Монохроматичность

Монохроматичность (моно, означающая один и цвет хромовых), относится к числу организмов или машин, способных отличать только одну частоту спектра электромагнитного света. В физическом смысле ни один источник электромагнитного излучения не является чисто монохроматическим, а может рассматриваться как гауссовское распределение частот, сформированных вокруг пика. Точно так же визуальная система организма или машины не может быть монохроматом, но будет различать непрерывный набор частот вокруг пика, зависящий от интенсивности света. Организмы с монохроматией называются монохроматами.

Многие виды, такие как все морские млекопитающие, обезьяна-сова и австралийский морской лев (на фото справа), являются монохроматами при нормальных условиях. У людей отсутствие цветовой дискриминации или плохой цветовой дискриминации является одним из нескольких других симптомов тяжелых унаследованных или приобретенных заболеваний, например, унаследованной ахроматопсии (OMIM 216900 262300 139340 613093), приобретенной ахромотопсией или монохроматией с синим конусом (OMIM 303700).

Люди
Видение у людей связано с системой, которая начинается с фоторецепторов Rods and Cones, проходит через клетки ганглиона сетчатки и поступает в зрительную кору головного мозга. Цветное зрение достигается с помощью конусных клеток, каждый из которых способен различать непрерывную полосу частот, сетчатые ганглиозные клетки и зрительную кору. Жезлы, которые чрезвычайно многочисленны (около 120 миллионов), находятся на периферии сетчатки человека. Жезлы реагируют только на слабые уровни света и очень чувствительны к свету, поэтому совершенно бесполезны при дневном свете, потому что яркий свет отбеливает их. Конусы, которые в основном находятся вблизи фовеи в глазу и менее активны в тусклом свете, более полезны в ярком свете и необходимы для цветного зрения. Существует три типа конусов в нормальных глазах человека (короткая, средняя и длинная длина волны, иногда называемые синими, зелеными и красными); каждый определяет другой диапазон длин волн. Жезлы превосходят числа конусов примерно на 20 к 1 в сетчатке человека, но конусы обеспечивают около 90% входного сигнала головного мозга. Конусы реагируют быстрее, чем стержни, и имеют три типа пигментов с различной цветовой чувствительностью, где у стержней есть только один и так ахроматический (бесцветный). Из-за распределения стержней и конусов в человеческом глазе люди имеют хорошее цветовое зрение возле ямки (где конусы), но не на периферии (где есть стержни).

Эти типы цветовой слепоты можно унаследовать, в результате изменения конусных пигментов или других белков, необходимых для процесса фототравмы:

Аномальная трихроматичность, когда один из трех конусных пигментов изменяется по своей спектральной чувствительности, но трихроматичность (отличительный цвет как по зелено-красным, так и по сине-желтым цветам) не полностью ослаблена.
Дихроматичность, когда отсутствует один из конусных пигментов, а цвет сводится только к зелено-красному различию или только к сине-желтому различию.
Монохромность, когда два из конусов не функционируют.
Монохромность, когда все три конуса не являются функциональными, а восприятие света достигается только с помощью его стержневых ячеек. Цветное зрение уменьшено до черного и серого оттенков и белого.
Монохроматичность является одним из симптомов заболеваний, которые возникают, когда в сетчатке человека только один вид светового рецептора функционирует на определенном уровне освещенности. Монохроматизм является одним из симптомов приобретенного или унаследованного заболевания, например, приобретенной ахроротопсии, унаследованной аутосомно-рецессивной ахроматопсии и рецессивной монохромности синего конуса с X-соединением

Существует два основных типа монохромности. «Животные с монохроматическим зрением могут быть монохроматами стержня или монохроматами конуса. Эти монохроматы содержат фоторецепторы, которые имеют одну спектральную кривую чувствительности».

