Trichromatyzm - Trichromacy

Zbliżenie na trójchromatyczny wyświetlacz CRT z maską cieni w linii , który tworzy najbardziej widoczne kolory poprzez kombinacje i różne poziomy trzech podstawowych kolorów : czerwonego, zielonego i niebieskiego

Trichromatyzm lub trichromatyzm to posiadanie trzech niezależnych kanałów do przekazywania informacji o kolorze , pochodzących z trzech różnych typów komórek czopków w oku . Organizmy z trichromatyzmem nazywane są trichromatami.

Normalnym wyjaśnieniem trichromatyzmu jest to, że siatkówka organizmu zawiera trzy typy receptorów barwnych (zwanych komórkami czopków u kręgowców ) o różnych widmach absorpcji . W rzeczywistości liczba takich typów receptorów może być większa niż trzy, ponieważ różne typy mogą być aktywne przy różnych natężeniach światła. U kręgowców z trzema typami komórek czopków, przy niskim natężeniu światła pręciki mogą przyczyniać się do widzenia barwnego .

Ludzie i inne zwierzęta, które są trójchromatyczne

Ludzie i inne ssaki nie rozwinęła trichromacy oparty częściowo na pigmentów odziedziczonych z wczesnych kręgowców. Na przykład u ryb i ptaków do widzenia stosuje się cztery pigmenty . Te dodatkowe wizualne pigmenty receptora czopkowego wykrywają energię o innych długościach fal , czasami włączając ultrafiolet . W końcu dwa z tych pigmentów zostały utracone ( u ssaków łożyskowych ), a drugi został uzyskany, co skutkowało trichromatycznością niektórych naczelnych . Ludzie i blisko spokrewnione naczelne są zwykle trójchromatyczne, podobnie jak niektóre samice większości gatunków małp Nowego Świata , a także samce i samice małp wyjców .

Ostatnie badania sugerują, że trichromatyzm może być również dość powszechny wśród torbaczy . Badanie przeprowadzone w odniesieniu trichromacy w australijskich torbaczy wskazują wrażliwość średniej długości fali (MWS) szyszek opos miodu ( Tarsipes rostratus ) i grubogonik tłuszczu rozkładem ( Sminthopsis crassicaudata ) to cechy pochodzące z dziedzicznej gadów siatkówki układzie. Możliwość trichromatyzmu u torbaczy ma potencjalnie inną podstawę ewolucyjną niż u naczelnych . Dalsze testy biologiczne i behawioralne mogą zweryfikować, czy trichromatyzm jest powszechną cechą torbaczy.

Obecnie uważa się, że większość innych ssaków jest dwuchromatyczna , z tylko dwoma rodzajami czopków (chociaż przy słabym oświetleniu, gdzie aktywne są zarówno pręciki, jak i czopki, możliwa jest ograniczona trichromatyzacja). Większość badań drapieżników, podobnie jak innych ssaków, ujawnia dwubarwność , na przykład u psa domowego , fretki i hieny cętkowanej . Niektóre gatunki owadów (np. pszczoły miodne ) są również trójchromatyczne, wrażliwe na promieniowanie ultrafioletowe , niebieskie i zielone zamiast niebieskiego, zielonego i czerwonego.

Badania wskazują, że trichromatyczność pozwala zwierzętom odróżnić czerwone owoce i młode liście od innej roślinności, która nie jest korzystna dla ich przetrwania. Inna teoria głosi, że wykrycie zaczerwienienia skóry, a tym samym nastroju, mogło wpłynąć na rozwój trójchromatycznego widzenia u naczelnych. Kolor czerwony ma również inny wpływ na zachowanie naczelnych i ludzi, jak omówiono w artykule o psychologii kolorów .

