Könnte ein Organismus sowohl in Infrarotlicht als auch in normalem Licht sehen und sein Gehirn verwenden, um das, was er sieht, zu einem einzigen Bild zu verarbeiten?

Tl;dr:

  • Menschen erstellen ein zusammengesetztes Bild aus dem, was jedes ihrer Augen sieht
  • Menschen verarbeiten die beiden Bilder mithilfe ihres visuellen Kortex zu einem
  • Menschen können Infrarot nicht sehen, weil ihnen die Photorezeptoren in ihren Augen fehlen
  • Die Wellenlänge des sichtbaren Lichts beträgt 400-700nm
  • Die Wellenlänge im nahen Infrarot (NIR) beträgt 750-1500 nm
  • Dieses Video zeigt Ihnen, wie unsere Fotorezeptoren mit Zapfen und Stäbchen funktionieren (wir haben nur RGB-400-700-nm-Rezeptoren, können also kein NIR sehen, das 700-1500 nm beträgt).
  • Sie benötigen spezialisierte NIR-Rezeptoren, um NIR zu erfassen
  • Wenn Sie mehr A2-Protein haben, können Sie NIR nicht sehen, Fische, die dies tun, sehen nur mehr Rottöne
  • Kameras können NIR-Fotos und -Videos aufnehmen, da uns NIR in Graustufen erscheint, können Farbpaletten hinzugefügt werden. Ein Beispiel dafür ist die berüchtigte Ironbow-Palette aus den Raubtierfilmen.
  • Wir sehen NIR als eine Art Graustufen, weil es eine Farbe ist, für die wir nicht die Rezeptoren haben, um sie zu sehen. Wenn wir versuchen, NIR durch Video zu sehen, ist das wie eine Person, die keine RGB-Rezeptoren hat (in Graustufen sieht), die versucht, die Farbe Grün zu sehen.
  • Wir können ein NIR-Foto und ein RGB-Foto machen, den Helligkeitswert aus dem NIR und die Chromisanz (Farbe) aus dem RGB extrahieren. Überlagern Sie dann die beiden, um ein zusammengesetztes Bild zu erstellen. Wie hier zu sehen ist
  • NIR kann durch Rauch, Kleidung und dünne Haut sowie einige Arten von Glas und Kunststoffen sehen. Enthält jedoch keine RGB-Farbe.
  • Das anschließende zusammengesetzte Foto kann durch Rauch, Kleidung und dünne Haut hindurchsehen. Es hat auch den Kontrast und die Schärfe erhöht.
  • Es gibt Kreaturen mit Facettenaugen, die den visuellen Kortex verwenden, um aus den vielen Hunderten oder Tausenden, die sie erhalten, ein zusammengesetztes Bild zu erstellen. Organismen wie die Fangschreckenkrebse tun dies, aber mit den Rezeptoren für UV, RGB und NIR alle innerhalb eines Augenpaares.
  • Wenn der visuelle Kortex ein zusammengesetztes Bild aus Hunderten mit hohen Wellenlängenbereichen erstellen kann, sollte ein Organismus existieren können, der ein Augenpaar für NIR und ein zweites für RGB verwendet.
  • Der visuelle Kortex könnte theoretisch die Lumineszenz aus dem NIR und die Chromisanz aus dem RGB auswählen, um ein einziges Bild zu bilden.

Meine Frage ist:

Wäre es für einen Organismus möglich, sich mit zwei Augenpaaren zu entwickeln , wobei das erste Paar 3 Zapfen hat, die Licht im NIR - Spektrum wahrnehmen, und das zweite Paar 3, um Licht im RGB - Spektrum zu erfassen? Könnte es unter Verwendung der Lumineszenz von NIR und der Chromisanz von RGB ein zusammengesetztes Bild innerhalb des visuellen Kortex erzeugen ?

Wo werden die Informationen verarbeitet?

Die Bilder, die wir sehen, stehen auf dem Kopf, unser Gehirn dreht sie einfach um. Um diese Aussage zu untermauern, trug George M. Stratton acht Tage lang eine Umkehrbrille, nach fünf drehte sich seine Sicht wieder um, Quelle 1 und Quelle 2 . Es wird angenommen, dass wir als Babys diese Fähigkeit entwickeln, unsere ursprünglich wahrgenommenen Bilder umzudrehen, selbst mit unserem relativ kleinen visuellen Kortex . Gleichzeitig bilden Menschen aus dem, was jedes Auge in unserem Kortex wahrnimmt, ein einziges zusammengesetztes Bild , das es uns ermöglicht, Tiefe zu spüren.

