Как кошки видят мир

Ключевые моменты:

• Люди и кошки — животные с высоким уровнем зрения, но по разным причинам: у нас зрение специализируется на добыче пищи, у кошек — на охоте.
• Стереозрение обостряет зрение у нас и кошек. Ключевая специализация для стереозрения в нашем зрительном мозге развилась независимо у обоих видов.
• Кошки могут понимать визуальное пространство так же, как и мы, но их органы чувств также отличаются. Они дальтоники и не чувствуют вкус сладких продуктов.

На протяжении тысячелетий мы, люди, приглашали кошек в свои дома. Однако кошки остаются загадочными, и их поведение часто поражает нас своей таинственностью. Мы можем получить некоторое представление о кошках, если рассмотрим сенсорный мир, в котором они живут, и то, как в процессе эволюции у них появились особые сенсорные способности.

Оказывается, люди и кошки имеют удивительное сходство в ключевых аспектах нашего зрения, несмотря на наши эволюционные различия.

Как эволюция сформировала зрение у кошек и людей

Последним общим предком людей и кошек было млекопитающее, жившее более 90 миллионов лет назад. Одна группа потомков этого млекопитающего разветвилась на грызунов и приматов, и в итоге появились мы. Другая ветвь привела к появлению кошек, а также китов, свиней, лошадей и летучих мышей.

Наш последний общий предок с кошками, вероятно, имел более простую и менее мощную зрительную систему, чем у людей или кошек сегодня. Но со временем и наш род, и род кошек приспособились к определенному образу жизни, который требовал острого зрения, и наши зрительные системы стали более сложными.

Для нас и других приматов, похоже, жизнь на деревьях сформировала нашу зрительную систему. Полог — отличное место, чтобы избежать хищников, но один неверный шаг может означать гибель и, что более важно для эволюции, отсутствие копий ваших генов. Поэтому наша зрительная система с ее подвижными глазами особенно хорошо помогает нам оценивать, планировать и воображать в сложной трехмерной среде. Эта стратегия помогла нам находить фрукты и другие продукты на деревьях, одновременно снижая риск падения.

Охота требует острого стереозрения

Зрительная система кошки сформировалась в результате ее охотничьего образа жизни. Кошки настолько приспособлены к охоте, что им можно отрезать большую часть мозга, и они все равно смогут наброситься. Точнее, если передний мозг хирургическим путем отсоединить от остального мозга, то небольшой разряд электричества, поданный в неповрежденный ствол мозга, заставит животное произвести полностью скоординированную атаку.

Чтобы поймать хитрого хищника, например мышь, атака должна быть точно направлена и рассчитана по времени. Именно здесь на помощь приходит зрение. Чтобы знать, куда набрасываться, кошка должна знать, на какое расстояние прыгать. Поскольку каждый глаз улавливает только плоскую, двухмерную картину мира, для получения информации о глубине визуальной сцены необходимо стереозрение. Вид из двух глаз несколько отличается, что позволяет мозгу точно определить расстояние от наших глаз до близлежащего объекта. Как достигается стереозрение у млекопитающих — как мозг производит необходимые вычисления — не до конца понятно. Но одна из ключевых особенностей, по-видимому, заключается в сравнении информации, поступающей из определенного места в пространстве с помощью двух глаз.

Стереозрение в мозге

Представьте себе, что кошка видит перед собой мышь на земле. Изображение мыши проецируется в оба глаза и попадает на обе сетчатки. Нейрон в каждом глазу улавливает свет, например, от верхней части головы мыши. Затем два нейрона должны передать эту информацию в мозговые карты визуальной сцены, чтобы можно было сравнить два изображения на предмет небольших различий. Это происходит в зрительной коре, расположенной на затылке, которая получает информацию от двух глаз.

Сложность заключается в том, что нейроны в зрительной коре построены в виде листов, где отдельные клетки собраны вместе, как травинки в плотном дерне. Нейроны, получающие информацию от двух глаз, не могут быть уложены друг на друга. Это было бы все равно, что укладывать один участок дерна на другой. Вместо этого мозг перемежает нейроны, получающие информацию от двух глаз, как если бы мы аккуратно вставляли отдельные растения с одного участка дерна в соответствующее место на другом участке дерна.

