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Comment certains animaux peuvent-ils voir la lumière ultraviolette ou infrarouge ?

Comment certains animaux peuvent-ils voir la lumière ultraviolette ou infrarouge ?


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Je sais que certains animaux comme les oiseaux, les abeilles et les poissons peuvent voir la lumière ultraviolette et infrarouge. Que ce soit pour détecter les fleurs qui mettent à nu le nectar, ou les traces d'urine de proies. Mais ce que je ne comprends pas, c'est comment ils voient ces longueurs d'onde. En quoi leurs yeux ou leur cerveau sont-ils différents qui leur permettent de voir des longueurs d'onde différentes de celles des humains ?


Oui, ils ont différents photorécepteurs ainsi que des circuits pour interpréter les informations de ces photorécepteurs. Les humains ont 3 types de cônes qui sont réglés pour répondre au mieux à la lumière rouge, verte ou bleue, mais ce n'est pas un signal d'activation ou de désactivation. Un cône rouge ou bleu peut encore tirer dans une lumière verdâtre, il se déclenche juste beaucoup moins souvent. Le cerveau prend cette entrée et détermine la couleur en fonction des taux de tir relatifs des cônes rouge/bleu/vert.

Ainsi, pour un animal qui peut voir dans les UV ou l'infrarouge, il a besoin à la fois des photorécepteurs qui répondent à cette longueur d'onde de la lumière et de la capacité d'intégrer cette réponse dans l'image plus large de la façon dont tous les photorécepteurs se déclenchent.


Réponse courte
Chez les mammifères, des cônes UV dédiés ont été trouvés, ainsi que des photorécepteurs avec une sensibilité de pic secondaire dans la gamme UV. En fait, les cônes bleus humains sont sensibles au proche UV.

Fond
Chez l'homme, il est généralement admis que le spectre visible va de 390 à 700 nm. La figure 1 montre les sensibilités spectrales des différents photorécepteurs chez l'homme.


Fig. 1. Sensibilité spectrale des quatre classes de récepteurs. Source : Wikibooks ; Systèmes sensoriels

Chez les invertébrés, la sensibilité aux UV proches est assez courante. Cependant, certains rongeurs (souris, gerbilles et spermophiles) présentent également un pic de sensibilité à 359 - 511 nm. Chez ces rongeurs et certains marsupiaux sensibles aux UV, on pense qu'elle est attribuable à une type spécifique de cône dédié sensible au proche UV (Jacobs et al., 1991; L'hiver et al, 2003). Le proche UV est appelé UV-A, englobant 315 - 380 nm. De même, les oiseaux semblent présenter une quatrième classe de cônes dédiée à la détection des UV (Benett & Cuthill, 1994).

Chez la chauve-souris daltonienne, la sensibilité aux UV a été attribuée à un photorécepteur avec deux pics de sensibilité - l'un dans la gamme verte et l'autre autour de 365 nm et descendant jusqu'à 310 nm (hiver et al, 2003). Par conséquent, la sensibilité aux UV peut être conférée par cônes avec de larges sensibilités allant dans la gamme UV.

En fait, le aphaque œil humain (les yeux dont la lentille a été retirée après une chirurgie de la cataracte sont aphaques) s'est avéré être sensible au proche UV. Comme on peut le voir sur la figure 1, les cônes bleus sont en fait assez sensibles au proche UV. Il semble que le la lentille absorbe une grande partie des UV, rendre la lumière UV inutile pour les humains avec des yeux sains (Griswold et Stark, 1992).

La sensibilité à l'infrarouge (IR) chez les serpents est médiée par les organes de la fosse et non par les yeux. Fondamentalement, ce sont des capteurs de chaleur et n'interviennent probablement pas dans la vision en tant que telle (Newman et al., 1982). Je n'ai pas pu trouver d'informations pertinentes sur la vision IR, ou comment elle devrait être médiatisée. En fait, je doute que l'IR soit utilisé pour la vision, c'est-à-dire pour reconstruire la scène visuelle. La vision IR est davantage utilisée sous forme de détection de chaleur générale.

Les références
- Benett & Cuthill, Vis Rés (1994); 34(11): 1471-8
- Griswold & Stark, Vis Rés (1992); 32(9):1739-43
- Jacobs et al., La nature (1991); 353: 655-6
- Homme nouveau et al., Sci Am (1982); 246(3): 116-27
- L'hiver et al, La nature (2003); 425: 612-4


Des chercheurs découvrent une sensibilité aux UV chez un large éventail de mammifères

(Phys.org) — Les biologistes Ron Douglas et Glen Jeffery de la City University et du University College au Royaume-Uni ont renversé l'idée que peu de mammifères sont capables de voir en ultra-léger. Dans leur article publié en Actes de la Royal Society B : Sciences biologiques, les deux décrivent comment ils ont examiné les yeux d'une myriade d'animaux morts donnés et ont découvert qu'une grande variété d'entre eux avaient des lentilles qui laissaient passer la lumière UV.

Les humains ne sont pas capables de voir les rayonnements se situant dans la gamme ultraviolette - les lentilles de nos yeux bloquent cette lumière UV, nous empêchant de voir ce qui pourrait être juste devant nous : des motifs sur des fleurs par exemple, ou des taches d'urine provenant d'un passant. rongeur. Les scientifiques pensent que l'évolution a désactivé la sensibilité aux UV de nos yeux dans le but d'améliorer notre acuité. Jusqu'à présent, on supposait que la plupart des autres mammifères avaient des lentilles similaires aux nôtres, les empêchant également de voir la lumière UV. Dans ce nouvel effort, la paire de chercheurs montre que ce n'est pas du tout le cas, car de nombreux autres mammifères semblent avoir au moins une certaine capacité à voir la lumière UV.

