Как видят крысы?
Как такие маленькие животные ориентируются в таком большом мире?
Мы (люди) привыкли всегда и во всем полагаться на свое зрение и если с ним возникают какие-то проблемы, мы начинаем испытывать некий дискомфорт, который по силе своей пропорционален ухудшению нашего зрения. У нас и у крыс идентичная анатомическая структура органа зрения, но зрительное восприятие у нас существенно различается.
Хотя крысята открывают свои глазки к 14-му дню жизни (этот факт можно использовать для определения возраста крысят, если неизвестна точная дата их рождения), но любой заводчик вам скажет, что и до открытия глаз совсем еще юные крысята прекрасно ориентируются в своем жилище, быстро находят свою маму, а так же с удовольствием копошатся в миске с кормом. И эти способности становятся не на много лучше после открытия глаз. Из этого можно сделать вывод, что крысы практически с самого своего рождения не настолько зависят от своего зрения, как зависим от него мы.
Органом зрения крысы, подобно всем млекопитающим, является глаз, состоящий из глазного яблока, в котором располагается рецепторный аппарат зрительного анализатора и вспомогательных органов глаза.
Глазное яблоко — bulbus oculi — представляет собой тело, приближающееся по форме к чуть сдавленному шару в переднезаднем направлении. В состав глазного яблока входят три оболочки: фиброзная. сосудистая и внутренняя, хрусталик, стекловидная камера и водянистая влага передней и задней камер.
Фиброзная оболочка глазного яблока — tun. fibrosa bulbi — является соединительнотканной замкнутой наружной капсулой, придающей глазному яблоку форму и выполняющей защитную функцию. Медиальные 2/3 оболочки составляет склера, латеральная треть представлена прозрачной частью — роговицей.
Склера — sclera, иногда называется белочной оболочкой глаза, представляет собой непрозрачный голубовато-белый защитный слой, состоящий из плотной фиброзной соединительной ткани.
Роговица — cornea — плотная, бессосудистая, прозрачная передняя часть фиброзной оболочки глазного яблока, по краям при переходе в склеру утрачивает прозрачность, имеет бОльшую кривизну, чем склера.
Сосудистая оболочка глазного яблока — tun. vasculosa bulbi — слой соединительной ткани, прилежит изнутри к фиброзной оболочке; содержит густую сеть кровеносных сосудов, большое количество пигментных клеток и гладкие мышечные клетки. Состоит из собственной сосудистой оболочки, ресничного тела и радужки.
Ресничное тело — corp. ciliare, иногда называется цилиарным телом, является толстой кольцевой частью сосудистой оболочки глазного яблока, расположенной между собственно сосудистой оболочкой и радужкой. В ресничном теле размещается кольцо гладких мышечных волокон — ресничная мышца — m. ciliaris, функцией которой является аккомодация хрусталика; этот процесс у крысы почти отсутствует.
Радужка — iris — часто называется радужной оболочкой, представляет собой переднюю часть сосудистой оболочки глазного яблока, расположенную впереди хрусталика и разделяющую переднюю и заднюю камеры глаза; содержит циркулярно и радиально расположенные гладкие мышцы, сокращение которых изменяют диаметр отверстия зрачка и регулирует количество света, поступающего в глазное дно.
Внутренняя оболочка глазного яблока — tun. interna bulbi, иногда называется чувствительной оболочкой, является внутренней выстилкой глазного яблока; включает сетчатку с пигментным эпителием и кровеносные сосуды сетчатки.
Сетчатка — retina, часто называется сетчатой оболочкой, представляет собой внутреннюю оболочку глазного яблока, содержащую фотосенсорные клетки и являющуюся периферической частью зрительного анализатора. Задняя часть внутренней поверхности глазного яблока, видимая при офтальмоскопии (метод изучения состояния сетчатки, сосудистой оболочки и диска зрительного нерва), называется глазным дном — fundus oculi. Дно дает яркий розово — белый рефлекс. У млекопитающих на глазном дне расположен диск зрительного нерва— discus n. optici, называемый также соском зрительного нерва, или слепым пятном (пятном Мариотти)- macula cecum, кнаружи от него находится пятно — macula — часто называемое желтым пятном — macula lutea, являющееся наиболее чувствительным участком сетчатки. У крысы на глазном дне не видно диска и пятна.
