Adakah Warna Hanya Ilusi yang Otak Kita Buat?

Penglihatan warna adalah keupayaan untuk membezakan panjang gelombang radiasi elektromagnetik yang berbeza. Penglihatan warna bergantung pada mekanisme persepsi otak yang memperlakukan cahaya dengan panjang gelombang yang berbeza sebagai rangsangan visual yang berbeza (mis., Warna). Fotoreseptor tidak sensitif warna biasa (batang di mata manusia) hanya bertindak balas terhadap kehadiran atau ketiadaan cahaya dan tidak membezakan antara panjang gelombang tertentu.

Kita boleh berpendapat bahawa warna tidak nyata - mereka "disintesis" oleh otak kita untuk membezakan cahaya dengan panjang gelombang yang berbeza. Walaupun batang memberi kita kemampuan untuk mengesan kehadiran dan intensiti cahaya (dan dengan itu membolehkan otak kita membina gambaran tentang dunia di sekitar kita), pengesanan spesifik panjang gelombang yang berbeza melalui saluran bebas memberikan pandangan kita tentang dunia dengan resolusi tinggi tambahan. Contohnya, warna merah dan hijau kelihatan seperti warna abu-abu yang hampir sama dalam foto hitam putih.

Seekor binatang dengan penglihatan hitam dan putih sahaja tidak akan dapat membezakan antara, katakanlah, epal hijau dan merah, dan tidak akan tahu mana yang lebih enak sebelum mencuba keduanya berdasarkan warna. Ahli biologi evolusi percaya bahawa nenek moyang manusia mengembangkan penglihatan warna untuk memudahkan pengenalpastian buah masak, yang jelas akan memberikan kelebihan dalam dunia semula jadi yang kompetitif.

Mengapa panjang gelombang tertentu dipasangkan dengan warna tertentu tetap menjadi misteri. Secara teknikal, warna adalah ilusi yang diciptakan oleh otak kita. Oleh itu, tidak jelas jika haiwan lain melihat warna dengan cara yang sama seperti kita melihatnya. Kemungkinan, kerana sejarah evolusi bersama, vertebrata lain melihat dunia berwarna sama dengan bagaimana kita melihatnya. Tetapi penglihatan warna cukup umum di seluruh kerajaan binatang: serangga, arachnid, dan cephalopoda dapat membezakan warna.

Apa jenis warna yang dilihat haiwan ini?

Penglihatan warna manusia bergantung pada tiga fotoreseptor yang mengesan warna primer - merah, hijau, dan biru. Namun, beberapa orang kekurangan fotoreseptor merah (mereka adalah "bichromates") atau mempunyai fotoreseptor tambahan yang dapat mengesan di antara warna merah dan hijau ("tetrakromat"). Jelas sekali, hanya mempunyai 3 fotoreseptor tidak membatasi kemampuan kita untuk membezakan warna lain.

Setiap fotoreseptor dapat menyerap jarak cahaya yang agak luas. Untuk membezakan warna tertentu, otak membandingkan dan menganalisis kuantitatif data dari ketiga-tiga fotoreseptor. Dan otak kita berjaya melakukannya - beberapa kajian menunjukkan bahawa kita dapat membezakan warna yang sesuai dengan perbezaan panjang gelombang hanya 1 nanometer.

Skema ini berfungsi dengan cara yang sama pada kebanyakan haiwan vertebrata yang lebih tinggi yang mempunyai penglihatan warna. Walaupun kemampuan untuk membezakan antara warna tertentu berbeza secara signifikan antara spesies, dengan manusia mempunyai salah satu kemampuan membezakan warna terbaik.

Walau bagaimanapun, invertebrata yang telah mengembangkan penglihatan warna (dan penglihatan secara umum) sepenuhnya bebas dari kita menunjukkan pendekatan yang sangat berbeza untuk pengesanan dan pemprosesan warna. Haiwan ini boleh mempunyai sejumlah besar reseptor warna. Udang belalang, misalnya, mempunyai 12 jenis fotoreseptor. Rama-rama bluebottle biasa mempunyai lebih banyak lagi - 15 reseptor.

Adakah ini bermaksud bahawa haiwan ini dapat melihat warna tambahan yang tidak dapat kita bayangkan? Mungkin ya. Sebilangan penerima cahaya mereka beroperasi di kawasan spektrum cahaya yang agak sempit. Sebagai contoh, mereka boleh mempunyai 4-5 fotoreseptor sensitif di kawasan hijau spektrum visual. Ini bermaksud bahawa untuk haiwan ini warna hijau yang berbeza mungkin kelihatan berbeza seperti warna biru dan merah yang muncul di mata kita! Sekali lagi, kelebihan evolusi penyesuaian seperti itu jelas bagi haiwan yang tinggal di antara pokok dan rumput di mana kebanyakan objek, seperti yang kita lihat, diwarnai dengan pelbagai warna hijau.