Tiere, die NIR wahrnehmen können:

Es gibt Organismen auf der Erde, die Infrarot wahrnehmen, obwohl sie dies ohne die Verwendung von „Augen“ in dem Sinne tun, wie Sie sich das vorstellen können. Sie verwenden verschiedene Arten von Grubenorgeln. Vor allem Schlangen nutzen diese, um die Hitze ihrer Beute zu spüren . Elektrische Signale, die mit diesem Prozess verbunden sind, werden an das somatosensorische System gesendet, das hier als Homunkulus dargestellt ist , dieser Teil des Gehirns ist mit Schmerz, Berührung und Temperatur usw. verbunden. Dies verarbeitet keine visuellen Informationen, das ist die Aufgabe des visuellen Kortex .

Dadurch können wir feststellen, dass eine Schlange, die Infrarot neben normalem sichtbarem Licht „sehen“ kann, eher einem Menschen ähnelt, der Wärme von ihren Händen wahrnimmt, eine Fähigkeit, die von der Verarbeitung im visuellen Kortex getrennt ist. Dies bedeutet im Wesentlichen, dass kein Organismus auf der Erde Infrarot durch die Verwendung von Photonen wahrnehmen kann, obwohl es eine Ausnahme gibt.

Das einzige Tier auf der Erde, das NIR durch die Verwendung von Photonen sehen kann, ist die Fangschreckenkrebse, sie sieht UV, RGB und NIR und kann daher auch nicht zwischen den Farben unterscheiden. Kein anderes Tier kann das, weil seine Fotorezeptoren nur Rot, Grün, Blau (und manchmal UV, wie bei Bienen) absorbieren. Studien wie diese„keine zufriedenstellende physikalische Erklärung erhalten haben“, da das einfache Finden eines Wegs für die roten Photorezeptoren des Auges, eine Wellenlänge von 700-1000 zu absorbieren, dazu führt, dass die Farbe anschließend als ein anderer Rotton wahrgenommen wird. Bestimmte Meerestiere sollen aufgrund des A2-Proteins in der Lage sein, in Infrarotlicht zu sehen, dies mag jedoch stimmen, da ihre Augen nur rote, grüne und blaue Rezeptoren enthalten und IR etwas über Rot liegt, nehmen sie IR als anders wahr Rotton.

So funktioniert Infrarot:

Dieses Video gibt eine großartige Erklärung, wie wir Farben durch Zapfen und Stäbchen in unserer Netzhaut wahrnehmen. Es beschreibt, warum wir verschiedene Wellenlängenbereiche nicht sehen können.

Infrarot ist nur ein weiteres Farbspektrum, aber eines, das wir nicht verstehen können, es ist im Wesentlichen wie eine Person, die in Graustufen sieht und versucht, Farbe zu sehen. Kameras können jedoch NIR aufnehmen, wir nehmen es nur als eine Art Graustufen wahr. Da NIR im Wesentlichen Wärmeenergie ist, wir sie jedoch auf einer Grauskala beobachten, können wir Filter hinzufügen, die auf einer Farbpalette von einem Ende zum anderen reichen. Ein Beispiel dafür wäre die bekannte Ironbow-PaletteFarbpaletten

Dieses Wellenlängendiagramm erleichtert das Verständnis. Wir können nur bis zu einer Wellenlänge von etwa 700 sehen, da unsere 3 Zapfen innerhalb von etwa 400-700 liegen, Infrarot hingegen reicht von etwa 750 aufwärts.

So funktioniert ein zusammengesetztes Bild mit NIR und RGB:

In diesem Beispiel werden Informationen aus dem sichtbaren Lichtspektrum (Rot, Grün, Blau) genommen und in eine Luminanz-Chrominanz-Farbkodierung umgewandelt. Das nahe Infrarot (NIV) (700-1100) stammt jedoch von derselben Kamera, deren NIR-Filter entfernt wurde, was zu einem Bild führt, das uns in Graustufen erscheint. Das resultierende Bild liefert uns dann einen Luminanzkanal mit mehr Details für Kontrast und Schärfe.

Der Luminanzkanal des RGB wird durch den des NIR-Bildes ersetzt, was zu einer Kreuzung zwischen den beiden führt. Die ersten Bilder sind RGB, die zweiten NIR und das letzte ist der Hybrid. Wie Sie beim Vergrößern deutlich sehen können, weisen die endgültigen Bilder eine erhöhte Schärfe und einen erhöhten Kontrast auf. Es ist sowohl bei hohen als auch bei schlechten Lichtverhältnissen besser zu sehen. Es scheint, dass eine Kamera dies ohne die Verwendung von nachträglicher Fotobearbeitung erreicht hat . Darüber hinaus beschreibt diese Zusammenfassung einen sehr ähnlichen Prozess.

Vergleich von sechs Bildern

Evolutionäre Vorteile des Sehens mehrerer Wellenlängen:

Darüber hinaus kann Infrarot durch Rauch und andere Dinge sehen . Daraus haben wir abgeleitet, dass ein Organismus, der die Verwendung mehrerer Wellenlängen verwendet hat, Folgendes tun könnte:

  • Beute leicht erkennen, selbst durch etwas wie Tarnung
  • Erkennen Sie Beute durch Rauch oder einen rauchähnlichen Sehhemmer (besonders gut, wenn ihr Lebensraum eine solche Atmosphäre enthielt).
  • Durchsichtige Kleidung sowie dünne Haut (möglicherweise Erkennen der Hauptvenen für die Jagd)
  • Im Dunkeln sehen (wenn auch in Schwarz und Weiß)

Es gibt eindeutig immense Vorteile.