Стекловидная камера глазного яблока — camera vitrea bulbi — относительно небольшое пространство, расположенное кзади от хрусталика и ресничного тела и заполненное стекловидным телом — corp. vitreum — прозрачной желеобразной массой, покрытой оболочкой — стекловидной мембраной — membrana vitrea — и пронизанной сетью нежных волоконец. В передней части стекловидного тела есть углубление, где располагается хрусталик.
Хрусталик — lens — большое двояковыпуклое прозрачное тело изменяемой кривизны, расположенное внутри глазного яблока позади радужной оболочки, часть оптической системы глаза — фокусирует свет на сетчатку. На разрезе имеет почти сферическую форму и занимает почти 2/3 внутриглазной полости.
Что же видят крысы?
Цветовое зрение
Сетчатки человека и крысы имеют два типа фоторецепторов: колбочки -чувствительны к яркому свету и цвету, и палочки — ответственны за восприятие в условиях пониженного освещения (отвечают за ночное зрение). Однако сетчатки человека и крысы различаются по типам и количеству колбочек в сетчатке, что влияет на цветное зрение.
Цветовое зрение в сетчатке: у людей есть три типа колбочек в структуре сетчатки (S-типа чувствительны в фиолетово-синей (S от англ. Short — коротковолновый спектр), M-типа — в зелено-желтой (M от англ. Medium — средневолновый), и L-типа — в желто-красной (L от англ. Long — длинноволновый). Благодаря этому у нас «трихроматическое» зрение, что (еще плюс палочки, чувствительные к изумрудно-зелёной части спектра) даёт человеку цветное зрение.
У крыс есть только два типа колбочек (так называемое «дихроматическое» зрение): S-типа чувствительны в фиолетово-синей (S от англ. Short — коротковолновый спектр), M-типа — в зелено-желтой (M от англ. Medium — средневолновый). Пиковая чувствительность «зеленых» колбочек составляет около 510 нм , но «синие» колбочки смещены в сторону более коротких длин волн, чем голубые колбочки человека, достигая пика при 359 нм. Это означает, что крысы могут видеть ультрафиолет и цвета, которые мы не можем видеть.
Около 88% колбочек крысы относятся к «зеленому» типу, а 12% — это колбочки «фиолетового» типа.
Восприятие цвета. Таким образом, сетчатка крысы чувствительна к зеленому и сине-фиолетовому спектру. Может ли крыса действительно воспринимать разные цвета и различать их? Долгое время крысы считались полностью дальтониками. Эксперименты показали, что крысы действительно могут воспринимать ультрафиолетовый свет, могут различать ультрафиолетовый и видимый свет и различные цвета в сине-зеленом диапазоне.
Как бы мы это видели? Животные с красно-зеленой дальтонизмом могли бы отличить синий от зелёного, но красные оттенки выглядели бы для них темными. У них также будет «нейтральная» точка в сине-зеленой области спектра: они не смогут отличить эти сине-зеленые оттенки от определенных оттенков серого. Однако цветовое зрение крысы сливается с ультрафиолетом, поэтому они могут видеть ультрафиолетовые оттенки, которые мы не можем.
У крыс очень мало колбочек — 99% сетчатки крысы состоит из палочек, которые чувствительны только к изумрудно-зеленой части спектра, свету и тьме, и только 1% состоит из колбочек (у человека 5%). Таким образом, восприятие цвета у крыс гораздо слабее, чем у нас, и цветовые сигналы не очень важны для крыс. На самом деле яркость важнее для крыс, чем цвет.
