Jsou barvy jen iluze, které náš mozek vytváří?

Barevné vidění je schopnost rozlišovat různé vlnové délky elektromagnetického záření. Barevné vidění závisí na mechanismu vnímání mozku, který zachází se světlem s různými vlnovými délkami jako s různými vizuálními podněty (např. Barvy). Obvyklé barevně necitlivé fotoreceptory (tyčinky v lidských očích) reagují pouze na přítomnost nebo nepřítomnost světla a nerozlišují mezi specifickými vlnovými délkami.

Můžeme tvrdit, že barvy nejsou skutečné - jsou „syntetizovány“ naším mozkem, aby rozlišovaly světlo s různými vlnovými délkami. Zatímco tyče nám dávají schopnost detekovat přítomnost a intenzitu světla (a umožňují tak našemu mozku vytvářet obraz světa kolem nás), specifická detekce různých vlnových délek nezávislými kanály dává našemu pohledu na svět další vysoké rozlišení. Například červené a zelené barvy vypadají jako téměř stejné odstíny šedé na černobílých fotografiích.

Samotné zvíře s černobílým viděním nebude schopno rozlišovat, řekněme, zeleným a červeným jablkem, a nebude vědět, které z nich chutná lépe, než je vyzkouší na základě barvy. Evoluční biologové věří, že předkové člověka vyvinuli barevné vidění, aby usnadnili identifikaci zralých plodů, což by zjevně poskytlo výhodu v konkurenčním přírodním světě.

Proč jsou určité vlnové délky spárovány s určitými barvami, zůstává záhadou. Technicky je barva iluzí vytvořenou naším mozkem. Proto není jasné, zda ostatní zvířata vidí barvy stejně, jako je vidíme my. Je pravděpodobné, že díky sdílené evoluční historii vidí ostatní obratlovci svět zbarvený podobně jako my. Barevné vidění je však v celé živočišné říši zcela běžné: hmyz, pavoukovci a hlavonožci jsou schopni rozlišit barvy.

Jaké barvy tato zvířata vidí?

Lidské barevné vidění spoléhá na tři fotoreceptory, které detekují primární barvy - červenou, zelenou a modrou. Některým lidem však chybí červené fotoreceptory (jsou to „bichromany“) nebo mají další fotoreceptory, které detekují někde mezi červenou a zelenou barvou („tetrachromáty“). Je zřejmé, že mít pouze 3 fotoreceptory neomezuje naši schopnost rozlišovat jiné barvy.

Každý fotoreceptor může absorbovat poměrně široký rozsah vlnových délek světla. K rozlišení konkrétní barvy mozek porovnává a kvantitativně analyzuje data ze všech tří fotoreceptorů. A náš mozek to dělá pozoruhodně úspěšně - některé výzkumy naznačují, že dokážeme rozlišit barvy, které odpovídají rozdílům vlnových délek pouhého 1 nanometru.

Toto schéma funguje převážně stejným způsobem u většiny vyšších obratlovců, kteří mají barevné vidění. Ačkoli schopnost rozlišovat mezi konkrétními odstíny se u jednotlivých druhů výrazně liší, u lidí je jedna z nejlepších barevných rozlišovacích schopností.

Bezobratlí, kteří si vyvinuli barevné vidění (a vidění obecně) zcela nezávisle na nás, však ukazují pozoruhodně odlišné přístupy k detekci a zpracování barev. Tato zvířata mohou mít výjimečně velký počet barevných receptorů. Například kudlanka nábožná má 12 různých typů fotoreceptorů. Společný motýl má ještě více - 15 receptorů.

Znamená to, že tato zvířata mohou vidět další barvy pro nás nepředstavitelné? Možná ano. Některé z jejich fotoreceptorů pracují v poměrně úzké oblasti světelného spektra. Například mohou mít 4-5 fotoreceptorů citlivých v zelené oblasti vizuálního spektra. To znamená, že u těchto zvířat se různé odstíny zelené mohou jevit tak odlišné, jak se našim očím objeví modrá a červená barva! Evoluční výhody těchto úprav jsou opět zřejmé pro zvíře žijící mezi stromy a trávami, kde je většina objektů, jak je vidíme, zbarvena v různých odstínech zelené.