Hier sind einige Beispiele zu Rauch , Kleidung und Venen

Sowie ein weiteres Beispiel dafür, wie NIR in Rauch aussieht:

Vergleich zweier Bilder

Die Frage lautet wie folgt:

Wäre es für einen Organismus möglich, sich mit zwei Augenpaaren zu entwickeln , wobei das erste Paar 3 Zapfen hat, die Licht im NIR - Spektrum wahrnehmen, und das zweite Paar 3, um Licht im RGB - Spektrum zu erfassen? Könnte es unter Verwendung der Lumineszenz von NIR und der Chromisanz von RGB ein zusammengesetztes Bild innerhalb des visuellen Kortex erzeugen ?

Jetzt überlasse ich Ihnen einige Interpretationen, wie das Alien seine Welt sehen könnte, nachdem es in seinem visuellen Kortex ein Komposit gebildet hat.

Möglichkeit Eins

Möglichkeit Zwei

Waaaay tl;dr. Infrarotlicht ist ... Licht . Menschen sehen es nicht, aber es gibt keinen Grund, warum die Photopigmente einer Spezies nicht auch durch längere Wellenlängen angeregt werden könnten.
@RonJohn Danke für den Hinweis, ich habe es 9 Stunden lang angestarrt, also habe ich nicht gemerkt, wie lange es war. Die eigentliche Frage, die ich stelle, ist, ob sie ein zusammengesetztes Bild mit beiden Spektren erstellen können.
Bitte beschränken Sie sich auf eine Frage pro Beitrag. Wenn Sie schon dabei sind, entfernen Sie vielleicht die meisten oder alle Bilder, da sie die Frage viel schwerer lesbar machen.
Ich glaube, Sie haben Protonen und Photonen ein paar Mal verwechselt.
@pluckedkiwi Ja, sicher, danke für den Hinweis.
@ Raditz_35 Wenn Sie freundlicherweise eine andere Frage zu zusammengesetzten Bildern verknüpfen könnten, die von Rezeptoren mehrerer Wellenlängen innerhalb des visuellen Kortex gebildet werden, wäre dies sehr zu schätzen.
@Lutro Weißt du was, du hast recht, deine Frage ist spezifisch genug und zeigt genug Verständnis, um einzigartig zu sein, mein Fehler. Ich sehe jedoch nicht, welche Art von Antwort Sie erwarten. Sie scheinen sich der Probleme bewusst zu sein, Sie sind sich sicherlich bewusst, dass bestimmte Organismen Infrarot (z. B. Schlangen) mit unterschiedlichen Mechanismen wahrnehmen können. Welche andere Antwort als "das ist genau das, was ihr außerirdisches Gehirn tut" erwarten Sie? Ich denke, Sie verlangen nach einer Lösung, die Ihnen das kombinierte Wissen der Menschheit nicht bieten könnte
PS: Ich glaube, ich habe einen freien Tag, sorry. Vielleicht ist Ihre Frage noch nicht spezifisch genug, ich habe einen Teil Ihrer Frage irgendwie ausgeblendet: Ich denke, Sie haben hier zwei verschiedene Probleme, 1) Wie verarbeitet das Gehirn Informationen - nicht beantwortbar, denke ich, und 2) Welche Art von Zapfen geben Sie? ein effizienter Mechanismus mit elektronischer Anregung im Infrarotspektrum - bei dem es nicht um Weltenbau, sondern um eine echte wissenschaftliche Frage geht - fragen Sie vielleicht in Chemie oder Biologie nach.
Ich hoffe, Ihr Tag wird besser, Ihr Beitrag ist jedoch nützlich. Da das Gehirn bereits zusammengesetzte Bilder aus unserem einzelnen Augenpaar bildet und das, was wir sehen, umdreht, dachte ich, dass zwei Augenpaare auch ein zusammengesetztes Bild bilden könnten. Wenn wir das Konzept außer Acht lassen, welche Zapfen verwendet werden könnten, um IR aufzuheben und auf das zusammengesetzte Bild zu fokussieren, glaube ich, dass es auch biologisch möglich sein sollte, da Computer dies mit einem recht einfachen Prozess mit denselben Eingaben tun können. Ich würde gerne Ihre Meinung dazu hören, ich habe die Frage gestellt, falls ich etwas übersehen habe.
Als Kommentar hinzufügen, weil ich keine Zeit habe, nachzuforschen, um eine echte Antwort zu posten, aber anscheinend "rotverschieben" Ochsenfrösche und einige Fische (wie Lachse) ihre Augen, um mehr Infrarot unter Wasser zu sehen, indem sie zwischen Vitamin A1 wechseln und A2. Sehr interessante Lektüre.
Es ist auch erwähnenswert, dass unsere "Sensorfusion" erstaunlich gut ist. Wir können nicht nur die Sicht unserer beiden Augen korrelieren, um 3D zu erzeugen, wir können sogar Sicht und Ton verschmelzen, um einige faszinierende Tricks zur Echoortung auszuführen. Das einfache Verschmelzen von IR aus verschiedenen Augäpfeln wäre ein Kinderspiel, verglichen mit der Verarbeitung, die unser Gehirn bereits durchführt.
