Seit einigen Monaten behandle ich den sechsjährigen Samuel, der an einer beginnenden Kurzsichtigkeit leidet. Er ist für sein Alter sehr schnell und stellt mir oft Fragen zu den Tests, die ich ihm gebe, und zu dem, was ich in seinen Augen sehe.
Aber die letzte Frage hat mich überrascht.
Samuel weiß, dass manche Menschen, wie sein Vater, Farben nicht gut sehen können. Aber was ist mit seinem kleinen Pudel Scotch, fragte er?
Ich bin kein Tierarzt und möchte mich nicht in deren Fachgebiet einmischen. Als Optiker kann ich jedoch einige Erkenntnisse bieten, die bei der Beantwortung von Samuels Frage hilfreich sein könnten.
Zapfen und Stäbchen
Umgebungslicht besteht aus Teilchen (Photonen), die sich in Strahlen aufreihen. Lichtstrahlen breiten sich aus und treffen auf Objekte. Abhängig von der Beschaffenheit ihrer Oberflächen und der Zusammensetzung ihrer Materialien werden einige Strahlen absorbiert, andere reflektiert. Die Wellenlängen der reflektierten Strahlen bestimmen die Farbe des Objekts, wie es vom Auge wahrgenommen wird.
Wie alles am menschlichen Sehen ist auch die Farbwahrnehmung komplex. Die Netzhaut, der empfindliche Teil, der den Augenhintergrund auskleidet, verfügt über zwei Arten von Photonenrezeptoren: Zapfen und Stäbchen. Die Zapfen in der Mitte der Netzhaut (Fovea) nehmen helles Licht wahr und sind es verantwortlich für die Farbwahrnehmung.
Es gibt drei Arten von Zapfen. Jeder Typ enthält ein spezifisches Fotopigment namens Opsin, das seine Natur definiert. Das Opsin wird unter dem Einfluss bestimmter Gene produziert. Das kürzeste Opsin (kurz „Cone S“) reagiert hauptsächlich auf blaues Licht (420 nm). Der längere („Cone L“) ist empfindlicher gegenüber orangerotem Licht (560 nm) und der dazwischen liegende („Cone M“ für Mitte) wird in Gegenwart von Grün (530 nm) aktiviert.
Allerdings reagiert jeder Kegel auf jeden der Strahlen, die in das Auge eindringen. Beispielsweise erzeugt ein roter Ball eine schwache Reaktion des S-Kegels (3/10), eine etwas stärkere Reaktion des M-Kegels (5/10) und a starke Reaktion des L-Kegels (8/10).
Das Gehirn kombiniert die von jedem dieser Zapfen ausgesendeten Signale, um die Farbe zu bilden, die es wahrnimmt. Im vorherigen Beispiel wäre die wahrgenommene Farbe also 3-5-8 codiert, was dem entspricht, was wir als Rot kennen. Eine rosa Farbe könnte den Code 4-6-6 haben und eine blaue Farbe 8-6-3. Jede Kombination der 3-Kegel-Signale ist einzigartig, was es uns ermöglicht, verschiedene Farbtöne in all ihren Variationen zu genießen.
Das heißt, solange der genetische Code intakt ist.
Die mit dem Farbsehen verbundenen Gene können mutiert oder defekt sein. In diesem Fall ist die Person teilweise oder vollständig beeinträchtigt. Die bekannteste dieser Anomalien ist die Farbenblindheit (Rot-Grün-Mangel oder Daltonismus).
Und was ist mit Tieren?
Farbsehen, beim Menschen wie beim Tier, hat sich im Laufe der Evolution entwickelt und ergibt sich aus den Bedürfnissen jeder Art entsprechend ihrer Umgebung, der Beute, die sie jagen, und den Bedrohungen, die sie meiden müssen.
Vögel verfügen beispielsweise über ein viertes Opsin, das es ihnen ermöglicht, ultraviolettes (UV) Licht zu sehen. Der Mensch kann dieses Licht aufgrund unserer kristallinen (inneren) Linse nicht wahrnehmen filtert UV-Strahlen. UV-Strahlen beeinflussen die Verhaltensentscheidungen von Vögeln, einschließlich der Nahrungssuche und ihre Partnerwahl.