Какова функция ультрафиолетового зрения? Функция ультрафиолетового зрения у грызунов еще недостаточно изучена и в настоящее время является активной областью исследований. Вот несколько предположений:
• Видимость следов мочи : моча видна в ультрафиолетовом свете. Поэтому, когда грызуны оставляют следы мочи в окружающей среде, эти следы могут быть как видимыми, так идентифицированы по запаху. К сожалению, эти следы мочи могут также быть видны дневным хищникам. Используя ультрафиолетовые сигналы от следов мочи, пустельги могут различать активные и заброшенные следы полевок, тем самым увеличивая свой успех в охоте.
• Тело под ультрафиолетовым излучением: разные части тела животного могут отражать различное количество ультрафиолетового света. Например, у дегу живот отражает больше ультрафиолета, чем спина. Поэтому, когда дегу встает на задние лапы, он показывает свой живот другим дегу. Когда он стоит на четвереньках, его спина с низким коэффициентом отражения может помочь сделать дегу менее заметным для хищников.
• Сумеречное ультрафиолетовое зрение: ультрафиолетовое излучение недоступно ночью, но в изобилии доступно в течение дня. Интересно, что в утренние и вечерние часы наблюдается значительное увеличение соотношения ультрафиолетового и видимого света. Крысы ведут ночной образ жизни, но они также активны в течение сумеречных часов, начиная непосредственно перед заходом солнца и заканчивая незадолго до восхода солнца. Ультрафиолетовое зрение было бы выгодно в сумерках. Поэтому возможно, что ультрафиолетовая чувствительность сохраняется у крыс, потому что она полезна в течение сумеречных часов.
Острота зрения
Крысиный мир очень размыт. Острота зрения измеряется в циклах на градус (cpd), измеряя количество линий, которые можно различить в пределах степени поля зрения («циклы» в данном случае относятся к парам различаемых чёрно-белых полос, а «градус» — это просто мера угла зрения. Проще говоря, учёным необходимо было определить количество пар чёрных и белых параллельных линий, которое существо может различить в пределах одного градуса в поле зрения до того, как они превратятся для него в размытое серое пятно. По сути, чем выше острота зрения, тем лучше животное различает отдельные пары чёрно-белых полос).
Острота людей составляет около 30 cpd, обычно у крыс — 1 cpd и 0,5 у красноглазых крыс.
Зрение и старение. По мере старения крыс в возрасте старше двух лет сетчатка крысы теряет многие из своих клеток, и части сетчатки увеличиваются и утолщаются. Капилляры, питающие сетчатку, также сильно утолщаются. Поэтому старые крысы не видят так же хорошо, как молодые.
Что видят красноглазые крысы?
У красноглазых крыс (условно кг — крысы) есть ряд различий в зрительных системах по сравнению с крысами с пигментированными глазами (условно чг-крысы). У кг — крыс нет пигмента — меланина — в их глазах. Это означает отсутствие пигмента в радужной оболочке. Вот почему радужная оболочка выглядит красной — единственный цвет остается от крови в капиллярах. КГ — крысам также не хватает пигмента в других структурах глаза, который обычно поглощает свет. Без этого свет внутри глаза рассеивается. Следствием этого является то, что глаз кг — крысы залит светом. Со временем свет вызывает дегенерацию сетчатки. В дополнение ко всему этому, кг-крысы имеют ненормальные нервные связи между глазами и мозгом. Конечным результатом всего этого является то, что кг-крысы имеют очень плохое зрение. Вот его особенности:
Низкая острота зрения : неспособность кг-крысы контролировать силу светового потока, рассеивание света внутри глаза и постепенная дегенерация сетчатки приводят к очень плохой остроте зрения. У кг-крыс острота зрения хуже, чем у чг-крыс.