Warum bestehen Sie auf zwei Augenpaaren statt auf einem Paar mit einem breiteren Sehspektrum?
@RonJohn Für die bloße Tatsache, dass es cooler aussehen würde.
Ich denke, wir sollten es aus der Warteschleife nehmen. Es ist wahnsinnig gut entwickelt.
Um auf das absolut Offensichtliche hinzuweisen. Menschen haben zwei Augen und unser Gehirn und wir verarbeiten das zu einem einzigen Gesichtsfeld. Die Natur ist sparsam. Die Kombination von Licht und NIR in einem einzigen Gesichtsfeld scheint naheliegend.
@a4android Sie haben Recht, aber es geht nicht nur darum, RGB und NIR zu kombinieren. Die Frage betrifft die spezifische Extraktion des Helligkeitswerts aus dem NIR-Eingang und des Chrominanzwerts aus dem RGB. Theoretisch ist dies weniger effizient, als die beiden einfach zu kombinieren, obwohl, um der Geschichte willen, für die ich dieses Konzept verwenden möchte, Menschen in der Lage wären, zu beobachten, wie die Außerirdischen sehen.
@Lutro Das Gehirn übernimmt die Arbeit, NIR-Werte als Nicht-RGB-Farbe zu extrahieren. Die Stärke des sensorischen NIR-Eingangssignals bestimmt seinen Helligkeitswert. Die NIR-Chrominanz ist eine Nicht-RGB-Farbe. Dies ist vergleichbar mit der Falschfarben-IR-Fotografie, die bei der Fernerkundung aus der Luft verwendet wird. NIR erscheint als eigene Farbe. Interessante Idee über Menschen, die die Wahrnehmung der Außerirdischen beobachten.
Ihr letztes Bild ist thermisches IR, nicht nahes IR. Das Sehen im thermischen IR hat ganz andere Herausforderungen als das Sehen im nahen IR (und ja, es gibt Tiere, die das tun).
NIR ist Licht, nur bei einer längeren Wellenlänge. Das ist hauptsächlich eine Frage der Anpassung der Transparenzwellenlänge der Augenlinse - es gibt Tiere, die im "Sichtbaren" sehen und sich bis ins nahe Infrarot erstrecken. Einige sehr, sehr kleine Kinder sehen NIR als schwaches Rot. Um es als separate Farbe (außer Rot) zu erkennen, ist eine 4. Zapfenpigmentierung in der Netzhaut erforderlich, die für diese Wellenlänge empfindlich ist. Danach sollte das Gehirn während der normalen Entwicklung dafür sorgen. Siehe die Antwort von @pluckedkiwi .
Es ist für eine Kreatur genauso unmöglich, Bilder von NIR- und RGB-Licht zu sehen und zusammenzusetzen, wie es für eine Kreatur ist, Bilder von Rot, Grün und Blau aus zwei verschiedenen Augen zu sehen und zusammenzusetzen. (Falls Ihr Sarkasmus-O-Meter kaputt ist ... das heißt ja, es kann leicht gemacht werden. Alles , was erforderlich ist, ist das Vorhandensein der NIR-Sensoren für die Augen). PS: Menschen kombinieren bereits zwei völlig unterschiedliche Sehsysteme . den RGB-Eingang von Ihren Kegeln und den Mono-Eingang von den peripheren Stäben. Es gibt auch das Herausschneiden des blinden Flecks. Das alles geschieht automatisch durch die Augen und das Gehirn
Hier gibt es also 2 Teile, NIR-Wellenlängen sehen zu können; und die Fähigkeit zu haben, subjektivere Farben zu sehen. Menschen können bereits mehr Farben (als „unmögliche Farben“ bezeichnet) sehen, indem sie den visuellen Kortex des Gehirns direkt stimulieren. Menschen sehen diese Farben normalerweise nie, weil es keine Zapfen gibt, die sie auslösen. Dinosaurier und die meisten modernen Vögel haben 4 Zapfen und können in das UV-Spektrum sehen. Manche Insekten können das auch. Diese Wellenlängen werden in ihrem Gehirn in einzigartige Farben kodiert. Also, ja, es ist alles möglich. Mehr als 2 Augen und Compositing sind unnötig aber ausreichend.
Ich habe keine Ahnung, warum diese Frage soooo lang ist. Und das eigentliche Problem wird nicht wirklich angesprochen - warum nicht? Ich sehe absolut keinen Grund, warum das nicht funktionieren sollte. Und ich sehe absolut keinen Grund, warum eine Kreatur das brauchen sollte (NIR ist sehr nützlich, aber warum müssen wir es mit dem Chroma von VIS überlagern?). Und ich sehe keinen Grund, das 'Chroma' von den 3 NIR-Kegeln zu verwerfen (warum drei haben, wenn Sie das Chroma verwerfen? Warum nicht nur einen mit einem breiten Spektrum? Bitte erklären Sie. EDIT: Ich hatte gerade eine Offenbarung - ist ist das der Grund, warum Sie RGB bleiben müssen, während Sie in RGB & NIR erfassen?