Rodzaje szyszek występujących u naczelnych

Naczelne są jedynymi znanymi trójchromatycznymi ssakami łożyskowymi. Ich oczy zawierają trzy różne rodzaje czopków, z których każdy zawiera inny fotopigment ( opsyna ). Ich szczytowe czułości leżą w obszarach widma kolorów niebieskich (stożki S o krótkiej długości fali), zielonych (stożki M o średniej długości fali) i żółto-zielonych (stożki L o długich falach). Szyszki S stanowią 5–10% szyszek i tworzą regularną mozaikę. Specjalne komórki dwubiegunowe i zwojowe przekazują te sygnały z czopków S i istnieją dowody na to, że mają również oddzielną ścieżkę sygnałową przez wzgórze do kory wzrokowej . Z drugiej strony szyszki L i M są trudne do odróżnienia po ich kształtach lub innych środkach anatomicznych – ich opsyny różnią się jedynie 15 z 363 aminokwasów, więc nikomu jeszcze nie udało się wyprodukować dla nich swoistych przeciwciał. Ale Mollon i Bowmaker stwierdzili, że stożki L i M są rozmieszczone losowo i są w równych liczbach.

Mechanizm trójchromatycznego widzenia kolorów

Znormalizowane widma responsywności ludzkich komórek czopków
Ilustracja metameryzmu kolorów:
W kolumnie 1 kula jest oświetlona światłem monochromatycznym. Pomnożenie widma przez krzywe czułości widmowej czopków daje odpowiedź dla każdego typu czopków.
W kolumnie 2 metameryzm służy do symulacji sceny za pomocą niebieskich, zielonych i czerwonych diod LED, co daje podobną reakcję.

Trójchromatyczne widzenie kolorów to zdolność ludzi i niektórych innych zwierząt do widzenia różnych kolorów , za pośrednictwem interakcji między trzema typami komórek czopków wyczuwających kolory . Trójbarwny teorii koloru rozpoczęła się w 18 wieku, kiedy Thomas Young zaproponował, widzenie kolorów była wynikiem trzech różnych komórek fotoreceptorów . Od połowy XIX wieku, w swoim Traktacie o optyce fizjologicznej , Hermann von Helmholtz rozwinął później idee Younga, stosując eksperymenty z dopasowywaniem kolorów, które wykazały, że ludzie z normalnym wzrokiem potrzebują trzech długości fal, aby stworzyć normalny zakres kolorów. Fizjologiczne dowody na teorię trójchromatyczną przedstawił później Gunnar Svaetichin (1956).

Każdy z trzech typów czopkach siatkówki w oku zawiera inny rodzaj światłoczułego pigment , który składa się z białka transbłonowego zwanego opsyny oraz światłoczuły cząsteczkę zwaną 11-cis siatkówki . Każdy inny pigment jest szczególnie wrażliwy na pewnej długości fali od światła (to znaczy, że pigment jest najbardziej prawdopodobne do uzyskania komórkową odpowiedź, gdy zostanie uderzony przez fotonu o długości fali określonej na którym barwnik jest najbardziej wrażliwy). Trzy rodzaje czopków to L, M i S, które mają pigmenty, które najlepiej reagują na światło o długości odpowiednio długiej (zwłaszcza 560 nm), średniej (530 nm) i krótkiej (420 nm).

Ponieważ prawdopodobieństwo odpowiedzi danego czopka zmienia się nie tylko w zależności od długości fali światła, które w niego pada, ale także od jego intensywności , mózg nie byłby w stanie rozróżnić różnych kolorów, gdyby miał sygnał wejściowy z tylko jednego typu czopka. Tak więc interakcja między co najmniej dwoma rodzajami czopków jest konieczna, aby wytworzyć zdolność postrzegania koloru. Mając co najmniej dwa rodzaje czopków, mózg może porównać sygnały z każdego typu i określić zarówno intensywność, jak i kolor światła. Na przykład umiarkowana stymulacja komórki stożkowej o średniej długości fali może oznaczać, że jest stymulowana przez bardzo jasne czerwone (długie fale) światło lub niezbyt intensywne żółto-zielone światło. Ale bardzo jasne czerwone światło wywołałoby silniejszą reakcję czopków L niż czopków M, podczas gdy niezbyt intensywne żółtawe światło wywołałoby silniejszą reakcję czopków M niż innych czopków. W ten sposób trójchromatyczne widzenie kolorów uzyskuje się za pomocą kombinacji odpowiedzi komórkowych.

Szacuje się, że przeciętny człowiek potrafi rozróżnić do dziesięciu milionów różnych kolorów.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki