视觉模拟器.exe

Arcman · 发表于 2021-2-21 23:28

视觉模拟器.exe

Original Takeko
原理 6 days ago

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动物对周围世界的视觉感知取决于它们的眼睛如何处理光线。比如，人类拥有三色视觉，换句话说，我们的眼睛拥有三种类型的视锥细胞，它们对红、绿和蓝三色非常敏感，这些颜色的组合为我们带来了丰富多彩的视觉感受。我们的眼中还有一类感光细胞被称为视杆细胞，它们可以探测到极微弱的光，让我们在黑暗中也能看见。
其他动物的眼睛对光的处理则各不相同。一些生物只有两种感光细胞，这使它们会变成部分色盲；一些生物拥有四种感光细胞，它们有能力看到人类无法看见的紫外线；还有一些甚至可以探测到偏振光，也就是在同一个平面上振荡的光波。
我们总想知道，动物究竟在想什么——如果你是一位宠物主人，可能深有此感。遗憾的是，我们暂时还无法做到那一点，但我们确实可以尝试透过动物的眼睛，看看它们眼中的世界是什么样的。
这里有7种动物的“视觉模拟器”，或许能给你带来全新的视野和感受。作为“生产商”，在此允许我们进行一条“免责声明”：这只是一个初级版本，在一些情况下我们可能无法还原出真实的动物视觉，但部分原因也是你的眼睛构造和大脑的局限性。许多动物的视觉其实远超出人类的极限，这也正是动物世界的奇妙之处。

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一种典型的误解认为狗是色盲的，这种说法实际上并不准确。狗的世界并不是真正的灰黑白。狗的眼睛包含两种视锥细胞，也就是说，它们应当拥有二色视觉，它们只能看见某些颜色。总的来说，狗能看见黄色、蓝色和灰色，但无法像我们一样辨别红色、紫色和绿色。对人类来说，彩虹的颜色是赤橙黄绿青蓝紫，而对狗来说，彩虹很有可能是深灰、深黄、浅黄、灰、浅蓝和深蓝色。
此外，由于缺少一种视锥细胞，它们辨别色彩明暗度的能力比人类要差得多。狗眼中的世界很像我们用某种“褪色滤镜”处理后的效果，应当没有我们看见的世界那么明亮。

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猫的眼睛的基本结构实际上和人类的很相似，但猫的视觉适应了非常不一样的目的，所以，它们眼中的世界对我们来说可能有几分熟悉，但也有几分不同。
作为捕食者，猫需要能够在光线很暗的情况下灵敏地感知运动。在黑暗中，它们的视力比我们好得多，部分原因在于猫拥有更多视杆细胞。它们的椭圆形瞳孔在昏暗的光线下可以张得非常大。和其他夜间捕猎的动物一样，猫也有一层反光膜（tapetum lucidum），这是一层具有反射性的组织，能将到达眼睛后部的光线反射回来，第二次穿过视网膜，使得光线有机会再次被视杆细胞吸收。这也是为什么照片中可以看到猫的眼睛在发光。
不过相对人类而言，它们的视觉“牺牲”了更精细的细节和色彩的感知。比如，猫是个“近视眼”，我们站在10米远开外能看清的东西，它们可能需要走到约2米近的地方才能看得清。目前的研究认为，猫应该拥有二色视觉，它们眼中的视觉类似人类的红绿色盲。

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你在“鸟类视觉模拟器”中看到的画面，实际上并不是鸟类眼中的真实画面。严格来说，我们很难用图像的方式直接模拟出真实的鸟类视觉，因为它们的视觉已经超出了人类的极限——我们既没有相应的视锥细胞，也没有相关的大脑神经元，让我们真正体验鸟类的视觉。
鸟类拥有四色视觉，它们眼中的四种视锥细胞让它们有能力同时辨别红色、绿色、蓝色和紫外线。还有一个区别是，鸟类的视锥细胞包含一小滴人类所不具备的“有色油”，这滴油就像相机镜头里的滤镜一样，让鸟类有能力辨别两种非常相近的颜色。
上世纪70年代早期，研究人员在测试鸽子的色彩辨别能力时无意间发现，它们能够看见紫外线。随后的数十年间，人们越来越意识到，许多物种的鸟类不仅能够看见紫外线，它们对紫外线的感知甚至比可见光更为敏感。这种能力影响着鸟类生活的方方面面。此外，一些猛禽的视力比人类要敏锐得多。一只鹰的视力分辨率大约是人类的2.5倍。