Antworten (9)

Warum sollten Rezeptoren, die auf Infrarot reagieren, anders sein als solche, die auf andere Wellenlängen reagieren?

Manche Menschen sind farbenblind. Ihnen fehlt eine oder mehrere Arten von Zapfen, was bedeutet, dass sie diese Farbe überhaupt nicht wahrnehmen (oder in einigen seltenen Fällen überhaupt keine Farbe vollständig monochromatisch ist und eine rein graue Welt wahrnimmt). Manche Menschen sind tetrachromatisch (sie haben 4 Rezeptoren) – die meisten wissen es nicht, weil für sie einfach alles normal aussieht.

Es ist nichts besonders Neues daran, Infrarot sehen zu können, genauso wenig wie die Tatsache, dass einige Tiere bis weit ins Ultraviolett sehen können.

Was die Tatsache betrifft, dass wir mehrere Augen haben ... wir haben im Moment mehrere Augen (wie viele Tiere, obwohl sie damit weitaus beeindruckender sein können). Nichts Ungewöhnliches daran. Viele Menschen haben ein dominantes Auge, auf das ihr Gehirn mehr Aufmerksamkeit richtet, aber die meisten Menschen fügen die Informationen trotz mehrerer Sinnesorgane immer noch zu einer kohärenten Wahrnehmung zusammen.

Rezeptoren haben eine bestimmte Wellenlänge, unser Maximum liegt bei etwa 700, wenn wir mehr Rezeptoren hätten, aber in einem höheren Bereich, sagen wir 900, könnten wir neue Farben wahrnehmen, die für uns derzeit unverständlich sind. Es ist sicherlich kein neues Konzept, aber an diesem Beispiel können Sie erkennen, dass es zum Überleben beitragen würde. Ich versuche, eine neue Kreatur für ein Buch zu erstellen, und dachte, dieses zusammengesetzte Bild, das aus zwei Augenpaaren besteht, wäre ein interessantes Konzept zum Hinzufügen. Vielen Dank für den Beitrag darüber, wie wir derzeit Verbundwerkstoffe bilden!
Ich gehe davon aus, dass RGB-Rezeptoren auf der Grundlage dieses Videos farbig sind , daher gehe ich davon aus, dass die Infrarotrezeptoren im IR-Spektrum gefärbt sind, obwohl ich mir immer noch nicht sicher bin, ob dies auch nur annähernd plausibel ist. Wenn dies nicht der Fall ist, bin ich mir während meiner Recherchen ziemlich sicher, dass ich gelesen habe, dass Kieselsäure oder etwas in dieser Richtung in Kameras verwendet wird und IR gut absorbiert, sodass es möglicherweise als Fotorezeptor oder ähnliches fungiert.
@Lutro Ich bin mir sicher, dass z. B. einige Nanopartikel auf einer Oberfläche Ihnen genau das bieten, was Sie brauchen, aber Sie sollten wirklich in Betracht ziehen, dies bei der Chemie zu fragen, wo es mehr Fachwissen auf diesem Gebiet gibt
@Raditz_35 Ja, das ist eine gute Idee. Meine Frage hier war wirklich mehr über die Bildung eines Verbundes im visuellen Kortex. Da dieses Konzept für einen Science-Fiction-Roman gedacht ist und ich es so oder so verwenden werde, ist die absolute Logistik, wie die Kegel das Licht absorbieren könnten, kein allzu großes Problem.
@Lutro In diesem Fall würde ich bei "Nanopartikeln" bleiben und die Details vergessen;). Klingt schick und ist imo absolut plausibel. Tut mir leid, dass ich die Antwort entführt habe, Sie erhalten von mir +1 für Ihre Bemühungen.

Während zwei Augenpaare eindeutig möglich sind (einige Spinnen haben acht Augen ), ist es viel wahrscheinlicher, nur mehr Farbrezeptoren zu haben. Es ist sehr gut vorstellbar, dass das normale Sehen bis ins nahe Infrarot (700–1500 nm Wellenlänge) erweitert wird. Darüber hinaus geht es nicht, weil Wasser bei längerer Wellenlänge undurchsichtig wird und ein hauptsächlich mit Wasser gefülltes Auge nicht mehr funktioniert.