Pour en savoir plus sur la façon dont les autres animaux voient, les chercheurs ont demandé des dons d'animaux morts à des zoos, des vétérinaires, des refuges pour animaux, etc. Ils en ont reçu une grande variété, dont chacun a eu les yeux extraits. Les chercheurs ont projeté des lumières différentes à travers les lentilles de chacun et mesuré ce qui sortait de l'autre côté. À leur grande surprise, ils ont découvert qu'un grand pourcentage des animaux, tous des mammifères, n'avaient pas de lentilles bloquant les UV, ce qui signifiait, au moins théoriquement, qu'ils pouvaient voir au moins une partie de la lumière UV. La liste comprenait des animaux tels que des chats, des chiens, des okapis, des furets et des hérissons. Cela suggère que nos animaux de compagnie peuvent voir des choses que nous ne voyons pas, ce qui pourrait aider à expliquer leur comportement parfois étrange.

Ce n'est pas toute l'histoire cependant - il y a plus à voir la lumière UV que ce qui passe à travers la lentille - des recherches antérieures ont montré que la plupart des mammifères n'ont pas de pigments visuels à l'arrière de l'œil qui sont sensibles à la lumière UV, ce qui suggère que même les animaux qui laissent passer les UV à travers leurs lignes, ne voient toujours pas la lumière UV réfléchie par l'environnement. Mais ce n'est peut-être pas vrai non plus. Des recherches plus récentes ont montré que d'autres milieux dans les yeux de certains animaux (comme la cornée) sont également sensibles à la lumière UV, ce qui pourrait permettre un type de sensibilité à la lumière UV qui n'est pas vraiment compris. Il est clair que davantage de recherches devront être menées pour découvrir quels mammifères peuvent voir dans les UV et dans quelle mesure.

Résumé
Bien que la sensibilité aux ultraviolets (UV) soit répandue chez les animaux, elle est considérée comme rare chez les mammifères, étant limitée aux quelques espèces qui ont un pigment visuel extrêmement sensible (λmax) en dessous de 400 nm. Cependant, même les animaux sans un tel pigment seront sensibles aux UV s'ils ont des milieux oculaires qui transmettent ces longueurs d'onde, car tous les pigments visuels absorbent des quantités importantes d'UV si le niveau d'énergie est suffisant. Bien que l'on sache que les lentilles des rongeurs sciuridés diurnes, des musaraignes arboricoles et des primates empêchent les UV d'atteindre la rétine, le degré de transmission des UV par les milieux oculaires de la plupart des autres mammifères sans pigment visuel avec max dans les UV est inconnu. Nous avons examiné les lentilles de 38 espèces de mammifères de 25 familles dans neuf ordres et observé une grande diversité dans le degré de transmission à courte longueur d'onde. Toutes les espèces dont les lentilles ont éliminé les longueurs d'onde courtes avaient des rétines spécialisées pour une résolution spatiale élevée et un nombre de cônes relativement élevé, ce qui suggère que l'élimination des UV est principalement liée à une acuité accrue. D'autres mammifères, cependant, tels que les hérissons, les chiens, les chats, les furets et les okapis avaient des lentilles transmettant des quantités importantes d'UVA (315-400 nm), ce qui suggère qu'ils seront sensibles aux UV même sans pigment visuel UV spécifique.


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Avec la vision UV, les oiseaux voient un monde très différent du nôtre. Les taches de plumes qui nous semblent une nuance de bleu banale crient vivement dans les UV. Les oiseaux peuvent chasser leurs proies en suivant les traces d'urine, qui reflètent la lumière UV. Mais à l'exception de certains rongeurs et marsupiaux avec un quatrième type de cône, nous ne voyions pas comment les mammifères pourraient accéder à cette dimension supplémentaire de couleur.

Dans une étude publiée plus tôt cette année dans les Actes de la Royal Society B, les scientifiques ont analysé les globes oculaires de 38 espèces de mammifères différentes. Ce qu'ils ont trouvé suggère que la plupart des mammifères peuvent, en fait, voir la lumière UV, y compris les chiens, les chats, les furets et les rennes. Contrairement aux humains, ces mammifères ont des lentilles qui permettent la lumière UV. Même s'ils n'ont pas le type de cône spécialisé sensible aux UV, les trois autres types de cônes peuvent se combiner pour compenser. (En fait, lorsque les gens se font retirer le cristallin de leurs globes oculaires, que ce soit par une blessure ou une intervention chirurgicale, ils sont capables de faire le même tour et déclarent voir la lumière UV comme quelque chose comme un violet pâle.)

Les rennes peuvent voir la lumière ultraviolette.

Cette découverte anatomique pourrait avoir des impacts écologiques majeurs. Damian Carrington, écrivant pour le Guardian :

"C'était une grande surprise, mais nous pensons maintenant que la majorité des animaux peuvent voir la lumière UV", a déclaré le professeur Glen Jeffery, expert en vision à l'University College de Londres. « Il n’y a aucune raison pour que ce phénomène ne se produise pas dans le monde. »

[Le Dr Nicolas Tyler, écologiste à l'UIT The Arctic University of Norway et un autre membre de l'équipe de recherche] a déclaré que la découverte avait une importance mondiale : « La perte et la fragmentation de l'habitat par les infrastructures est la principale menace mondiale pour la biodiversité - c'est absolument majeur . Les routes ont toujours fait l'objet d'une attention particulière, mais cela va pousser les lignes électriques vers le haut de la liste des contrevenants. » L'évitement des lignes électriques peut interférer avec les routes de migration, les aires de reproduction et le pâturage des animaux et des oiseaux.

Un exemple est le renne, dont l'habitat est devenu gravement fragmenté par la croissance des infrastructures dans l'Arctique, y compris les lignes électriques. Jusqu'à présent, cependant, exactement Pourquoi les rennes évitaient les lignes électriques était un mystère. Mais pendant les hivers arctiques sombres, une telle lumière se reflétant sur la neige peut être aveuglante.

Les rennes ne sont pas les seuls à éviter les lignes électriques. Nous savons depuis longtemps que de nombreux animaux évitent de traverser les couloirs à haute tension, mais le blâme a été attribué principalement au changement de configuration de l'habitat - la végétation tondue sous les lignes est souvent considérablement différente de l'environnement. Cette hypothèse est probablement valable pour certains animaux, mais ces nouvelles données sur la décharge corona suggèrent que le problème est plus complexe que nous ne le pensions à l'origine.