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蜗牛的视觉因物种而异，一些可能进化出了相对复杂的眼睛，一些可能是全盲的。但总的来说，描述普通蜗牛的视觉似乎要容易得多，因为大多数蜗牛的眼睛结构非常简单和基本。这是因为它们大多并不依赖于视觉来认识世界。
普通蜗牛的眼睛无法辨认任何颜色，缺乏晶状体结构，因此无法聚焦。它们的视力大致只能分辨出，身边是另一只蜗牛正在经过，还是一只捕食者正在靠近。大多物种的眼睛细胞排布成杯状结构，使它们有能力分辨光的方向。辨别不同强度的光的能力也可以帮助它们爬向更暗的地方。

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从这里开始，你可能需要运用一些想象力。成年大砗磲（chē qú）是完全静止的，它们往往附着在岩石或珊瑚上，柔软的身体边缘长着数百只小孔，这就是它们观察世界的眼睛。
这些小孔眼睛是一个很深的杯子的形状，有一个狭小的开口，但缺乏晶状体。尽管大砗磲对三种不同颜色的光很敏感，但它们无法将这些信息有效地结合起来。相反，它们眼中看到的是多彩但不明确的图像。然而，它们的眼睛能够探测到附近的活动，因此大砗磲可以通过喷射水来惊吓潜在的捕食者，或者关闭壳来保护自己。

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响尾蛇在白天有着低分辨率的色觉，然而到了晚上，它们的眼睛还有大量视杆细胞来增强视觉。但响尾蛇的与众不同之处在于，它们拥有感知红外光的能力。
与蝰蛇、蚺和蟒类似，响尾蛇拥有一种特殊的感觉工具，被称为颊窝（pit organ），也就是在长在眼睛和鼻孔之间一对小孔。每个窝中都有一层薄膜，可以探测热量。与这层膜相连的神经细胞中存在一种被称为TRPA1的神经受体，它负责将红外光转化为神经信号。在人类身上，同样的受体会触发我们对某些辛辣食物（比如辣椒和芥末）的疼痛反应。但在蛇的身上，这种受体则会对附近猎物的热量做出反应。
响尾蛇的大脑将来自颊窝的信息和来自眼睛的信息融合在一起，这样猎物的热成像就会与视觉图像重叠。对我们来说，这很像透过红外相机观察世界。

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通过头足类动物（比如鱿鱼、章鱼或者鹦鹉螺）的眼睛看世界更加需要极度丰富的想象力。与脊椎动物相比，这些海洋生物眼睛的进化走了一条完全不同的路，所以它们的视觉过程和我们的非常不同。
乌贼的瞳孔形状类似W，它们的视觉比我们更模糊。尽管它们拥有一种不可思议的变色技巧，可以从米白色变成血红色，或是眨眼间就会出现条纹，但乌贼其实是一个彻头彻尾的色盲。但是，接下来的部分可能需要发挥你的想象力了。乌贼的眼睛有一种感光细胞，可以看见灰度。另一对感光细胞则能够检测偏振。人类对偏振光的体验可能大多来自太阳眼镜，太阳镜能够通过滤除一个方向的光波来降低刺眼的阳光。但我们并没有感光细胞来检测光是否偏振。
乌贼在皮肤上产生偏振图案，并能够以此交流。它们会从其他同伴身上看到明暗度不同的灰色和偏振信息叠加。

#创作团队：
文字：Takeko
视觉：Takeko插图：Takeko#参考来源：https://nautil.us/issue/11/light/how-animals-see-the-world

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