Das sind definitiv einige wertvolle Informationen, aber sei es für ein interessantes Konzept oder plausibler, könnten sich die Augen aufgrund evolutionärer Ursprünge aus anderen Gründen entwickelt haben, wie in Ihrem Spinnenbeispiel? Zum Beispiel könnte sich das erste Paar, das RGB wie Menschen wahrnimmt, aus einem Tier mit einer ähnlichen Struktur wie wir entwickelt haben, aber neuere Mutationen könnten zu einem zweiten Paar geführt haben, das IR-Licht wahrnimmt. Ist das eine plausible Erklärung?
Nun, Sie sind der Weltenbauer, und zusätzliche Augen können nützlich sein, um auf die Rückseite zu sehen. Der erste Schritt ist also die Verdopplung der Anzahl der Augen, und dann spezialisieren sich die beiden Augentypen auf unterschiedliche Frequenzbereiche, anstatt in unterschiedliche Richtungen zu schauen. Erwarten Sie, dass dieser ganze Prozess sehr lange dauert.
Zeit sollte kein Problem sein, wir haben ungefähr 10 Milliarden Jahre, mit denen wir arbeiten müssen. Die Schritte der Evolution sind wirklich interessant, es lässt auch Raum für eine Divergenz gemeinsamer Vorfahren, möglicherweise könnte eine andere ähnliche Art das ultraviolette Sehen entwickelt haben. Was sind Ihre Gedanken dazu?
Nahes UV ist kein Problem, mehrere biologische Arten (Bienen und Vögel) können es sehen.
Das könnte durchaus das Konzept sein, eine potenzielle Rivalität zwischen den beiden Divergenten, die sich hauptsächlich durch das unterscheiden lässt, was sie sehen, oder vielmehr ihre Augen. Mögliche Kampfstrategien könnten um diese Idee in Verbindung mit UV+bestimmten Farbrezeptoren, oder besser gesagt, einem Fehlen davon, herumgearbeitet werden. Danke für die Idee, ich bin sicher, es wird sich in die Prämisse verwandeln.

Es gibt ein Gerät namens DSNVG (Dual Sensor Night Vision Goggles), das das Infrarotspektrum auf die Nachtsicht überlagern kann. Ich sehe keinen Grund, warum ein biologisches Auge mit den richtigen Rezeptoren nicht in der Lage wäre, dasselbe zu tun. Bild einer DSNVG in Aktion:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich bin mir ziemlich sicher, dass dies ein NIR-Bild ist, das mit FIR überlagert ist

Ja. Die Größe und Form der Neandertaler-Augen deutet darauf hin, dass sie dies möglicherweise getan haben, und selbst normale Menschen sehen leicht ins Infrarot. Wir kennen Menschen mit vier verschiedenen Photorezeptoren (Terachromaten) und das Tierreich hat Tiere mit überall zwischen fünf und fünfunddreißig verschiedenen Rezeptoren.

Das Hauptproblem ist, dass es immer einen Kompromiss gibt. Die Anzahl lichtempfindlicher Zellen einer bestimmten Größe, die Sie auf eine bestimmte Fläche packen können, ist begrenzt, und Sie benötigen eine komplexere Verarbeitung, die einen größeren visuellen Kortex erfordert.

Neandertaler hatten in der Tat einen wesentlich größeren visuellen Kortex, aber andere Teile des Gehirns wurden verkleinert, um hineinzupassen.

Neandertaler hätten dies nicht getan, es sei denn, sie hätten einen vierten Rezeptor, wie ich in meiner Frage sagte: „Kein Tier kann Infrarot durch die Verwendung von Photonen wahrnehmen, weil ihre Fotorezeptoren nur Rot, Grün und Blau absorbieren. Studien wie diese haben keine erhalten eine zufriedenstellende physikalische Erklärung', da die Suche nach einem Weg für die roten Photorezeptoren des Auges, eine Wellenlänge von 700-1000 zu absorbieren, dazu führt, dass die Farbe anschließend als ein anderer Rotton wahrgenommen wird.
Starke Behauptungen über die Neandertaler, können Sie Quellen angeben?
@Imipak Ich bin auf das Problem gestoßen, wie viel Sie einpacken können, sowohl in Bezug auf die Rezeptoren als auch auf das Gehirn. Da es sich um einen theoretischen Organismus handelt, sind Augengröße, Anzahl und Gehirngröße dynamisch. Unter der Annahme, dass der Kortex proportional zur benötigten Verarbeitungsleistung skaliert wird, während andere Gehirnfunktionen nicht gehemmt werden, z. B. kein Kompromiss. Ich sehe darin keine Fehler, ich habe die Frage gestellt, um zu sehen, ob ich etwas übersehen habe. Bemerken Sie irgendwelche Probleme mit der Skalierung usw.?
@jknappen Ich nehme an, er betrachtet die größere Augengröße als Unterbringung von mehr grenzwertigen IR-Rezeptoren, daher könnten sie nach dieser Logik IR sehen, zumindest besser als wir Homo Sapiens. Ich habe das Gefühl, dass ich dies bereits weitgehend widerlegt habe, indem mein oben erwähnter Kommentar zu IR in diesem Fall immer noch als rot angesehen wird. Allerdings wäre ich auch an einer Quelle für seine Informationen interessiert.
Menschen können, wie bereits erwähnt, vier Farbrezeptoren haben, obwohl dies selten vorkommt. Ich verwende die folgenden Quellen: rspb.royalsocietypublishing.org/content/280/1758/20130168 (bitte warten)
Wir müssen das Genom besser verstehen, um zu wissen, ob dieser Trick verfügbar war: theatlantic.com/science/archive/2015/11/…
bbc.com/earth/story/20150805-neanderthals-strange-large-eyes hat einige nützliche Einblicke. Aber erst, wenn das Neanderthal Genome Project berichtet, werden wir wissen, wie viele Farbrezeptoren Neandertaler hatten oder mit welchen Frequenzen sie arbeiteten. Es gibt derzeit keine Beweise dafür.