Vědci se pokusili otestovat, zda složitější sada vizuálních receptorů poskytuje zvířatům nějaké výhody, pokud jde o rozlišení mezi hlavními barvami. Zjištění ukazují, že tomu tak nemusí být, alespoň ne u kudlanky nábožné. I přes působivou řadu receptorů detekujících světlo v mnohem širší části elektromagnetického spektra ve srovnání s lidmi, schopnost krevety rozlišovat mezi barvami, které jsou ve srovnání s námi skvělé. Určují však barvy rychle. To je pravděpodobně důležitější pro praktické účely, protože krevety kudlanky jsou dravci. Velké množství fotoreceptorů umožňuje jejich rychlou aktivaci při specifických vlnových délkách světla a komunikuje tak přímo s mozkem, jaká specifická vlnová délka byla detekována. Ve srovnání s tím musí lidé posoudit a kvantifikovat signály ze všech tří fotoreceptorů, aby mohli rozhodnout o konkrétní barvě. To vyžaduje více času a energie.

Kromě použití jiného počtu fotoreceptorů ke snímání světla specifických vlnových délek mohou některá zvířata detekovat světlo, které my lidé úplně nevidíme. Například mnoho ptáků a hmyzu může vidět v UV části spektra. Například čmeláci mají tři fotoreceptory absorbující v UV, modré a zelené oblasti spektra. To z nich dělá trichromáty, jako u lidí, ale se spektrální citlivostí posunutou na modrý konec spektra. Schopnost detekovat UV světlo vysvětluje, proč některé květiny mají vzory viditelné pouze v této části spektra. Tyto vzory přitahují opylující hmyz, který má schopnost vidět v této spektrální oblasti.

Řada zvířat dokáže detekovat infračervené světlo (záření s dlouhou vlnovou délkou) vyzařované zahřátými předměty a těly. Tato schopnost významně usnadňuje lov hadů, kteří obvykle hledají malou teplokrevnou kořist. Vidět je prostřednictvím IR detekčních receptorů je tedy skvělý nástroj pro pomalu se pohybující plazy. Fotoreceptory citlivé na IR záření u hadů se nenacházejí v jejich oku, ale v „jámových orgánech“ umístěných mezi očima a nosními dírkami. Výsledek je stále stejný: hadi mohou obarvovat objekty podle jejich povrchové teploty.

Jak ukazuje tento krátký článek, my lidé můžeme vidět a analyzovat pouze malou část vizuálních informací dostupných ostatním tvorům. Až příště uvidíte pokornou mušku, přemýšlejte o tom, jak odlišně vnímá stejné věci, na které se oba díváte!

REFERENCE

Skorupski P, Chittka L (2010) Spektrální citlivost fotoreceptorů u čmeláka, Bombus impatiens (Hymenoptera: Apidae). PLoS ONE 5 (8): e12049. doi: 10,1371 / journal.pone.0012049

Thoen HH, How MJ, Chiou TH, Marshall J. (2014) Odlišná forma barevného vidění u krevetek nábožných. Science 343 (6169): 411-3. doi: 10,1126 / science.1245824

Chen P-J, Awata H, Matsushita A, Yang E-C a Arikawa K (2016) Extreme Spectral Richness in the Eye of the Common Bluebottle Butterfly, Graphium sarpedon. Přední. Ecol. Evol. 4:18. doi: 10,3389 / fevo.2016.00018

Arikawa, K., Iwanaga, T., Wakakuwa, M., & Kinoshita, M. (2017) Unique Temporal Expression of Triplicated Long-Wavelength Opsins in Developing Butterfly Eyes. Frontiers in Neural Circuits, 11, 96. doi: 10,3389 / fncir.2017.00096

Tento hostující článek se původně objevil na oceňovaném blogu o zdraví a vědě a v komunitě s mozkovou tematikou BrainBlogger: Jak mozek vnímá barvy?