Laisse entrer la lumière

Dans le film K-PAX, Kevin Spacey incarne un patient psychiatrique qui prétend venir d'une autre planète. Bien qu'il semble humain, il peut voir la lumière ultraviolette. Cela prouve-t-il son origine extraterrestre ou cela pourrait-il signifier autre chose ?

Le professeur Bill Stark, du département de biologie de l'Université de Saint Louis, a mené des recherches approfondies sur la vision ultraviolette chez les animaux - et peut voir l'ultraviolet.

La lumière est constituée d'ondes électromagnétiques. La lumière visible est mesurée en nanomètres - milliardièmes de mètre. La lumière d'une longueur d'onde d'environ 700 nm est rouge, à 500 nm elle est verte, 400 nm est bleu-violet et tout ce qui se trouve en dessous est généralement invisible. Vous pouvez voir cette lumière invisible indirectement par fluorescence.

La "lumière noire" utilisée dans les discothèques est UV, certaines surfaces l'absorbent et la réémettent dans le spectre visible, dégageant une lueur vive. Les lessives en poudre contiennent des phosphores fluorescents pour cette raison, votre chemise propre ne reflète pas seulement la lumière blanche, elle a également une lueur supplémentaire des UV au soleil. Ainsi, il apparaît vraiment "plus blanc que blanc" à la lumière du jour. Ce n'est pas parce que vous ne pouvez pas voir les UV qu'ils n'ont aucun effet sur vos yeux.

Vous pouvez absorber de grandes quantités d'UV invisibles sans vous en rendre compte. L'exposition à des niveaux élevés d'ultraviolets - l'éblouissement des champs de neige ou des lampes solaires - peut provoquer la cécité des neiges lorsque la cornée (la partie claire de l'œil) est effectivement brûlée par le soleil. Cette inflammation peut entraîner une perte de vision et rend les yeux douloureusement sensibles à la lumière. Les effets ne durent généralement qu'un jour ou deux, mais avec des UV intenses, il existe un risque de dommages permanents.

Ces effets nocifs sont atténués par le cristallin, qui absorbe les UV et les empêche de pénétrer dans l'œil. Lorsque le cristallin devient opaque en raison d'une cataracte, il peut être retiré chirurgicalement et remplacé par un cristallin artificiel. Même avec le cristallin retiré (une condition connue sous le nom d'aphakie), le patient peut toujours voir, car le cristallin n'est responsable que d'environ 30 % de la puissance de focalisation des yeux.

Cependant, les patients aphaques rapportent que le processus a un effet secondaire inhabituel : ils peuvent voir la lumière ultraviolette. Il n'est normalement pas visible car l'objectif le bloque. Certaines lentilles artificielles sont également transparentes aux UV avec le même effet. Les récepteurs de la lumière bleue dans l'œil peuvent en fait mieux voir l'ultraviolet que le bleu. Le renseignement militaire aurait utilisé ce talent pendant la Seconde Guerre mondiale, recrutant des observateurs aphaques pour surveiller le littoral à la recherche de sous-marins allemands signalant aux agents sur le rivage avec des lampes UV.

Cependant, l'origine de l'histoire s'est avérée difficile à retracer. La vision ultraviolette a été découverte chez les fourmis en 1882. On pensait qu'elle se limitait aux insectes et à certains oiseaux, mais a ensuite été trouvée chez les souris, les lézards et d'autres animaux. Certaines fleurs ont des motifs distinctifs visibles uniquement dans l'ultraviolet, et certains oiseaux ont des couleurs dans leur plumage qui nous sont invisibles mais qui peuvent être importantes pour attirer un partenaire.

D'autres animaux ont des raisons plus exotiques de voir dans l'ultraviolet. Les crécerelles et autres rapaces peuvent errer sur une vaste zone à la recherche de nourriture. D'une grande hauteur, ils doivent identifier les terrains de chasse probables. Les rongeurs marquent leurs courses avec des traînées d'urine qui absorbent les UV, et en 1995, des chercheurs finlandais ont découvert que les crécerelles pouvaient voir ces traînées. Il semble que les oiseaux puissent repérer les zones traversées par de récents sentiers de rongeurs et se concentrer sur elles. Les petits rongeurs tels que les campagnols urinent presque continuellement, de sorte qu'un prédateur pourrait simplement suivre une nouvelle piste pour trouver une proie.

Il semble que nous soyons aveugles aux longueurs d'onde utiles aux animaux, et nous nous attendrions à une raison évolutive. Une suggestion est que sans lentille absorbant les UV, il y aurait des dommages cumulatifs à la rétine, mais les patients aphaques ne semblent pas souffrir sérieusement même après de nombreuses années.

Une autre possibilité est que la suppression des UV nous donne une vision plus nette. En effet, un objectif ne peut focaliser qu'une gamme limitée de couleurs en même temps. L'augmentation de la gamme de longueurs d'onde entraîne une distorsion appelée aberration chromatique, qui sera familière aux personnes possédant des objectifs d'appareil photo bon marché.

L'œil représente un compromis entre la netteté de la mise au point et l'étendue du spectre. A quoi ressemble l'ultraviolet ? Le professeur Stark possède une vision UV car il est aphaque d'un œil et, avec le professeur Karel Tan, a publié des recherches sur l'équivalent visible le plus proche. Sa conclusion est qu'il a l'air d'un bleu blanchâtre ou, pour certaines longueurs d'onde, d'un violet blanchâtre.

Cela semble être dû au fait que les trois types de récepteurs de couleur (rouge, vert et bleu) ont une sensibilité similaire à l'ultraviolet, donc il s'agit d'un mélange des trois - essentiellement blanc, mais légèrement bleu parce que les capteurs bleus sont un peu meilleurs pour capter jusqu'à UV. Notre système sensoriel ne semble pas être conçu pour révéler des couleurs supplémentaires au-delà du violet, bien que d'autres animaux voient les choses différemment.

