О том, могут ли крысы различать цвета, насколько резкое у них зрение, обладают ли крысы бинокулярным зрением и других особенностях зрительного восприятия крыс

Цветное зрение

Сетчатка глаза и у людей и у крыс имеет два типа световых рецепторов: колбочки, чувствительные к яркому свету и цветам, и палочки, чувствительные к тусклому свету и не воспринимающие цвета. Однако сетчатки людей и крыс имеют и отличия в плотности расположения колбочек, что и сказывается на цветовом восприятии.

У людей имеются три типа колбочек: коротковолновые «синие», средневолновые «зеленые» и длинноволновые «красные». У крыс же есть только два типа колбочек: коротковолновые, воспринимающие синюю и ультрафиолетовую часть спектра и средневолновые «зеленые» (Szel 1992). Таким образом, крысы могут видеть ультрафиолетовый свет, чего люди не могут.

Но могут ли крысы в действительности воспринимать различные цвета и различать их? Долгое время считалось, что крысы не различают цветов. Недавние наблюдения за поведением крыс показали, что на самом деле они различают ультрафиолетовый свет, а после тренировок могут отличать ультрафиолетовый свет от видимого, а также различные оттенки сине-зеленого спектра (Jacobs et al. 2001).

На 99% сетчатка глаз у крыс состоит из палочек, которые способны лишь отличать свет от темноты, и только на 1% из колбочек (для сравнения, у человека – 5%). Таким образом, цветовое восприятие крыс слабее нашего и менее важно для них. Для крыс намного важнее восприятие яркости света, чем его оттенков.

Функции ультрафиолетового зрения

Функции ультрафиолетового зрения у грызунов к настоящему времени не достаточно изучены, однако предполагаются следующие возможности.

Чтобы видеть метки мочой. Моча видима в ультрафиолетовом свете. Поэтому когда грызуны оставляют метки, эти метки могут быть различены не только при помощи обоняния, но и при помощи зрения  (e.g. degus, Chavez et al. 2003; voles, Koivula et al. 1999; mice, Desjardins et al. 1973). К сожалению, такие метки могут быть видны и некоторым хищникам. Так, некоторые птицы могут по меткам отличать, принадлежат ли они активным грызунам или уже покинувшим территорию, что повышает их шансы на успешную охоту.

Видимость тела в ультрафиолетовом свете. Различные части тела животного отражают различное количество ультрафиолетового света. У дегу, например, живот отражает больше света, чем спина. Поэтому, когда животное стоит на задних лапах, оно демонстрирует брюшко другим сородичам. Когда же зверек стоит на всех четырех ногах, слабо отражающая спина помогает ему оставаться менее заметным для хищников (Chavez et al. 2003).

Сумеречное ультрафиолетовое зрение. Ультрафиолетовых лучей нет ночью, но днем они присутствуют в изобилии. Интересно, что имеет место значительный рост отношения количества ультрафиолетового света к видимому во время утренних и вечерних сумерек (Hut et al. 2000). Крысы, как известно, являются ночными и сумеречными животными, и в сумерках ультрафиолетовое зрение может давать им определенные преимущества.
Острота зрения

Мир, который видят крысы, сильно размыт. Острота зрения у крыс примерно в 30 раз меньше, чем у человека. При этом, зрение у крыс-альбиносов (с красными глазами) еще примерно вдвое менее острое.

Глубина резкости

Крысы обладают большой глубиной резкости. Глубина резкости определяет диапазон расстояний, в пределах которого «ненастроенный» (с расслабленной аккомодационной мышцей) глаз будет видеть все объекты четкими (объекты будут находиться в фокусе). Так, глубина резкости глаза человека составляет от 2,3 метра до бесконечности. У крыс же она от 7 см до бесконечности, что связано с малыми размерами глаза и слабой остротой зрения.

Панорамное зрение или бинокулярное восприятие глубины?

Глаза крыс расположены по бокам головы, что создает возможности для панорамного зрения, но снижает возможности бинокулярного. 

