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Abteilung für Ophthalmologie
Die Augen und Welt der Tierenwas und wie sehen sie?
OPT-X19, 22. September 2019 Simon A. Pot, DVM, Diplomate ACVO/ECVO
Abteilung für Ophthalmologie
Was sieht meinen Hund?Versuche, das Sehvermögen von Tieren zu beschreiben und erklären scheitern, weil sie
nur mit Begriffen der menschlichen visuellen Perzeption geschehen können.
Roque, L.S., et al., Vision verbs dominate in conversation across cultures, but the ranking of non-visual verbs varies. Cognitive Linguistics, 2015. 26(1): p. 31-60.
Abteilung für Ophthalmologie
Zudem:
Sehen:
• 50-100 verschiedene Mechanismen
• Verschiedene Adaptationen / Nischen
• Mensch: Sehschärfe und Farbsehen
• Tier: Sehfeld, Dämmerungssehen (abhängig vom Tierart)
• Hund: Gehör 4x > Mensch, Geruch 1000 > Mensch
Abteilung für Ophthalmologie
Photorezeption
• Archaea (Extremophile)• Chlorophyll, Rhodopsin• Rhodopsin als Protonpumpe, nicht für Photodetektion• Teil des genetischen Toolkits, mit andere Komponente (Opsinen, PAX-6)
von Archaea bis Metazoa weitergegeben• )
- 4.6 by - 3.8 by - 3.5 by
Abteilung für Ophthalmologie
www.knol.google.com
www.dr-ralf-wagner.de
futurehi.net
Anfang Photodetektion
• Protiste- Chloroplaste und Augenflecke (Phototransduktion wie bei Vertebraten)- Photosensitivität:
o Ausreichende Menge Licht wahrgenommen: Photosyntheseo Licht nicht ausreichend: Prädation!
Euglena gracilis
- 1 to -2 by
Abteilung für Ophthalmologie
Life’s ‘Big Bang’
"Light Switch" Theorie: Weiterentwicklung des Sehvermögens
führt zum evolutionären Wettrüsten
Kambrische Explosion: ~ 5 mywww.futurehi.net
- 530 my
1. komplexe Auge
www.palaeocast.com
Abteilung für Ophthalmologie
Encyclopedia brittanica
Wikipedia
Wikipedia
Evolution: Reihenfolge
nationalgeographic.org
www.nature.com
• Flachaugen
• Pigmentbecheraugen
• Lochaugen
• Primitive Linsenaugen
• Linsenaugen
Abteilung für Ophthalmologie
www.sisu.typepad.com
www.nature.com
Linsenaugen bei Wirbellose
nationalgeographic.org
Abteilung für Ophthalmologie
Facetten augen
webvision.med.utah.edu
myrmecos.net
voices.nationalgeographic.com
Abteilung für Ophthalmologie- 445-398 my- 530 my
Fischaugen: extreme Nischen-Anpassung (Oberflächenfische)
• Reduktion blendenden Lichtes• Fische mit kornealen Sonnenbrillen
• Retinomotor Movement
J.D. Brandt, 1991
Zhang et al., Nature Scientific Reports, 2013
RRD, COPLOW
Abteilung für Ophthalmologie- 445-398 my
Marshall, 1979
- 530 my
Fischaugen: extreme Nischen-Anpassung (Tiefsee)Dante Fenolio
www.student.societyforscience.org
Musilova et al. Science, 2019
Solvin Zankl/naturepl.com
Abteilung für Ophthalmologie
Motani et al. NATURE | VOL 402 | 16 DECEMBER 1999
BJO covers www.newswatch.nationalgeographic.com
Nischen-Anpassung: Grössenrekorde
Abteilung für Ophthalmologie
RRD, COPLOW
From: Gelatt KN, ‘Veterinary Ophthalmology, all editions
Rotschwanzbussard
- 145-65 my
Vögelaugen: gibt’s Neues?
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• Flug = Geschwindigkeit- Informationseingabe (~ Grösse)
- Schnelle Akkommodation (~ quergestreifte Muskulatur)
- Schnelle Informationsverarbeitung (Innere Netzhautschichten)
Courtesy CJ Murphy
CourtesyIvan Schwab
- 145-65 my
Vögelaugen: Geschwindigkeit!!!!