Une illustration de l'apparition de l'ultraviolet est fournie par le peintre impressionniste Claude Monet. Après une opération de la cataracte en 1923, sa palette de couleurs a considérablement changé après l'opération, il a peint des nénuphars avec plus de bleu qu'avant. C'est peut-être parce qu'après le retrait de la lentille, il pouvait voir la lumière ultraviolette, qui aurait donné une teinte bleue au monde.

Les oiseaux, les abeilles, les professeurs de biologie et les impressionnistes ont peut-être la capacité de voir dans l'ultraviolet, mais il est plus probable que ce soit un signe de chirurgie de la cataracte que de venir d'un autre monde.


Contenu

L'explication normale de la tétrachromatie est que la rétine de l'organisme contient quatre types de récepteurs de lumière de plus haute intensité (appelés cellules coniques chez les vertébrés par opposition aux cellules en bâtonnets, qui sont des récepteurs de lumière de plus faible intensité) avec des spectres d'absorption différents. Cela signifie que l'organisme peut voir des longueurs d'onde au-delà de celles de la vision d'un humain typique, et peut être capable de distinguer des couleurs qui, pour un humain normal, semblent être identiques. Les espèces ayant une vision des couleurs tétrachromatique peuvent avoir un avantage physiologique inconnu sur les espèces rivales. [6]

Poisson Modifier

Le poisson rouge (Carassius auratus auratus) [7] et le poisson zèbre (Danio rerio) [8] sont des exemples de tétrachromates, contenant des cellules coniques sensibles à la lumière rouge, verte, bleue et ultraviolette.

Oiseaux Modifier

Certaines espèces d'oiseaux, comme le diamant mandarin et les columbidés, utilisent la longueur d'onde ultraviolette de 300 à 400 nm spécifique à la vision des couleurs tétrachromatique comme outil lors de la sélection du partenaire et de la recherche de nourriture. [9] Lors de la sélection des partenaires, le plumage ultraviolet et la coloration de la peau montrent un haut niveau de sélection. [10] Un œil d'oiseau typique répondra à des longueurs d'onde d'environ 300 à 700 nm. En termes de fréquence, cela correspond à une bande aux alentours de 430-1000 THz. La plupart des oiseaux ont des rétines avec quatre types spectraux de cellules coniques qui sont censées médier la vision des couleurs tétrachromatique. La vision des couleurs des oiseaux est encore améliorée par le filtrage des gouttelettes d'huile pigmentées situées dans les photorécepteurs. Les gouttelettes d'huile filtrent la lumière incidente avant qu'elle n'atteigne le pigment visuel dans les segments externes des photorécepteurs.

Les quatre types de cônes et la spécialisation des gouttelettes d'huile pigmentées donnent aux oiseaux une meilleure vision des couleurs que celle des humains. [11] [12] Cependant, des recherches plus récentes ont suggéré que la tétrachromatie chez les oiseaux ne fournit aux oiseaux qu'un spectre visuel plus large que celui des humains (les humains ne peuvent pas voir la lumière ultraviolette, 300-400 nm), tandis que la résolution spectrale (la "sensibilité " aux nuances) est similaire. [13]

Insectes Modifier

Les insectes en quête de nourriture peuvent voir les longueurs d'onde que les fleurs réfléchissent (allant de 300 nm à 700 nm [14] [15] ). La pollinisation étant une relation mutualiste, les insectes butineurs et certaines plantes ont coévolué, tous deux augmentant la plage de longueurs d'onde : en perception (pollinisateurs), en réflexion et en variation (couleurs des fleurs). [6] La sélection directionnelle a conduit les plantes à afficher des quantités de plus en plus diverses de variations de couleur s'étendant jusqu'à l'échelle de couleur ultraviolette, attirant ainsi des niveaux plus élevés de pollinisateurs. [6]

Mammifères Modifier

Les souris, qui n'ont normalement que deux pigments coniques, peuvent être modifiées pour exprimer un troisième pigment conique, et semblent démontrer une discrimination chromatique accrue, [16] en argumentant contre certains de ces obstacles, cependant, les affirmations de la publication originale sur la plasticité du nerf optique ont également été contestée. [17]

Renne Modifier

Dans les régions où vivent les rennes, le soleil reste très bas dans le ciel pendant de longues périodes. Certaines parties de l'environnement absorbent la lumière ultraviolette et donc pour les rennes sensibles aux UV, contrastent fortement avec la neige réfléchissant les UV. Ceux-ci incluent l'urine (indiquant des prédateurs ou des concurrents), les lichens (une source de nourriture) et la fourrure (comme possédés par les loups, prédateurs du renne). [18] Bien que les rennes ne possèdent pas d'opsine UV spécifique, des réponses rétiniennes à 330 nm ont été enregistrées, médiées par d'autres opsines. [19] Il a été proposé que les flashs UV sur les lignes électriques soient responsables du fait que les rennes évitent les lignes électriques parce que «. " [20]

Humains Modifier

Les singes (y compris les humains) et les singes de l'Ancien Monde ont normalement trois types de cellules coniques et sont donc des trichromates. Cependant, à de faibles intensités lumineuses, les bâtonnets peuvent contribuer à la vision des couleurs, donnant une petite région de tétrachromatie dans l'espace colorimétrique [21] la sensibilité des bâtonnets humains est maximale à une longueur d'onde bleu-vert.