Нарушение зрения при ярком освещении: крысы-альбиносы не могут контролировать силу светового потока. У млекопитающих есть пигментированная радужная оболочка, которая окружает зрачок и контролирует, «количество» света, попадающего на сетчатку. Альбиносам же не хватает пигмента в радужной оболочке, поэтому свет проходит сквозь радужную оболочку, ослепляя сетчатку. В ярком свете альбиносы могут вообще ничего не видеть.
Нарушение зрения при слабом освещении:
• Немного палочек, мало фоторецепторов: палочки требуют выработки предшественника меланина. У кг -крысы он не вырабатывается. Без этого около 30% палочек крысы не могут развиваться. Палочки и их фоторецепторы необходимы при сумеречном свете, поэтому у кг-крыс могут быть проблемы со зрением в условиях низкой освещенности.
• Задержка адаптации к темноте: кг-крысам требуется больше времени для адаптации к темноте, чем крысам с пигментацией. В частности, чг — крысы адаптируются к темноте в течение 30 минут, а у кг-крыс это занимает около трех часов. Эта задержка происходит из-за недостатка меланина в глазах. Глаза, в которых не хватает меланина, снижают биодоступность кальция. Кальций играет ключевую роль в способности сетчатки адаптироваться к условиям слабого освещения.
Плохое восприятие глубины : Параллакс движения — один из методов восприятия глубины. Когда кто-то двигает головой из стороны в сторону, кажется, что объекты меняют положение относительно друг друга. Кажется, что близкие объекты двигаются больше, чем объекты, которые находятся далеко. Это называется относительным параллаксом движения, и мозг использует его для вычисления относительного расстояния между объектами.
Изображение объекта также перемещается по сетчатке. Видимое движение объекта по сетчатке в сочетании с амплитудой движения головы используются для расчета абсолютного расстояния между наблюдателем и объектом. Это называется ретинальнымили абсолютным параллаксом движения.
Крысы используют параллакс движения для оценки глубины.
Владельцы домашних животных часто отмечают, что кг-крысы качают головой и часто покачиваются. Эти покачивания являются попыткой кг-крысы увеличить восприятие глубины, используя сильно ослабленное зрение.
Плохое восприятие движения: у кг — крыс значительно снижено восприятие движения. У них оно хуже чг-крыс. КГ-крысам требуется примерно в два-три раза больше уровня когерентности, чтобы отличать когерентные движения от динамического шума.
Дегенерация сетчатки: Помимо ослепления, окружающий свет (даже при низкой интенсивности) может вызвать необратимую дегенерацию сетчатки. Палочки (т.к. чувствительны к свету) вырождаются легче, чем колбочки, что снижает способность крысы видеть при слабом освещении. Двадцать четыре часа окружающего света достаточно, чтобы вызвать некоторую дегенерацию, а нескольких недель достаточно, чтобы полностью подвергнуть дегенерации сетчатку, вызывая потерю фоторецепторов и клеток.
Сетчатку легче повредить: когда глаза крысы подвергаются давлению, сетчатка кг-крысы получает больше повреждений, чем сетчатка чг-крысы.
Заключение
ЧГ-крысы видят размытый мир с едва уловимым цветом — от зеленого до ультрафиолетового. Функция такого цветового зрения и его значение для крыс в настоящее время не известны.
Крысы полагаются меньше на зрение и больше на запах и слух, чем мы. Слабое зрение для крысы не такая большая проблема, как для человека. Крысы живут в богатом мире звуков, запахов и прикосновений, которые позволяют эффективно ориентироваться в их мире.
КГ-крысы, вероятно, почти не видят или слепы в течение нескольких недель после открытия глаз. Их сетчатки дегенерируют, у их мозга возникают проблемы с координацией изображений двух глаз, и они плохо видят как при ярком, так и при тусклом свете.
Поэтому кг — крысе необходимо будет компенсировать свою «почти слепоту», используя другие чувства. К сожалению, у кг-крыс, по сравнению с чг-крысами, также наблюдается нарушение обоняния. Тем не менее, кг-крысы имеют нормальный слух .
Источник