Sie führen jetzt mehrere Arten von Daten in Ihrem visuellen Kortex zusammen. Sie haben Stäbchen und Zapfen. Stäbchen reagieren nur auf Leuchtdichte. Zapfen reagieren auf unterschiedliche Farben. Sie führen Farbinformationen mit niedriger Auflösung mit Luminanzinformationen mit hoher Auflösung zusammen. Das Gleiche tun Sie auch in anderen Sinnen. Schließe deine Augen. Berühren Sie Ihre Fingerspitzen hinter Ihrem Rücken. Sie haben eine ganze Reihe von Positionsdaten aus dem Gewicht Ihrer Gliedmaßen integriert.

Versuchen Sie Folgendes: Halten Sie Ihre Hände etwa 2 Zoll voneinander entfernt. Lassen Sie jemand anderen seine Hand zwischen Ihre Hände legen, dann schließen Sie Ihre Hände zusammen. Sie haben ein „Hand-Sandwich“ gemacht. Es fühlt sich sehr seltsam an, weil Sie widersprüchliche Daten erhalten. Der kinästhetische Sinn sagt, dass Ihre Hände getrennt sind. Touch sagt, dass sie zusammen sind.

Der Grund, warum wir in NIR nicht sehen, ist, dass es nicht viel zu sehen gibt. Die Erdatmosphäre ist nahezu undurchsichtig, daher gibt es nicht viel Beleuchtung.

Tiere wie Schlangen, die warme Ziele erkennen, verwenden sehr fernes Infrarot.

Ein Objekt bei 30 C (etwas wärmer als normale Hauttemperatur) hat eine Spitzenwellenlänge von 10 Mikrometern. Vergleichen Sie mit 700 nm für das rote Ende des sichtbaren Bereichs. Etwa die 14-fache Wellenlänge.

Die Herstellung eines Detektors hat auch Probleme. Bei Schlangen funktioniert es, weil sie kälter sind als das, was sie sehen. Dies ist ein allgemeines Problem: Es ist schwierig, einen Detektor herzustellen, wenn alle Komponenten in dem Band leuchten, das er zu erkennen versucht.

Mir ist weniger klar, warum mehr Tiere kein UV sehen.

Das letzte Bild mit dem Feuerwehrmann ist kein nahes Infrarot. Es stammt von einer Wärmebildkamera, die längere Wellenlängen als NIR betrachtet, dh das, was allgemein als "Wärme" bezeichnet wird.

Der Unterschied kann angenähert werden, indem man feststellt, dass NIR genauso behandelt werden kann wie sichtbares Licht, nur etwas unterhalb des Bereichs, den das Auge erkennen kann. Die meisten Nachtsichtgeräte ohne Lichtverstärkung, wie sie beispielsweise von Tierdokumentationen zum Filmen von Tieren bei Nacht verwendet werden, sind NIR. Es verwendet eine Lichtquelle, die genau wie ein normaler Scheinwerfer funktioniert, aber bei Wellenlängen, die die Tiere nicht sehen können, und die Kamera erkennt das reflektierte Licht.

Eine Wärmebildkamera hingegen erfasst die vom Objekt selbst abgegebene Strahlung. Eine Tierdokumentation bräuchte keine (für das Auge unsichtbare) Lichtquelle, um die Tiere zu beleuchten, man würde die von den Tieren abgegebene Wärme sehen, die mit der Temperatur der Dinge um sie herum kontrastieren würde.