Chez l'homme, deux gènes de pigment de cellule conique sont présents sur le chromosome X : les gènes classiques d'opsine de type 2 OPN1MW et OPN1MW2. Les personnes ayant deux chromosomes X pourraient posséder plusieurs pigments de cellules coniques, peut-être nés comme des tétrachromates complets qui ont quatre types de cellules coniques fonctionnant simultanément, chaque type ayant un modèle spécifique de réactivité à différentes longueurs d'onde de la lumière dans la gamme du spectre visible. [22] Une étude a suggéré que 15% des femmes dans le monde pourraient avoir le type de quatrième cône dont le pic de sensibilité se situe entre les cônes rouges et verts standard, donnant, théoriquement, une augmentation significative de la différenciation des couleurs. [23] Une autre étude suggère que jusqu'à 50% des femmes et 8% des hommes peuvent avoir quatre photopigments et une discrimination chromatique accrue correspondante par rapport aux trichromates. [24] En 2010, après vingt ans d'étude de femmes avec quatre types de cônes (tétrachromates non fonctionnels), le neuroscientifique Dr Gabriele Jordan a identifié une femme (sujet cDa29) qui pouvait détecter une plus grande variété de couleurs que les trichromates, correspondant à un tétrachromate fonctionnel (ou vrai tétrachromate). [25] [26] [27] [28]

La variation des gènes des pigments des cônes est répandue dans la plupart des populations humaines, mais la tétrachromatie la plus répandue et la plus prononcée proviendrait de femmes porteuses d'anomalies majeures du pigment rouge/vert, généralement classées comme des formes de « daltonisme » (protanomalie ou deutéranomalie). La base biologique de ce phénomène est l'inactivation X des allèles hétérozygotes pour les gènes des pigments rétiniens, qui est le même mécanisme qui donne à la majorité des singes femelles du nouveau monde une vision trichromatique. [29]

Chez l'homme, le traitement visuel préliminaire se produit dans les neurones de la rétine. On ne sait pas comment ces nerfs réagiraient à un nouveau canal de couleur, c'est-à-dire s'ils pourraient le gérer séparément ou simplement le combiner avec un canal existant. L'information visuelle quitte l'œil par le nerf optique, on ne sait pas si le nerf optique a la capacité disponible pour gérer un nouveau canal de couleur. Une variété de traitements d'image finale a lieu dans le cerveau, on ne sait pas comment les différentes zones du cerveau réagiraient si un nouveau canal de couleur leur était présenté.

Les humains ne peuvent pas voir la lumière ultraviolette directement parce que le cristallin de l'œil bloque la plupart de la lumière dans la plage de longueurs d'onde de 300 à 400 nm [ pertinent? ] les longueurs d'onde plus courtes sont bloquées par la cornée. [30] Les cellules photoréceptrices de la rétine sont sensibles à la lumière ultraviolette proche, et les personnes dépourvues de lentille (une condition connue sous le nom d'aphakie) voient la lumière ultraviolette proche (jusqu'à 300 nm) sous forme de bleu blanchâtre, ou pour certaines longueurs d'onde, violet blanchâtre, probablement parce que les trois types de cônes sont à peu près également sensibles à la lumière ultraviolette, cependant, les cellules à cône bleu sont légèrement plus sensibles. [31]

La tétrachromatie peut également améliorer la vision dans la pénombre ou lorsque l'on regarde un écran. [27]


Comment certains animaux peuvent-ils voir la lumière ultraviolette ou infrarouge ? - La biologie

J'ai parlé avec mon colocataire (il est biologiste) hier soir des animaux qui peuvent voir la lumière en dehors du spectre visible. Une chose que mon colocataire m'a dit, c'est que beaucoup d'animaux qui peuvent voir la lumière ultraviolette sont de petits animaux, comme les insectes. Les plus gros animaux semblent ne voir que la lumière visible. Il se demande si cela a quelque chose à voir avec la taille des animaux. Comme vous le savez peut-être, la lumière ultraviolette a une longueur d'onde plus courte que la lumière visible. Mon colocataire pense que les petits animaux sont peut-être mieux adaptés pour voir des longueurs d'onde de lumière plus petites parce que leurs yeux sont plus petits. Nous ne savons pas s'il y a du vrai à cela, alors vous voudrez peut-être faire des recherches sur cette hypothèse. Fait intéressant, mon colocataire ne connaissait aucun animal au sommet de sa tête qui puisse voir l'infrarouge (comme vous l'avez mentionné). Le seul exemple qu'il connaisse est celui des varans, qui peuvent détecter la chaleur (possible en détectant la lumière infrarouge). Vous voudrez peut-être examiner ces animaux pour plus d'informations.

Je suppose que j'ai écrit pas mal de choses et que je n'ai pas vraiment répondu à votre question. Fondamentalement, la raison de la capacité différente de voir différentes longueurs d'onde de la lumière est liée à l'évolution. Supposons qu'une espèce d'insecte ne puisse voir que la lumière visible, mais qu'une mutation permette à ses enfants de voir la lumière ultraviolette. Si cette capacité aidait les enfants à se reproduire (peut-être en leur permettant de mieux trouver des fleurs comestibles), vous auriez bientôt une nouvelle espèce capable de voir la lumière ultraviolette.

La mutation dont j'ai parlé impliquerait un changement dans les cellules des yeux. Il y a certaines cellules dans les yeux qui fonctionnent comme des détecteurs de lumière. Si une mutation génétique s'est produite qui a changé ces cellules, leur permettant de voir la lumière UV, alors vous avez la première étape vers une nouvelle espèce. Vous avez non seulement besoin d'une mutation, mais il doit également y avoir un certain avantage à pouvoir voir la lumière UV, si cette capacité doit être transmise à suffisamment de progéniture pour que la capacité persiste. Les humains ne peuvent pas voir la lumière UV parce que (1) il n'y avait pas de mutation (peu probable) ou (2) la capacité de voir la lumière UV n'offrait aucun grand avantage aux "mutants" qui avaient cette capacité.

Pour une introduction à la physique de la vue, vous pouvez consulter le chapitre 36 de "The Feynman Lectures on Physics, Vol I". ce chapitre est une exception. Il a plus de 25 ans, mais je pense que la plupart des données scientifiques sont toujours valables.

