Šaltinis: Aleksandra Sapožnikova/Unsplash
Jau tūkstantmečius mes, žmonės, į savo namus kvietėme kates. Tačiau katės išlieka paslaptingos, o jų elgesys mums dažnai atrodo nuostabiai paslaptingas (žr. kačių vaizdo įrašus). Galime įgyti šiek tiek perspektyvos apie kates, jei atsižvelgsime į jutiminį pasaulį, kuriame jos gyvena, ir kaip jos išsivystė, kad įgytų ypatingus jutimo gebėjimus.
Paaiškėjo, kad žmonės ir katės, nepaisant mūsų evoliucinių skirtumų, turi labai panašių pagrindinių mūsų matomų aspektų.
Kaip evoliucija formavo kačių ir žmonių regėjimą
Paskutinis bendras žmonių ir kačių protėvis buvo žinduolis, gyvenęs daugiau nei prieš 90 milijonų metų. Vienas iš šio žinduolio palikuonių išsišako į graužikus ir primatus, kurie galiausiai sukėlė mus. Kita šaka vedė į kates, taip pat banginius, kiaules, arklius ir šikšnosparnius. Viena vertus, tai reiškia, kad mes, žmonės, esame labiau susiję su pelėmis nei su katėmis.
Paskutinis mūsų bendras protėvis su katėmis tikriausiai turėjo paprastesnę ir ne tokią galingą regėjimo sistemą nei žmonės ar katės šiandien. Tačiau laikui bėgant tiek mūsų, tiek kačių kilmė prisitaikė prie konkretaus gyvenimo būdo, kuriam reikėjo aštraus regėjimo, o mūsų regėjimo sistemos tapo sudėtingesnės.
Mums ir kitiems primatams atrodo, kad jis gyveno medžiuose, kurie formavo mūsų regėjimo sistemą. Baldakimas yra puiki vieta išvengti plėšrūnų, tačiau vienas klaidingas žingsnis gali reikšti pražūtį ir – dar svarbiau evoliucijai – nebebus jūsų genų kopijų. Taigi mūsų regėjimo sistema, turinti labai judrias akis, ypač gerai padeda mums įvertinti, planuoti ir įsivaizduoti sudėtingoje 3D aplinkoje. Ši strategija padėjo mums rasti vaisių ir kitų maisto produktų medžiuose ir sumažino kritimo riziką.
Šaltinis: Nina Mercado/Unsplash
Medžioklei reikalingas aštrus stereofoninis vaizdas
Katės regėjimo sistemą suformavo jų medžioklės gyvenimo būdas. Katės taip sukonstruotos medžiojant, kad didžioji jų smegenų dalis gali būti nupjauta ir jos vis tiek gali pulti. Tiksliau, jei priekinės smegenys yra chirurginiu būdu atjungtos nuo likusios smegenų dalies, nedidelis elektros srovės trūkis, tiekiamas į nepažeistą smegenų kamieną, paskatins gyvūną sukelti visiškai koordinuotą smūgio priepuolį.
Norint sugauti tokį gudrų grobį kaip pelę, smūgis turi būti tiksliai nukreiptas ir suplanuotas. Čia atsiranda regėjimas. Kad žinotų, kur pulti, katė turi žinoti, kiek toli nušokti. Kadangi kiekviena akis užfiksuoja tik plokščią 2-D pasaulio vaizdą, norint iš vaizdinės scenos gauti informaciją apie gylį, reikalingas stereo matymas. Vaizdas iš dviejų akių šiek tiek skiriasi, todėl smegenys gali tiksliai įvertinti atstumą nuo mūsų akių iki netoliese esančio objekto. Kaip pasiekiamas stereofoninis žinduolių matymas – kaip smegenys atlieka reikiamus skaičiavimus – nėra visiškai suprantama. Tačiau atrodo, kad viena iš pagrindinių savybių yra informacijos, gautos iš tam tikros vietos erdvėje, palyginimas naudojant dvi akis.
Stereo vizija smegenyse
Įsivaizduokite, kad katė priešais save mato pelę ant žemės. Pelės vaizdas projektuojamas į abi akis ir patenka į dvi tinklaines. Kiekvienoje akyje esantis neuronas fiksuoja šviesą iš, tarkime, pelės galvos viršaus. Tada du neuronai turi perduoti šią informaciją į smegenų vizualinės scenos žemėlapius, kad būtų galima palyginti du vaizdus, kad būtų galima palyginti nedidelius skirtumus. Tai atsitinka regėjimo žievėje, pakaušyje, kuri gauna informaciją iš dviejų akių.
Iššūkis yra tas, kad regos žievės neuronai yra sukomponuoti į lakštus, o atskiros ląstelės yra suspaustos kaip žolės stiebai tankioje velėnoje. Neuronai, gaunantys informaciją iš dviejų akių, negali būti sukrauti vienas ant kito. Tai būtų tarsi vieno velėnos lopinėlio sukrovimas ant kito. Vietoj to, smegenys įsiterpia į neuronus, gaunančius informaciją iš dviejų akių, tarsi atsargiai įterptume atskirus augalus iš vieno velėnos į atitinkamą vietą kitoje velėnoje.
