет объём.
Это возможно именно благодаря обработке изображения мозгом.
Для восприятия глубины и определения расстояния до различных объектов, мозг использует сразу много признаков.
Для некоторых из этих признаков нужны оба глаза. Например, мозг может определить расстояние до объекта пользуясь тем что левый и правый глаз видят объект по разному.
Именно этот эффект и добавляют 3Д очки.
"Фишка" в том, что существует большое количество признаков, для которых достаточно и одного глаза, такие как перспектива, относительные размеры (объект кажется больше если оно ближе), тени, параллакс при линейном движении.
В лучшем случае, 3Д очки могут незначительно улучшить восприятие глубины.
Как итог, если фильм не создан специально под 3Д очки, переплачивать за их использование нет никакого смысла. Как говорила Дося, если не видно разницы, то зачем платить больше?