猫作为顶级食肉动物家族的一员,具有非凡的视力。它们利用这种感觉瞄准猎物,而普通人类的视觉是做不到这一点的。猫咪的这种视觉能力在夜间和微光条件下很活跃。这是猫科动物在野外捕食时所具有的一种特征,因此它们也能在太阳落山时捕猎。猫科动物的夜视能力比人类敏锐一百倍。
视觉是如何产生的
当一个有机体“看到”某物时,事实是它的眼睛并不是“看到”的。大脑是主要的器官,它为从眼睛接收到的不同电脉冲提供意义。无论是猫的眼睛还是人的眼睛,都只不过是收集“视觉”信息的工具。这条信息通过视神经传输到猫的枕叶。枕叶在处理这些视觉信息的同时,也从大脑的其他部分获取信息。一旦这个过程完成,猫就能够对它所“看到”的东西形成一个“意义”。
眼睛接收来自环境的光波。这些光波进入眼睛的前部并向后部移动。在这个过程中,光通过不同的结构,如角膜、瞳孔、晶状体和视网膜等。每一个结构都有非常特殊的功能来帮助收集光或视觉信息。
cornea角膜,iris虹膜,ciliary body睫状体,lens晶状体,anterior chamber前房,retina视网膜
fitration angle虹膜角,vitreous body 玻璃体,optic nerve视神经,optic disk视神经乳头
角膜是眼睛的外层,是眼睛内部其他结构的保护膜。瞳孔就像一扇窗户,通过改变开口的大小来调节进入的光量。如果光线太暗,也就是说进入眼睛的光波变少了,那么瞳孔就得变大,让更多的光线进入。如果外面太亮,瞳孔会尽量缩小开口的尺寸。这是为了帮助减少进入的光量。
当光线通过瞳孔时,它会照射到晶状体上,它将光线反射到眼睛后部的目标器官。晶状体还会试图调节折射到视网膜上的光的数量。它可以使它的形状更凹或更凸,试图将适量的光线传输到眼睛的后部。
视网膜是进入眼睛的光波终止的地方。这也是猫眼的一部分,负责他们非凡的视觉。视网膜包含两种类型的光感受器或光感受器。这些是视锥细胞和视杆细胞。视锥细胞负责颜色视觉。它们也有助于白天的视觉。当在黑暗或弱光条件下观察时,这是视杆细胞的职责。这些感光细胞对不同的灰度和不同的亮度非常敏感。视杆细胞也是负责周边视觉的感光细胞。
光感受器,无论是杆状还是锥状,都能将光转化为神经冲动。这些感受器通过视神经将这些电信号发送到丘脑。神经冲动从这里一直传到枕叶。在这里,神经冲动被加工成视觉信息。枕叶的神经将“处理过的”图像传递到顶叶,在顶叶上对图像进行“解释”。
猫咪和人类在夜视能力方面的差异
根据前面的讨论,在黑暗中看得见东西的主要结构基础是视杆细胞。这些光感受器对亮度、灰度、周边视觉和夜视能力非常敏感。
但是,几乎所有的生物体的视网膜中都有视杆细胞。这包括猫、狗和人。这是否意味着猫在黑暗中看东西的能力与我们在弱光条件下看东西的能力相似?事实并非如此。人类的眼睛和猫的眼睛有几个解剖学上的区别。以下是主要的区别:
(一)视杆细胞比视锥细胞多
如前所述,杆状体在收集弱光信息时非常重要。从理论上讲,一个生物体的视杆细胞越多,它在黑暗中看东西的能力就越强。然而,猫的眼中的这种结构包含了更多的视杆细胞而非视锥细胞。这也是为什么猫不擅长区分颜色,因为视锥细胞负责颜色视觉。
由于猫科动物的视网膜含有更多的视杆细胞,它们不需要充足的光线来产生神经冲动,并将其发送到大脑。相反,它们只需要人类眼睛在类似情况下所需光线的六分之一。例如,如果你需要至少1流明的光才能看清路,那么猫只需要大约1/6流明就能看到你看到的东西。
(二)猫咪视野更开阔
视杆细胞的一个重要功能是边缘视觉。视杆细胞通常位于视网膜的外边缘或外周。与人类相比,这给了猫咪更广阔的视野。人类的最大视野只有180度。然而,猫的视野可以达到300度。猫的每只眼睛都能提供155到208度的视野。当谈到猫的夜视能力时,更广阔的视野使它能够以更有效的方式扫描周围的环境,使猫咪在黑暗中看到猎物和捕食者。
(三)透明绒毡层
猫的眼睛里有一个非常重要的结构,这是人类所没有的,视网膜后面的透明绒毡层。这是一层非常薄的组织,起着反射层的作用。它的作用是将光反射回视网膜,在视网膜上发现光感受器。这种结构在夜行动物和深海生物中很常见。
当晶状体将光线传输到视网膜时,部分光线有可能越过视网膜。由于绒毡层位于视网膜的后面,它会将散光反射回视网膜。这可以提高猫的夜视能力,因为现在有更多的光可以刺激光感受器。对猫绒毡层的鉴别很容易。在弱光条件下,绒毡层被我们称为“猫眼”或“猫眼”。
(四)瞳孔的垂直方向
瞳孔是眼睛的重要结构。瞳孔调节进入眼睛的光量。它会根据周围的光线改变开口的大小。
人类的瞳孔呈圆形。猫的瞳孔更椭圆。它们也以更垂直的方式定向。这使得瞳孔比人类的瞳孔大得多。瞳孔开得越大,进入眼睛的光线就越多。从一个狭窄的(小的开口)状态,人类的瞳孔只能扩大15倍。相比之下,猫的瞳孔在任何地方都可以放大130到300倍。这样宽的开口让更多的光进入。不管光源有多微弱,猫张开的瞳孔仍能收集到足够的光线传输到视网膜。
这四个主要特征,这使得它在黑暗中比人类的夜视能力好得多。瞳孔比人类瞳孔大的瞳孔允许更多的光线进入眼睛,不管光线有多微弱。当光线到达视网膜时,增加的视杆细胞促进神经冲动的产生,并将其传递到大脑。因为有更多的杆,他们也提供了一个更广阔的视野。这对提高夜视能力很重要。为了确保光线不会从视网膜中逸出,反光膜会将逸出的光线反射回来。
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