Das Farbsehen von Vögeln ist also komplexer, was zur Folge hat, dass die Taube, die eine Vielzahl von Farben wahrnehmen kann, die Nase vorn hat Auszeichnung für das beste Farbsehen aller Arten.
Auch Insekten nehmen UV-Licht wahr. Diese Funktion ist für sie wichtig, um Pollen zu erkennen, obwohl ihr Farbsehen sehr schlecht ist. Ihre Augen bestehen aus mehreren Linsen (Ommatidien), die wahrnehmen mehr Bewegung als Farbe. Das ist im Schnellflug viel praktischer.
Die meisten waldbewohnenden Säugetiere haben nur zwei Opsine. Das liegt daran, dass sie im Laufe der Evolution die mit Orange-Rot verbundene Farbe verloren haben. Dies erklärt, warum diese Tiere im Gegensatz zu Menschen die orangefarbenen Lätzchen der Jäger nicht wahrnehmen.
Schlangen hingegen reagieren dank ihrer Infrarotrezeptoren empfindlicher auf rotes und infrarotes Licht. Dies ist ein Vorteil beim Erkennen von Beutetieren, da sie ihre Hitze auch nachts erkennen können.
Wenig überraschend ist es der Affe, der dem Menschen mit seinen drei Opsinen am nächsten steht. Es soll trichromatisch sein.
Zurück zu Scotch
Die Vision von Hunden – wie unserem Freund Scotch – ist ganz anders.
Im Gegensatz zum Menschen befinden sich die Augen von Hunden seitlich am Schädel. Dadurch haben Hunde ein größeres Sichtfeld (250 bis 280 Grad), aber weniger gleichzeitiges Sehen.
Scotchs Bewegungsvorstellung ist also in seinem gesamten Gesichtsfeld gut entwickelt. Aber seine zentrale Vision ist tatsächlich sechsmal schwächer als unsere. Dies entspricht dem Sehvermögen einer sehr kurzsichtigen Person ohne Brille. Warum? Denn die Netzhaut des Hundes enthält keine Fovea und daher weniger Zapfen.
Aber während Hundeaugen weniger Zapfen haben, haben sie mehr Stäbchen. Und als zusätzlichen Bonus verfügen sie über eine zusätzliche Netzhautschicht, die Tapetum lucidum – oder Teppich – genannt wird. In Kombination sorgen diese Inhaltsstoffe dafür, dass Hunde bei schwachem Licht und nachts besser sehen. Diese Schicht empfängt Licht und reflektiert es für eine zweite Belichtung zurück auf die Netzhaut. Dies erklärt, warum die Augen Ihres Hundes nachts zu leuchten scheinen.
Was die Farben angeht, sind Hunde Dichromaten. Sie nehmen nur Gelbgrün und Violettblau wahr. Farben werden blasser wahrgenommen, wie Pastelle. Und manche Farben kontrastieren nicht: Deshalb erscheint ihnen ein roter Ball auf grünem Gras als blasses Gelb auf grauem Hintergrund mit wenig Kontrast.
Abhängig von der Farbe des Balls ist es also möglich, dass Scotch ihn nicht sieht und daher mit verlorenem Blick zu Samuel aufblickt. Was Infrarot betrifft, nimmt er Wärme durch seine Nase wahr, nicht durch seine Augen.
Auch Katzen sind Dichromaten. Ihr Sehvermögen ähnelt daher dem von Hunden, ihre Farbpalette ist jedoch anders und eher auf Violett und Grün ausgerichtet. Da sie kein Rot-Grün wahrnehmen, sind sie grundsätzlich farbenblind. Sie sind auch sehr kurzsichtig. Ihre klare Sicht ist auf wenige Meter vor ihnen beschränkt.
Im Laufe der Evolution der Katze kamen andere Sinne hinzu, um dies auszugleichen. Unter anderem nehmen sie zwar nur bestimmte Kontraste wahr, sind es aber hervorragend darin, Bewegungen wahrzunehmen. Mäuse bewegen sich schnell!
Jede Art passt sich ihrer Umgebung an und der Mensch bildet da keine Ausnahme. Wer weiß, wie unser Farbsehen in 500 Jahren aussehen wird, nachdem wir immer mehr elektronischen Geräten und künstlichen Farben ausgesetzt waren?
Aber diese Frage muss Samuel beantworten, wenn er älter ist.
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