“L'Oiseau c'est un aile guidée par un oeil”Rochon Duvigneaud
CourtesyCJ Murphy
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Buzzard retina with two round Foveae(humans have one)
OCT scan of bird or prey(Common Buzzard)
Buzzard OCT scan image with two deep pits corresponding to the two FoveaeThe green arrow in B represents the position of this scan
100 µm
Vögelaugen: Fovea(e)• Sehschärfe
• Informationsaustausch
• VergrösserungRRD, COPLOW
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Multifokale ERG Mensch: Matterhorn
Multifokale ERG Pferd: Züriberg
Multifokale ERG vom Rotschwanzbussard:
Die ganze AlpenketteCourtesy CJ Murphy
Courtesy CJ Murphy
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• ‘Daumen-Test’– Linken oder rechten Daumen von armslänge Abstand
anschauen– Eines von beiden Augen schliessen und auf Daumen
konzentrieren
– Versuchen Gesichter von anderen Menschen im Raum scharf zu sehen während man sich auf dem Daumen konzentriert
– Unmöglich: nur ein ganz kleines Teil der Umgebung ist gleichzeitig mit dem Daumen scharf. Man sieht mit dem gelben Fleck nur ein kleiner Bereich, alles andere mit der restlichen Netzhaut!!
1.
Bild: WikimediaCommons
Gelber Fleck
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Sehschärfe
Harmening and Wagner, From optics to attention: visual perception in barn owls, J Comp Physiol A, 2011
• Keilschwanzadler 20:4
• Mensch 20:20
• Pferd 20:30
• Ziege/Geiss 20:50
• Hund 20:100
• Katze 20:100
• Rindvieh 20:240-
20:440
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From: Beltran et al., PLOS One 2014
Scans courtesy Prof. A. Komaromy, Michigan State University
Hund und ‘Fovea’
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• Glatte Muskulatur in Iris und Ziliarkörper
• Einzige Klasse der Wirbeltiere mit Blutgefässen in der Netzhaut
• Meisten haben 2 Zapfentypen, einige 3
• Nur Primate haben eine Fovea (?)
RRD, COPLOW
-65 my - now
Säugetiere
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Farbsehen M
H
• Wirbeltiere: 1 Stäbchentype, 4 Zapfentypen (UV inkl.)
• Säugetiere (inkl. Hunde und Katzen): die meisten haben nur 2
Zapfentypen (Ratten und Mäuse haben auch UV)
– Dichromasie
• Primaten: Mutation in ~550nm Zapfentyp → total 3 Zapfentypen
(Unterscheiden reifes und unreifes Obst?)
- Trichromasie
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Dichromasie (Hund/Katze, rot/grün-farbenblinde Mensch)
Farbenblindheit
Farbsehen M
H
Trichromasie (Mensch)
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• 12 Zapfentypen
• UV, Infrarot, polarisierten Licht
• Farbfilter (Öltropfen)
• Optischer Distanzmesser
• Neuentwicklung?
• Nein: 400 MJ alter Design
Und dann gibt‘s dieser Typ: der Fangschreckenkrebs
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Infrarot dailymail.co.uk
imgur.com
www.nature.com
und UV
Dunning et al., Bird Study, 2018
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Um was geht es sonst noch ?
• Lichtempfindlichkeit
• Gesichtsfeld
• Stereopsis
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Lichtempfindlichkeit: Tapetum lucidum
Die minimale Lichtschwelle der Hunde
ist rund 6 x tiefer als die des Menschen
(Bei der Katze deutlich tiefer)
CJM
Ivan Schwab
Dante Fenolio
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Gesichtsfeld
• Hunde haben ein grosses monokulares Gesichtsfeld
• Aber ein kleineres binokulares Gesichtsfeld• Katzen zwischen Mensch und Hund
• Es ist nicht bekannt, wie viel die Stereopsis genutzt wird
• Es gibt viele monokulare Formen der Tiefenerkennung
Abteilung für Ophthalmologie
`Luat eienr Stduie der Cambrdige Unievrstiät speilt es kenie Rlloe in welcehr
reiehnfogle die Buhcstbaen in eniem Wort vrokmomen, die eingzie whctiige
sahce ist, dsas der ertse und der lettze Buhcstbaen stmimt. Der rset knan in
eienm völilegen Duchrienenedr sein und knan trtozedm prboelmols gelseen
wreden. Das ist, weil das mnechsilche Ague nicht jeedn Buhcstbaen liset.´
Sehvermögen: Augen oder Gehirn?
Abteilung für Ophthalmologie
• Das Gehirn ist ein Filter:
– Eingehenden optischen Informationen werden filtriert
– Nur als wichtig empfundenen Sachen werden registriert
• Mit Vorwissen rekonstruieren wir mit dem Gesehene ein koherentes Bild
• Alles wahrzunehmen ist nicht notwendig (und sogar völlig unmöglich)
Wie gut registrieren wir das Gesehene eigentlich?
Abteilung für Ophthalmologie
Fazit
Wir Menschen sehen viel mehr Farbe und Detail als als manche andere Wirbeltiere,
was aber nicht bedeutet, dass die Anderen benachteiligt sind.
Alle Tiere haben das Sehvermögen entwickelt das ihrem Überleben am besten dient.
Es gibt kein besser oder schlechter, es gibt einfach andere Prioritäten und die eigene
Nische zu besetzen