Près de 4 milliards d'années d'histoire de l'évolution sont encapsulées dans le système nerveux de l'homo sapiens et de nombreux autres animaux et plantes. Avoir des capteurs sensibles aux rayons X serait un terrible gaspillage pour une créature vivant au fond d'un océan d'air. De même, les systèmes photosynthétiques qui fabriquent du carburant à partir de la lumière des étoiles sont optimisés pour fonctionner à environ 450 à 500 nm car il s'agit de la longueur d'onde de rayonnement dominante du Soleil. Peut-être que sur une planète en orbite autour d'une étoile légèrement plus brillante, les formes de vie seraient moins sensibles à la lumière infrarouge et rouge et plus dans la partie violette et peut-être même UV du spectre.
En bref, la meilleure façon de comprendre le système nerveux et les "détecteurs avec lesquels les primates se promènent (et je ne veux pas dire les baladeurs sony) est de replacer la question dans le contexte évolutif. un prisme des plus EFFICACES pour séparer le bon grain de l'ivraie. les formes de vie représentent un contre-courant dans la marche inexorable vers le désordre et l'entropie. de tels systèmes ont appris à être parfaitement adaptés à leur environnement. Les serpents qui chassent les rongeurs la nuit ont de bien meilleurs capteurs infrarouges que les humains. ils en ont besoin, nous n'en avons pas !! une partie du cerveau est mieux développée, de même que l'odorat, plus importante pour les autres organismes pour leur SURVIE.

Nos yeux sont un produit complexe de l'évolution et de la biologie. Le Soleil émet un maximum d'énergie dans la bande du spectre électromagnétique que nous appelons la lumière blanche, "visible". La sélection naturelle au cours de l'évolution a maximisé notre capacité à utiliser ce type d'énergie électromagnétique en sélectionnant un certain mélange de physiologie (bâtonnets et cônes) qui était généralement réussi pour les gens dans le passé (avec des modes de vie très différents du nôtre aujourd'hui). À en juger par les résultats (nos yeux aujourd'hui), nous pouvons deviner qu'à un moment donné dans le passé, une vision binoculaire nette des couleurs était plus précieuse pour un bipède omnivore (c'est nous) que, disons, une vision en noir et blanc sur une partie plus large. du spectre. Voici une question pour vous : les humains sont généralement éveillés pendant la journée et nos yeux sont optimisés pour la lumière du soleil visible. Les animaux nocturnes sont éveillés la nuit lorsqu'il n'y a pas de soleil et seulement une lumière occasionnelle de la Lune (souvent ne projetant que des ombres noires/blanches). Si je vous dis que la nuit, l'un des types d'énergie les plus abondants est le rayonnement thermique émis par les objets refroidissants (comme les plantes, les rochers, les personnes, les vers, etc.), quel genre d'yeux un animal nocturne devrait-il avoir ?

La réponse n'a rien à voir avec le cerveau, mais plutôt avec l'arrière de l'œil, où la lumière est détectée par les cellules « bâtonnets » et « cônes ». Chaque cellule ne peut voir que certaines couleurs de lumière, et les humains semblent n'avoir développé que des cellules qui ne peuvent voir que la partie "visible" du spectre. De nombreux poissons d'eau profonde ne peuvent pas voir la lumière rouge car seules la lumière bleue et verte pénètre dans leur profondeur. donc leur idée d'un spectre visible est le vert, le bleu et le violet.

Ce qui soulève la question : pourquoi pensez-vous que les humains, et les primates à partir desquels nous nous sommes développés, se sont adaptés pour voir la lumière rouge, orange, jaune, verte, bleue et violette mieux que l'infrarouge ? Pensez-vous que les singes préfèrent chasser la nuit ou le jour ?

La différence n'est pas tant dans le cerveau que dans les yeux. Les cellules de la rétine (gaine interne du globe oculaire) sont sensibles à une certaine gamme de longueurs d'onde du spectre électromagnétique. Cette longueur d'onde est une propriété de la lumière qui est liée à la couleur de la lumière, et au fait que la lumière soit visible, infrarouge ou ultraviolette. Le processus de détection de la lumière se déroule comme suit : lorsque la lumière arrive à l'œil, elle est absorbée par certaines molécules présentes dans ces cellules de votre rétine. Ces molécules subissent alors des changements, et le résultat est une excitation des nerfs optiques, qui relient l'œil à une partie du cerveau qui se trouve à l'arrière de la tête, où il est traité. La partie du spectre électromagnétique que nous pouvons voir ne dépend pas de ce que le cerveau peut traiter, mais des longueurs d'onde (couleurs) de la lumière auxquelles les cellules de votre rétine sont sensibles, et cela dépend à son tour des molécules absorbant la lumière présentes. dans ces cellules.

Voici deux autres informations intéressantes sur la vision :

+ Tous les animaux ne peuvent pas voir "en couleur". En fait, dans la rétine ou l'œil humain, il existe deux types de cellules, l'une détecte l'intensité de la lumière, nous permettant de voir "en noir et blanc", et l'autre est chargée de nous faire distinguer les différentes couleurs. Les espèces animales qui ne possèdent pas le deuxième type de cellules sont donc daltoniennes. Comme anecdote intéressante, les taureaux sont daltoniens, donc le fait que, dans une corrida, le taureau soit attiré par la cape rouge, ou en général, que les taureaux soient attirés par des objets de couleur rouge, n'est pas vrai. Ce qui les attire, c'est le mouvement, et c'est le mouvement que le torero donne à la cape qui fait que le taureau fonce, pas sa couleur.
+ La propriété de la vision qui dépend du processus cérébral est cependant la tridimensionnalité. La plupart des animaux ne voient qu'en deux dimensions, mais les humains voient en 3-D. Cela est possible en raison de l'angle légèrement différent avec lequel vos deux yeux voient les objets, le cerveau traite ensuite ces différences nous permettant de percevoir des sensations telles que la profondeur, la distance, le volume, etc. Cette propriété est utilisée sur les livres 3D, dans lesquels des taches apparemment insignifiantes sur une page prennent du volume et "grandissent" devant vos yeux pour vous donner une sensation complète de trois dimensions. Les taches sont réparties autour de la page de telle sorte que, lorsqu'on les regarde à la bonne distance, le cerveau produit cette sensation de volume et de profondeur.

Salut les enquêteurs. Vos questions montrent que vous savez certaines choses importantes sur le système. D'une part, vous savez que pour que nous "voyions" quelque chose, nos yeux doivent capter l'information et l'envoyer à notre cerveau. Ensuite, le cerveau lui-même doit donner un sens au message. Dans ce cas, la raison pour laquelle nous ne pouvons voir qu'une partie du spectre est que nous n'avons pas tous les capteurs possibles dans nos yeux.