В мозге кошки эта эволюционировавшая стратегия проявляется в виде паттерна, где входы от двух глаз перемежаются в виде вихревых пятен, напоминающих отпечатки пальцев. Отпечатки пальцев облегчают мозгу сравнение того, как данное место в мире выглядит с точки зрения обоих глаз. Информация о двух взглядах на точку в пространстве обрабатывается нейронами, которые физически находятся рядом друг с другом. Мозг, похоже, извлекает трехмерную информацию из небольших расхождений в этих картах и использует ее для точного удара.

Нейробиологам удалось составить очень подробные карты отпечатков пальцев в мозге кошки, как показано на рисунке ниже (нижняя панель). В этом участке зрительной коры нейроны, несущие информацию от левого глаза (черные области), перемежаются с нейронами, несущими информацию от правого глаза (белые области), причем соседние черные и белые области отображают один и тот же участок зрительного пространства.

На рисунке также показана эта ситуация у людей (верхняя панель) и обезьян (средняя панель). Хотя рисунок отпечатков пальцев у кошек не совсем такой же, как у людей, он явно похож и может служить той же цели: улучшить нашу стереокартину трехмерного мира. Однако точная связь между рисунком отпечатков пальцев и зрительной функцией остается неизвестной.

Общее решение для острого зрения

Что примечательно, так это то, что у кошек развилась по сути та же схема организации зрительной системы, что и у нас, но совершенно независимо и, вероятно, по другим причинам. Она возникла независимо — а не потому, что ею обладал наш общий предок, — потому что у других видов млекопитающих этот узор отсутствует. Для нас важность этого паттерна (называемого глазными доминантными колоннами), вероятно, заключается в том, что он поддерживает добычу пищи на деревьях, а также другие зрительные навыки. Для кошек, вероятно, это связано с охотой. В обоих случаях узор может позволить извлекать информацию о трехмерном пространстве и действовать в соответствии с ней.

К лучшему или к худшему, сходство между зрением кошки и нашим зрением означает, что кошки исторически были животным, выбранным для инвазивных исследований в области визуальной нейронауки. В 1950-х и 1960-х годах было проведено огромное количество исследований по депривации котят, в ходе которых изучалось влияние всевозможных изменений визуальной среды, начиная от наложения швов на глаза при рождении и заканчивая выращиванием под стробоскопическими лампами или в среде с вертикальными полосами. Примерно в то же время исследователи регистрировали импульсы нейронов в зрительном мозге анестезированных кошек — работа, которая впоследствии была удостоена Нобелевской премии по физиологии и медицине. Отчасти из-за беспокойства общественности исследования на кошках сейчас проводятся реже; большинство исследований в области зрительной нейрофизиологии сегодня проводятся на мышах или крысах. Но поскольку эти грызуны обладают слабыми зрительными способностями, исторические исследования высоковизуальной кошки остаются актуальными.

Кошачьи чувства имеют глубокое сходство с нашими, но есть и различия

Хотя мы обладаем удивительным сходством в нашей зрительной системе, между нашими глазами и глазами кошек существуют очевидные различия. Кошки активны ночью и обладают лучшей остротой зрения, чем мы, при низком уровне освещенности. У них также поразительные щелевидные зрачки, характерные для ночных хищников. А еще кошки дальтоники: у них два типа колбочковых фоторецепторов, тогда как у большинства людей их три.

Эти различия распространяются и на другие органы чувств. Быть строгим автомобилемниворы, кошки редко кладут в рот что-либо, не являющееся мясом. А в мясе очень мало химических веществ, которые мы ощущаем на вкус. Из-за своего рациона кошкам не нужно знать, является ли что-то сладким. Кошки фактически потеряли рецепторы на языке, которые определяют сладкие химические вещества, такие как сахароза. Именно поэтому вы никогда не сможете соблазнить кошку сладким лакомством из ее укрытия.

Но, несмотря на наши эволюционные различия, люди и кошки имеют глубокое сходство в том, как мы видим. Я думаю, что это часть того, что делает кошек такими привлекательными: Нам кажется, что мы видим их глазами. Это может объяснить, почему мы сопереживаем, когда кошки обманываются визуальной иллюзией, ведь мы тоже обманываемся (см. это видео, а также здесь).

Кошки остаются загадкой, что, возможно, является частью их привлекательности. Но понимание их сенсорного мира может сделать нас ближе к ним.

 

Источник — https://www.psychologytoday.com/us/blog/your-internet-brain/202202/how-cats-see-the-world