Расположение глаз на голове говорит о соотношении между панорамным и бинокулярным зрением, которое способствует восприятию глубины пространства. Так, глаза, расположенные по бокам головы, видят по отдельности правую и левую часть окружающего пространства, что обеспечивает очень широкое поле зрения. Поскольку такое расположение глаз позволяет обнаружить возможную угрозу сразу по многим направлениям, оно характерно в основном для животных, которые являются в природе жертвами.

Глаза, расположенные спереди головы, частично перекрывают поле зрения друг друга, в результате чего сужается общее поле зрения, но улучшается восприятие глубины. Такое расположение глаз наиболее характерно для хищников.

За счет чего же бинокулярное зрение обеспечивает восприятие глубины пространства? Каждый глаз видит несколько отличающиеся «картинки», и чем ближе наблюдаемый объект, тем больше это различие. Мозг обрабатывает данное несоответствие и в результате делает выводы о глубине пространства. Кроме того, фокусирование глаз на соседних объектах заставляет несколько сходиться и расходиться их линии зрения и мозг, используя информацию, получаемую от глазных мышц, делает вывод о расстоянии до объектов. Таким образом, чем больше перекрываются зрительные поля глаз, тем лучше и восприятие глубины.

У крыс нет такого большого перекрытия, как у людей. Область их бинокулярного зрения составляет около 76 градусов против 105 у людей (Heffner and Heffner 1992). Поэтому крысы имеют более широкое, чем у людей, поле зрения, но менее выраженное восприятие глубины.

Восприятие глубины на основе явления параллакса движения

Кроме бинокулярного зрения существуют и другие пути восприятия глубины пространства. Один из них основан на явлении параллакса движения. Если двигать головой из стороны в сторону, то будет казаться, что предметы изменяют положение относительно друг друга. При этом более близкие объекты будут «двигаться» сильнее далеких. Это и называется параллаксом движения. Мозг же использует полученную информацию для определения относительных расстояний между наблюдаемыми объектами.

Изображение объектов передвигается также и по сетчатке глаза, что в комбинации с амплитудой движения головы используется мозгом для определения абсолютных расстояний до наблюдаемых объектов.

Явление параллакса активно используется крысами для оценки расстояния до объектов. Именно поэтому часто можно заметить, как крысы раскачиваются из стороны в сторону перед прыжком или перед тем, как перебежать в укрытие по открытой незнакомой местности.

Зрительная ориентация

Для запоминания местности и определения своего положения на ней крысы используют различные зрительные ориентиры. Так крысы, которых обучали прохождению лабиринтов, заблудились после того, как лабиринт был повернут. Однако когда вместе с лабиринтом поворачивали и окружающие предметы, крысы также уверенно находили дорогу. Кроме того, само по себе наличие окружающих предметов ускоряло процесс обучения. Крысы уверенно отличают предметы на расстоянии около 50 см (Mostafa et al. 2002), а определить, свободен или нет проход в лабиринте, могут с расстояния около 75 см (Robinson and Weever 1930). Крысы используют зрительную ориентацию и на более коротких расстояниях около 30 см.

При ориентации же среди предметов, расположенных в непосредственной близи, крысы часто предпочитают использовать вибриссы («усы»). Так, в одном из экспериментов крысы помещались на стеклянную поверхность, одна половина которой лежала на платформе, а другая свободно висела над полом. Животные, которые полагаются при ориентировании на зрительные ощущения, предпочитали переходить на ту часть стекла, которая лежала на платформе. Крысы же свободно перемещались по всей поверхности, т.к. вибриссы помогали им определить, что эта поверхность гладкая и сплошная. Крысы с подрезанными вибриссами оставались на закрепленной части стекла, что свидетельствует о том, что в отсутствие вибрисс они полагаются на зрительное восприятие обстановки (Schiffman et al. 1970).

Возрастное ухудшение зрения

После двухлетнего возраста сетчатка глаза крыс может терять значительное число своих чувствительных элементов, отдельные участки сетчатки увеличиваются и утончаются. Капилляры, питающие сетчатку, так же становятся тоньше. Поэтому зрение у крыс в возрасте может ухудшаться по сравнению с молодыми.