Anders ausgedrückt: Wenn ich eine normale Innenwand mit einem NIR-Sensor betrachten würde, würde ich nur sehen, dass die Wand nicht viel anders aussieht als das, was ich mit normalem Licht sehen würde. Wenn ich es mit einem anständigen TIC betrachtete, konnte ich subtile Wärmeschwankungen erkennen: dort, wo die Wandpfosten die Trockenwand berührten, die leichte Abwärme, die von den elektrischen Leitungen erzeugt wurde, wo Rohre kaltes oder heißes Wasser führten, ob Lüftungsschlitze heizten oder kühlten den Raum. Eine NIR-fähige Kamera kann das nicht. Aber, und hier ist der Trick, es muss wärmer sein als der Sensor: Wenn der Sensor Ihrer Kamera 50 ° C hat, würde er nichts „sehen“, was 50 ° C oder kälter ist, weil sich die Kamera im Wesentlichen selbst blendet.

tl;dr: Es gibt keinen besonderen Grund, warum ein Organismus nicht für NIR-Wellenlängen empfindlich sein kann. Es wäre nicht anders, als dass einige Organismen Ultraviolett wahrnehmen können. Aber ein Bild wie das Bild eines Feuerwehrmanns zu sehen? Passiert nicht.

Eine seltsame Tatsache, die Sie dort haben, dass Infrarotsensoren nichts kälteres als sich selbst erkennen können, und eine, die ziemlich schwer zu glauben ist. Hast du eine Quelle für diese Behauptung? Ich kann mir nur schwer vorstellen, dass Wärmebildkameras im Freien (insbesondere in wärmeren Umgebungen) von großem Nutzen sind, wenn dies der Fall ist. Oder für Ihr Innenbeispiel übrigens: Die Kamera hätte vermutlich Raumtemperatur und könnte die Kaltwasserleitung nicht getrennt vom Rest der Wand erkennen. Wollten Sie stattdessen sagen, dass das Objekt wärmer sein muss als seine Umgebung?
Am Beispiel des kalten Rohres ist es die relative Temperaturdifferenz. Das Rohr kühlt die angrenzende Wand leicht ab, und dieser Unterschied wird sich zeigen. Der "kühle" Teil ist immer noch wärmer als die Arbeitsfläche des Sensors, der sich durch passive Wärmeübertragung selbst kühlt. Die in einem TIC-Sensor verwendeten Mikrobolometer sind thermisch isoliert und werden im Vakuum gehalten, was es für sie schwieriger macht, zu heiß zu werden, um sich selbst zu blenden, aber es kann passieren.
Ah, ich hatte nicht bemerkt, dass die Wärmesensoren so isoliert waren. Trotzdem bin ich mir ziemlich sicher, dass Tiere mit thermischen Sensoren (z. B. Schlangen) mit vakuumisolierten Sensoren nicht umgehen können, und dennoch bezweifle ich, dass sie sich auf diese Weise blenden oder was sie sonst sehen könnten, wenn die Sensoren sind Körpertemperatur?
Schlangen sind poikilothermisch und verwenden Blutgefäße, um das wärmeempfindliche Gewebe in den Gruben so weit wie möglich zu kühlen, wodurch sie kälter als die Körpertemperatur bleiben, die bereits kälter ist als die warmblütige Beute, die sie jagen.
Ich habe ein S60-Smartphone mit Wärmebildkamera, und ich kann Ihnen versichern, dass es weit unter 0 ° C erkennen kann, ohne das Gerät zu kühlen
Ich würde -10 nicht als "deutlich unter" 0 Grad bezeichnen. Das S60 verwendet eine Lepton-Kamera, die selbst ein ungekühltes VOx-Mikrobolometer verwendet. Ungekühlte Bolometer arbeiten, indem sie das Bolometer in einem Vakuum isolieren, wobei Wärmebrücken sie von der darunter liegenden Schaltung isolieren, um zu verhindern, dass sie wärmer werden und sich somit selbst blenden. Das habe ich vor drei Jahren gesagt.

Viele Tiere sehen bereits ins nahe Infrarot. Einige auch ins nahe Ultraviolett.

Es gibt keine feste Trennlinie zwischen verschiedenen Teilen des EM-Spektrums, Sensoren können sehr gut einen Betriebsbereich haben, der Teile unterschiedlich benannter Bereiche überlappt, und dazu gehören sowohl künstliche als auch biologische Sensoren (für die Augen ein Beispiel sind, die Haut ein anderes). .

Natürlich. Es geht nicht ums Gehirn, es geht ums Auge. Sie brauchen nur die richtigen Zellen in ihren Augen, um sowohl Infrarot- als auch sichtbares Licht aufzunehmen.

Die Natur war zuerst da

Einige Fischarten wie Goldfische, Lachse, Piranhas und Buntbarsche können Infrarotlicht sehen. Lachs und einige andere Süßwasserfische haben ein Enzym, das ihre visuellen Systeme umschaltet, um das Infrarotsehen zu aktivieren, was ihnen hilft, in trüben Gewässern zu navigieren und zu jagen.

https://sciencing.com/animals-can-see-infrared-light-6910261.html

Könnte ein Organismus sowohl in Infrarotlicht als auch in normalem Licht sehen und sein Gehirn verwenden, um das, was er sieht, zu einem einzigen Bild zu verarbeiten?
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