Родовое монохроматичность (РМ), также называемая врожденной полной ахроматопсией или тотальной цветовой слепотой, представляет собой редкую и чрезвычайно тяжелую форму аутосомно-рецессивно унаследованного расстройства сетчатки, приводящее к серьезным зрительным недостаткам. Люди с РМ имеют уменьшенную остроту зрения (обычно около 0,1 или 20/200), имеют общую цветную слепоту, фото-отвращение и нистагм. Нистагм и отвращение к фотографии обычно присутствуют в первые месяцы жизни, и распространенность заболевания оценивается в 1/30 000 во всем мире. Кроме того, поскольку пациенты с РМ не имеют функции конуса и нормальной функции стержня, монохромат стержня не может видеть никакого цвета, а только оттенки серого. Также см. Pingelap # Color-blindness.
Конусная монохроматичность (CM) является условием наличия как стержней, так и конусов, но имеет только один функционирующий тип конуса. Конусный монохромат может иметь хорошее изображение на нормальном уровне дневного света, но не сможет отличить оттенки.
У людей, у которых есть три типа конусов, короткие (S или синие) чувствительные к длине волны, средние (M или зеленые) чувствительные к длине волны и длинные (L или красные) чувствительные к длине волны конусы, имеют три различные формы монохромности конуса, названные в соответствии с единичный класс конусов:

Монохромность голубого конуса (BCM), также известная как монохроматизация S-конуса, представляет собой X-связанную болезнь конуса. Это редкий врожденный синдром стационарной конической дисфункции, поражающий менее 1 из 100 000 особей и характеризующийся отсутствием L- и M-конусной функции. BCM является результатом мутаций в одном красном или красно-зеленом гибридном ген опсина, мутациях как в красном, так и в зеленых опсиновых генах или делециях в соседнем LCR (область управления локусом) на Х-хромосоме.
Монохроматичность зеленого конуса (GCM), также известная как монохроматизация М-конуса, является условием отсутствия синего и красного конусов в фовеа. Распространенность этого типа монохроматизации составляет менее 1 миллиона в 1 миллион (1 000 000).
Монохромация с красным конусом (RCM), также известная как монохромация L-конуса, является условием отсутствия синего и зеленого конусов в фовеа. Как и GCM, RCM также присутствует в менее чем 1 из 1 миллиона (1 000 000) человек. Исследования в области животных показали, что у ночного волка и хорька более низкие плотности L-конусных рецепторов.
Конусная монохроматичность, тип II, если ее существование было установлено, будет иметь место, когда сетчатка не содержит стержней и только один тип конуса. Такое животное вообще не могло бы видеть на более низких уровнях освещенности и, конечно же, не могло бы различать оттенки. На практике трудно представить пример такой сетчатки, по крайней мере, как нормальное состояние вида.
Животные, которые являются монохроматами
Утверждалось, что большинство млекопитающих, кроме приматов, были монохроматами. Однако в последние полвека накапливались свидетельства по меньшей мере дихроматического цветного зрения в ряде приказов млекопитающих. В то время как типичные млекопитающие являются дихроматами, с конусами S и L, двумя из приказов морских млекопитающих, ластоногие (включая тюленей, морской лев и морж) и китообразные (в том числе дельфины и киты), очевидно, являются монохроматами конуса, поскольку коротковолновая чувствительная конусная система генетически отключена у этих животных. [dubious – discuss] То же самое относится к обезьянам совы, роду Aotus.

Исследователи Лео Пейхл, Гюнтер Берманн и Рональд Х. Х. Крёгер сообщают, что из многих изученных видов животных есть три плотоядных, которые являются монохроматами конуса: енотом, енотом с крабовым питанием и кинкаджу, а несколько грызунов – монохромными конусами, потому что им не хватает S -cone. Эти исследователи также сообщают, что жизненная среда животного также играет значительную роль в зрении животных. Они используют пример глубины воды и меньшее количество солнечного света, которое видно, когда человек продолжает падать. Они объясняют это следующим образом: «В зависимости от типа воды длины волн, проникающих наиболее глубоко, могут быть короткими (чистая, голубая океанская вода) или длинной (мутная, коричневатая прибрежная или эстуарная вода).« Поэтому разнообразие видимой доступности в некоторых животные привели к тому, что они потеряли свои S-конусные опсины.

Монохромат
По словам Джей Найца, известного исследователя цветного зрения в Вашингтонском университете, каждый из трех стандартных цветных конусов в сетчатке трихроматов может поднять около 100 градаций цвета. Мозг может обрабатывать комбинации этих трех значений, чтобы средний человек мог различать около миллиона цветов. Поэтому монохромат сможет различать около 100 цветов.