Nous ne « voyons » pas l'infrarouge, mais nous le ressentons comme de la chaleur. Certains serpents, comme les pythons, ont des organes spéciaux pour détecter la chaleur. (Pourquoi pensez-vous qu'ils en ont ? Le type de proie qu'ils mangent est-il important pour savoir s'ils peuvent les utiliser ?)

Nous n'avons pas non plus de récepteurs ultraviolets. Bees have them, so flowers that use bees as pollinators often have markings that bees can see and we can't. (Why should flowers "advertise" to bees?)

So why don't we have all of the possible sensors? For one thing, there are many tradeoffs in building something if your resources are limited. If you go to your favorite restaurant and only have a little money, you have to order only the most important food and skip the less important things. This is an example of making a tradeoff. Night vision (which requires receptors called rods) is important to cats, so they give up color vision (which uses receptors called cones). Having no color receptors allows them to have more night vision receptors.

Animals that had every possible sensor would be very expensive for their parents to produce. Since energy and nutrients are almost always in short supply, they might not be able to make any offspring at all. They certainly couldn't make as many as a parent that only gave each offspring the essentials. Over time, then, the offspring with all the extras would disappear, and the ones with the essentials would be more common. Of course, parents don't really "choose". The map for their offspring is encoded in their genes.

Why do we have the receptors we do have instead of having great night vision, visual UV receptors, and infrared receptors?

Basically vision (or more generally stated light perception) in any organism is accomplished via one or more compounds that have evolved to detect light. The visual compound in human eyes is called opsin (sometimes also called rhodopsin for rods). These compounds, also generally called pigments work such that when light strikes opsin it causes a physical change in the shape of the compound which works to activate opsin. Activated opsin causes a whole sequence of events to occur known as second messenger events. The eventual result is that there is a change in the flow of ions across the photoreceptor cell membranes and this signals the cell that light has been perceived. Opsins in humans are specifically designed to detect light of specific wavelenghts. Rhodopsin (the opsin responsible for dim light vision) has a maximum sensitivity at 510nm which is blue-green light. Humans also have cone vision or color vision. We have 3 different opsins to see red, blue and green light. The "blue" opsi n
is very specifically designed to have a max sensitivity to light of 455nm, the "green" opsin is very specifically designed to have a max sensitivity to light of 530nm, and the "red" opsin is very specifically designed to have a max sensitivity to light of 625nm. The max sensitivity means that only light of that wavelength or close to it has the energy necessary to cause that opsin to change its physical structure and thus induce the cell that houses the opsin to "detect the light". So it's all in the compound that initially absorbs the light energy. It doesn't actually have anything to do with differences in the brains of different organisms. Some deepsea fish can see far red/infrared light. This is because they have a compound like our opsins that physically change their structure when light of that long wavelength strikes it.[There is a good website about this see: http://lifesci.ucsb.edu/

biolum/organism/dragon.html] The difference does not lie in their visual processing centers in their brains. Il y a
certain shrimp which are sensitive to UV radiation, and again it is due to the presence of a certain compound in the shrimps eyes (specifically in the retina) that allows them to be sensitive to this part of the electromagnetic spectrum. If a scientist wants to find out what part of the electromagnetic spectrum that a particular organisms is sensitive to, they would take the retina from that organisms eye and run a pigment analysis. Pigment analysis is done by shining light of different wavelengths onto the retina sample and looking for wavelengths that are absorbed by the retina versus wavelengths that pass through without being absorbed. The wavelengths that are absorbed will tell the scientist which wavelengths the organism sees. What wavelengths do plants "see"? What compounds do they use to do this?

The "visible portion" of the spectrum provides sharp boundaries for objects, so we can tell how large the object is, where it is, what shape it is, and see specific details: such as the eyes and teeth and head position of a person or an animal. No other portion of the spectrum provides sharp details. Suppose, on the contrary, our eyes could see only infrared: All shapes would appear " fuzzy" or " wavy" without definite boundaries, and without specific information about the details of the object. Suppose our eyes could only see x-rays: we couldn't see some portions of objects at all: For example we could see the bone of an arm but not the whole arm, etc etc. I could extend this discussion to any other part of the electromagnetic spectrum:

So, on the evolution scale, it was advantageous for humans to see distinct boundaries and specific details in sharp focus rather than in fuzzy or wavy form or not all, for the "fight or flight", for a meal or a tool or a weapon. If we could NOT see the specifics of those objects, we might not survive. So our eyes "needed" to see the specific details, and the only spectrum-segment that provides such details is the segment that we actually evolved to be able to see.


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Stars are not lasers. Stars emit energy based on their surface temperature, in rough accordance with expected blackbody emissions from an object of that temperature. You can see on the graph above the emission magnitude (in log scale on the y-axis) for different wavelengths (x-axis). These wavelengths are a small pieces of the overall spectrum, but you can see how all stars emit at all frequencies.

Also note that the white and blue giant stars (in the 10000 K temperature range) emit more light at all wavelengths, often by orders of magnitude, than cooler F and G stars like our sun (with its surface temp of 5777 K).

In your example, a 'UV' star would in the 10000 K range, with lots of emitted energy in the 'UV' range as you can see on the graph. An 'IR' star would be cool M-type red dwarf like the 3000 K line, where peak radiance is in the IR range.

The important thing to note, is that if a planet received radiation from both stars, there would still be a great deal of visible light that the planet received. Both visible spectrum 'eyes' and photosynthesis would be viable on such a planet.

Its also important to note that the graph is on a log scale. There is no IR peak in combined magnitude the hotter 10000 K star will be so much more powerful as to overwhelm the lesser star. There is no reason to specifically develop sensors for IR, since there will be more energy in the visible spectrum, and even more still in UV.

Overall, despite having two stars with different spectral peaks outside the visible range, you can still use the standard visible light range on your planet.


Want ultraviolet vision? You're going to need smaller eyes.

