Katės turi strypų dominuojančią tinklainę ir atspindintį tapetum lucidum, kurie kartu sustiprina retus fotonus, padidindami jautrumą mažo kontrasto judesiui prieblandoje. Didelės, reguliuojamos vyzdžios ir platus periferinis laukas dar labiau padidina šviesos sugavimą ir laikinį mėginių ėmimą. Tačiau šios specializacijos aukoja smulkią erdvės aštrumą ir spalvų skyrimą, o beveik visiškoje tamsoje pasitikėjimas perkeliamas į klausą ir vibrissal lytėjimą — kompromisas, kuris formuoja prieblandoje medžioklės strategijas.
Tapetumas: gamtos veidrodis už tinklainės
Kadangi matymas esant silpnam apšvietimui priklauso nuo fotonų sugavimo maksimalumo, daugelis kačių turi tapetumą – specializuotą, atspindintį sluoksnį, esantį tiesiai už tinklainės – kuris antrą kartą grąžina nesugertą šviesą per fotoreceptorių sluoksnį. Tapetumas padidina veiksmingą fotonų srautą fotoreceptoriuose, pagerindamas signalo ir triukšmo santykį skotopinėmis sąlygomis.
Empiriniai tyrimai rodo padidėjusį jautrumą, bet ne skiriamąją gebą; atspindėti fotonai lieka priklausomi nuo fotoreceptorių atrankos ribų. Optinis atspindys apšvietus sukuria charakteringą akių spindesį.
Struktūra skiriasi tarp rūšių ir individų, o tai daro įtaką atspindėtos šviesos spektrinėms savybėms. Funkciniu požiūriu, tapetumas papildo nervų ir vyzdžių prisitaikymą, kad būtų galima matyti ne tik visiškoje tamsoje, bet ir pritemus.
Kodėl daugiau strypų reiškia geresnį naktinį matymą ir mažiau spalvų
Jautrumas lemia kačių tinklainės struktūrą: lazdelinių fotoreceptorių dominavimas, išdėstytų ir sujungtų taip, kad maksimaliai sugautų fotonus, yra pagrindas puikiam skotopiniam matymui.
Lazdelės žymiai pranoksta kūgelius, didindamos bendrą įvestį į tinklainės neuronus ir mažindamos fotonų aptikimo slenkstį. Konvergencija pagerina jautrumą ir judesio aptikimą, tačiau sumažina erdvės skiriamąją gebą ir gebėjimą palyginti bangų ilgių signalus, ribodama spalvų skyrimą.
Kūgiai lieka sutelkti centriniame plote, kad būtų galima atlikti dienos užduotis, tačiau jų santykinis retumas riboja spalvų jautrumą.
Empiriniai matavimai patvirtina, kad katės aptinka mažesnį šviesos lygį nei žmonės, tačiau jų spalvų pavadinimų atpažinimo ir smulkių detalių skiriamoji geba yra mažesnė, o tai atitinka fotoreceptorių sudėties kompromisus.
Mokiniai, periferinis regėjimas ir judesio aptikimas esant silpnam apšvietimui
Esant silpnam apšvietimui, katės plačiai išplečia vyzdžius, kad maksimaliai sugautų fotonus, o esant ryškiai šviesai, susiaurina juos iki siaurų vertikalių plyšių, kad apsaugotų fotoreceptorius ir išsaugotų gylio pojūtį.
Jų akys yra išsidėsčiusios horizontaliai ir šiek tiek pakreiptos į viršų, todėl jų regos laukas yra maždaug dvidešimt laipsnių platesnis nei žmonių, o tai padidina periferinį matymą.
Kartu su stiebeliais dominuojančia tinklaine ir atspindinčiu tapetum lucidum, ši konfigūracija pagerina jautrumą mažoms, mažo kontrasto judesiams, būdingiems sutemų grobiui.
Judesio aptikimas remiasi laikinąja sumavimu lazdeliuose ir neuronų sujungimu, keičiant erdvinę skiriamąją gebą į padidintą signalo ir triukšmo santykį.
Šie prisitaikymai optimizuoja medžioklę silpname apšvietime, tačiau riboja smulkių detalių ir spalvų skyrimą.
Kai regėjimas silpsta: ūsų ir klausos vaidmuo
Kai aplinkos apšvietimas tampa silpnesnis nei riba, reikalinga tapetumui ir lazdelėms sukurti naudingus vaizdus, katės vis labiau pasikliauja mechanosensoriniais ir klausos signalais, kad galėtų orientuotis ir medžioti.
Vibrissae teikia aukštos raiškos erdvinę grįžtamąją informaciją: nuokrypio modeliai koduoja objekto artumą, dydį ir judėjimą, leidžiant aptikti submilimetrinio masto objektus. Ūsų pagrindu somatosensacija atvaizduoja artimiausius kontūrus net visiškoje tamsoje.
Tuo pačiu metu klausos jautrumas – platus dažnių jautrumas ir tikslūs interauraliniai laiko skirtumai – leidžia lokalizuoti grobio skleidžiamus garsus su dideliu kampiniu skiriamuoju gebėjimu.
Lytėjimo ir akustinių signalų integracija kompensuoja šviesos informacijos trūkumą, padeda išlaikyti orientaciją, išvengti kliūčių ir medžioti grobį, kol sugrįžta minimalus apšvietimas.
Kaip šie prisitaikymai formuoja kačių medžioklę aušros ir sutemų metu
Auštant ir temstant, akies ir neakies prisitaikymo mechanizmai suveikia kartu, kad optimizuotų grobuonišką elgesį esant prastam apšvietimui. Tapetum lucidum ir stiebeliais dominuojanti tinklainė dvigubai sugeria fotonus, pagerindami silpno judesio aptikimą esant prastam apšvietimui.
Platus vyzdžių išsiplėtimas ir išsiplėtęs periferinis laukas padidina judančių taikinių laikinį ir erdvės atranką. Sumažėjęs spalvų ir aštrumo suvokimas kompensuoja jautrumą, palankiai veikdamas kontrastą ir judesio signalus, būdingus aušros ir sutemų metu medžiojamoms aukoms.
Kai aplinkos apšvietimas artėja prie nulio, regėjimas tampa nepakankamas; girdimoji lokalizacija ir vibrissų grįžtamasis ryšys atlieka pagrindinį vaidmenį. Kartu šios savybės sukuria medžioklės fenotipą, pritaikytą saulėlydžio efektyvumui apibrėžtose jutimo ribose.