Para penyelidik cuba menguji apakah satu set reseptor visual yang lebih rumit memberikan kelebihan untuk haiwan ketika membezakan antara warna utama. Hasil kajian menunjukkan bahawa ini tidak semestinya berlaku, paling tidak untuk udang belalang. Walaupun pelbagai reseptor yang mengesankan mengesan cahaya di bahagian spektrum elektromagnetik yang jauh lebih luas daripada manusia, kemampuan udang untuk membezakan antara warna yang hebat berbanding kita. Walau bagaimanapun, mereka menentukan warna dengan cepat. Ini mungkin lebih penting untuk tujuan praktikal, kerana udang belalang adalah pemangsa. Sebilangan besar alat penerima cahaya membolehkan pengaktifan cepat pada panjang gelombang cahaya tertentu dan dengan demikian menyampaikan terus ke otak panjang gelombang tertentu yang dikesan. Sebagai perbandingan, manusia harus menilai dan mengukur isyarat dari ketiga-tiga fotoreseptor untuk memutuskan warna tertentu. Ini memerlukan lebih banyak masa dan tenaga.

Selain menggunakan sebilangan besar fotoreseptor untuk merasakan cahaya panjang gelombang tertentu, beberapa haiwan dapat mengesan cahaya yang tidak dapat dilihat oleh manusia. Sebagai contoh, banyak burung dan serangga dapat melihat di bahagian UV spektrum. Bumblebees, misalnya, mempunyai tiga fotoreseptor yang menyerap di kawasan UV, biru, dan hijau spektrum. Ini menjadikan mereka trikromat, seperti manusia, tetapi dengan kepekaan spektrum beralih ke hujung spektrum biru. Keupayaan untuk mengesan cahaya UV menjelaskan mengapa sebilangan bunga mempunyai corak yang dapat dilihat hanya di bahagian spektrum ini. Corak ini menarik serangga pendebungaan, yang memiliki kemampuan untuk melihat di kawasan spektrum ini.

Sejumlah haiwan dapat mengesan cahaya inframerah (radiasi panjang gelombang panjang) yang dipancarkan oleh objek dan badan yang dipanaskan. Keupayaan ini memudahkan pemburuan ular yang biasanya mencari mangsa berdarah panas kecil. Oleh itu, melihatnya melalui IR mengesan reseptor adalah alat yang bagus untuk reptilia bergerak perlahan. Fotoreseptor yang sensitif terhadap sinaran IR pada ular tidak terletak di mata mereka tetapi di "lubang organ" yang terletak di antara mata dan lubang hidung. Hasilnya masih sama: ular dapat mewarnai objek mengikut suhu permukaannya.

Seperti yang ditunjukkan oleh artikel ringkas ini, kita manusia dapat melihat dan menganalisis hanya sebahagian kecil maklumat visual yang ada pada makhluk lain. Lain kali apabila anda melihat lalat yang rendah hati, fikirkan betapa bezanya ia melihat perkara yang sama yang anda berdua lihat!

RUJUKAN

Skorupski P, Chittka L (2010) Sensitiviti Spektral Fotoreseptor di Bumblebee, Bombus tidak sabar (Hymenoptera: Apidae). PLOS SATU 5 (8): e12049. doi: 10.1371 / jurnal.pone.0012049

Thoen HH, How MJ, Chiou TH, Marshall J. (2014) Bentuk penglihatan warna yang berbeza dalam udang belalang. Sains 343 (6169): 411-3. doi: 10.1126 / sains.1245824

Chen P-J, Awata H, Matsushita A, Yang E-C dan Arikawa K (2016) Kekayaan Spektral Ekstrim di Mata Kupu-kupu Bluebottle Umum, Graphium sarpedon. Depan. Ecol. Evol. 4:18. doi: 10.3389 / fevo.2016.00018

Arikawa, K., Iwanaga, T., Wakakuwa, M., & Kinoshita, M. (2017) Ungkapan Temporal Unik dari Opsin Panjang Gelombang Berganda dalam Membangunkan Mata Rama-rama. Sempadan dalam Litar Neural, 11, 96. doi: 10.3389 / fncir.2017.00096

Artikel tetamu ini pada mulanya muncul di blog kesihatan dan sains yang memenangi anugerah dan komuniti bertema otak, BrainBlogger: How the Brain Perceives Colors?