Unlike humans and most other mammals, birds can see ultraviolet light. But not all avian eyes are created equal, according to new research. Apparently, birds with smaller eyes are better able to perceive the UV spectrum.

Many animals can see ultraviolet light, including some amphibians, reptiles and fish. Even a few select mammals can see UV light, such as rats , bats and, surprisingly, reindeer . In general, this ability helps animals attract mates, find food and detect predators.

Reindeer are the only mammals that can see ultraviolet light

There's a reason that certain wavelengths are known as "visible" light, because those are the…

In the 1970s, scientists first learned that birds also see ultraviolet light, when they discovered UV-sensitive photoreceptors in the retina of certain birds. "[The researchers] found those receptors and saw certain behavioral responses to ultraviolet light," explained Olle Lind, a biologist at Lund University in Sweden. Today, scientists don't even need to look at an animal's eyes to see if it has the photoreceptors necessary to see UV light — they can figure it out by looking at the genome .

But possessing UV-sensitive photoreceptors is only half the equation. "If you want to see something, you have to get the light through the eye and to the retina," Lind told io9. That is to say, even if you have the right receptors, you will only see UV light if your ocular media — which consists of the cornea, aqueous humour, lens and vitreous humour — is transparent to the light. Your UV vision will be dampened if parts of your eyes are absorbing or scattering some of the UV light before it gets to your retina.


UV Light Detection

The secret behind the feline vision "superpower" is ultraviolet light (UV) detection. A new paper, published in the Proceedings of the Royal Society B, found that cats, dogs and certain other animals see this form of light that is usually invisible to humans.

"There are many examples of things that reflect UV, which UV sensitive animals could see that humans can't," co-author Ronald Douglas told Nouvelles de la découverte. "Examples are patterns on flowers that indicate where nectar is, urine trails that lead to prey, and reindeer could see polar bears as snow reflects UV, but white fur does not."

A reindeer, a cat and a dog could therefore probably see a white-furred animal, such as a bunny, hopping through a snow blizzard, while most people would just see a blur of all white.

Douglas, a professor of biology at City University London specializing in the visual system, and co-author Glen Jeffery, a professor of neuroscience at University College London, determined that cats, dogs, rodents, hedgehogs, bats, ferrets and okapis all detect substantial levels of UV.

"It has been known for nearly a hundred years that many invertebrates, such as bees , see UV," Douglas said, adding that birds, fish, and some reptiles and amphibians were added to the list in more recent decades.

This is how sunscreen looks to birds and bees

That's how you look if you are pale and take care of your skin. These are two pictures of the same

"However," he added, "it was assumed that most mammals do not see UV because they have no visual pigment maximally sensitive in the UV and (instead possess) lenses like those of man, that prevent UV reaching the retina."


Cats and Dogs May See in Ultraviolet

A house cat's bizarre antics may be more than just feline folly. The kitty may be seeing things that human eyes can't.

Unlike humans, many animals see in ultraviolet, and a study now suggests that cats, dogs and other mammals can, too. Knowing these animals see things invisible to humans could shed some light on the animals' behavior, the researchers say.

"Nobody ever thought these animals could see in ultraviolet, but in fact, they do," said study leader Ron Douglas, a biologist at City University London, in England.

Light is made up of a spectrum of colors. Visible light (that humans can see) spans from red to violet, and beyond the visible lie ultraviolet wavelengths. Many animals are known to have UV-vision, including insects (such as bees), birds, fish, some amphibians and reptiles, and a handful of mammals (such as some mice, rats, moles, marsupials and bats). [Images: See the World Through Cats' Eyes]

Seeing in ultraviolet

The lens of the human eye blocks ultraviolet light, but in animals with UV-transparent lenses, ultraviolet light reaches the retina, which converts the light into nerve signals that travel to the brain where the visual system perceives them.

Even in animals whose retinas aren't very sensitive to UV light, some of the light is still absorbed. (In fact, humans who have had their eye lenses removed, such as in cataract surgery, without being replaced by ultraviolet-blocking lenses report being able to see in the ultraviolet.)

In this study, the researchers obtained eyes from a smorgasbord of mammals &mdash everything from hedgehogs to red pandas to macaque monkeys &mdash who had died or were killed, donated by zoos, veterinarians, slaughterhouses and science labs. The scientists measured how much light got through the lens of each animal's eye to its retina.

The team found that many of the animals, including hedgehogs, dogs, cats, ferrets and okapis (relatives of giraffes that live in the central African rainforest), have lenses that allow some ultraviolet light through, suggesting these animals may see in the ultraviolet.

This begs the question, what purpose does ultraviolet vision serve?

"The question is only being asked because humans can't see it," Douglas told Live Science, adding that nobody asks why humans see other colors.

Nevertheless, ultraviolet vision does serve several purposes. Bees and other insects use it to see colors or patterns on plants that can direct them to nectar. Rodents use it to follow urine trails. And reindeer may use ultraviolet light to see polar bears, which, in visible light, blend in with the snow.

Why block UV?

The better question, Douglas said, is why human eyes block out ultraviolet light. One possibility is that ultraviolet light damages the retina, just as it damages the skin over time. But many long-lived animals that are active during the day, such as reindeer, have ultraviolet vision, and "their eyes don't fall apart," Douglas said. [What If Humans Had Eagle Vision?]

A more likely explanation for why human eyes filter out ultraviolet light is to improve visual acuity. Skiers wear yellow goggles that block UV light specifically for this reason. The researchers looked at the animals that blocked the most ultraviolet light, and found these were the same animals with the highest-resolution vision.

Humans are good at seeing detail, because they have a high density of color-sensitive cells, or cones, in their retinas, which produce high-quality images with just a small amount of light. By contrast, nocturnal animals have eyes that let in as much light as possible, including ultraviolet light, though it may not serve any special purpose.

Ultimately, knowing that many animals have ultraviolet vision could provide a deeper understanding of why they behave the way they do. Or maybe your cat really is just crazy.


Voir la vidéo: kuinka eläin sanoo? (Mai 2022).