Katės smegenyse ši išsivysčiusi strategija pasireiškia kaip modelis, kai dviejų akių įvestis susimaišo į sūkurinius dėmelius, panašius į pirštų atspaudus. Pirštų atspaudų raštas leidžia smegenims lengvai palyginti, kaip tam tikra pasaulio vieta atrodo iš abiejų akių. Informaciją apie du erdvės taško vaizdus apdoroja neuronai, kurie yra fiziškai šalia vienas kito. Atrodo, kad smegenys iš nedidelių šių žemėlapių neatitikimų išskiria 3D informaciją ir naudoja ją tiksliam smūgiui nukreipti.
Neurologai sugebėjo sudaryti labai detalius kačių smegenų pirštų atspaudų modelio žemėlapius, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau (apatinis skydelis). Šioje regos žievės vietoje neuronai, pernešantys informaciją iš kairės akies (juodosios sritys), yra susimaišę su neuronais, nešančiais informaciją iš dešinės akies (baltos sritys), o kaimyniniai juodai balti regionai atvaizduoja tą pačią regėjimo erdvės dalį.
Vizualinė smegenų žievė nudažyta, kad būtų parodyti regėjimo pasaulio žemėlapiai, gauti iš kairės akies (juoda) ir iš dešinės akies (balta). Į viršų: Žmogus; Vidurinė dalis: Makakų beždžionė; Apačia: katė. Pirštų atspaudus primenantis raštas, palaikantis stereofoninį regėjimą, katėms ir primatams išsivystė nepriklausomai.
Šaltinis: Najafian ir kt./J. Neuorsci
Paveikslėlyje taip pat parodyta ši situacija žmonėms (viršutinis skydelis) ir beždžionėms (vidurinis skydelis). Nors kačių pirštų atspaudų raštas nėra visiškai toks pat kaip žmonių, jis yra aiškiai panašus ir gali būti naudojamas tam pačiam tikslui: pagerinti stereofoninį 3D pasaulio vaizdą. Tačiau tikslus ryšys tarp pirštų atspaudų modelio ir regėjimo funkcijos lieka nežinomas.
Bendras „Sharp Vision“ sprendimas
Įdomu tai, kad katės iš esmės sukūrė tokį patį regėjimo sistemos organizavimo modelį kaip ir mes, bet visiškai nepriklausomai ir tikriausiai dėl skirtingų priežasčių. Jis turėjo atsirasti savarankiškai, o ne todėl, kad jį turėjo mūsų bendras protėvis, nes kitoms žinduolių linijoms trūksta pirštų atspaudų modelio. Mums modelio (vadinamo akių dominavimo stulpeliais) svarba tikriausiai yra ta, kad jis palaiko maisto ieškojimą medžiuose ir kitus regėjimo įgūdžius. Katėms tai tikriausiai susiję su medžiokle. Abiem atvejais modelis gali leisti išgauti informaciją apie 3D erdvę ir su ja veikti.
Gerai ar blogai, kačių ir mūsų regėjimo panašumas lėmė, kad katės istoriškai buvo pasirenkami gyvūnai invaziniams regos neurologijos tyrimams. XX amžiaus šeštajame ir septintajame dešimtmetyje buvo atlikta daugybė kačiukų „neturėjimo“ tyrimų, tiriančių visų rūšių regos aplinkos pakitimų poveikį, pradedant akių užsimerkimu gimus, baigiant jų auginimu po blyksniais arba aplinkoje, kurioje tik vertikalios juostos. Maždaug tuo pačiu metu tyrėjai užfiksavo neuronų impulsus anestezuotų kačių regėjimo smegenyse, o tai vėliau buvo apdovanota Nobelio fiziologijos ar medicinos premija. Iš dalies dėl visuomenės nerimo kačių tyrimai dabar atliekami rečiau; dauguma regos neurofiziologijos tyrimų šiandien yra susiję su pelėmis arba žiurkėmis. Tačiau kadangi šie graužikai turi silpnas regėjimo galimybes, istoriniai labai vizualios katės tyrimai išlieka svarbūs.
Kačių pojūčiai yra labai panašūs į mūsų, tačiau yra ir skirtumų
Nors mūsų regėjimo sistema yra labai panaši, yra akivaizdžių skirtumų tarp mūsų ir kačių akių. Katės yra aktyvios naktį, o esant silpnam apšvietimui jų aštrumas yra geresnis nei mes. Jie taip pat turi ryškius į plyšį panašius vyzdžius, kurie būdingi naktiniams plėšrūnams. O katės yra daltonikos: jos turi dviejų tipų kūginius fotoreceptorius, o dauguma žmonių – tris.
Šie skirtumai apima ir kitus pojūčius. Būdamos griežtos mėsėdės, katės retai deda į burną ką nors, kas nėra mėsa. Ir vienas dalykas, kurio mėsoje yra labai mažai, yra cheminės medžiagos, kurios mums skanios. Dėl dietos katėms nereikia žinoti, ar kažkas yra saldu. Katės iš tikrųjų prarado liežuvio receptorius, kurie aptinka saldžiąsias chemines medžiagas, tokias kaip sacharozė. Štai kodėl niekada nepavyks išvilioti katės iš slėptuvės saldžiu skanėstu.
Tačiau nepaisant mūsų evoliucinių skirtumų, žmonės ir katės turi labai panašių dalykų, kuriuos matome. Manau, kad tai yra dalis to, kas daro kates tokias patrauklias: mes beveik jaučiame, kad matome jų akimis. Tai gali paaiškinti, kodėl mes užjaučiame, kai kates apgauna vizualinė iliuzija, nes mes taip pat esame apgauti (žr. šį vaizdo įrašą, taip pat čia).
