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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


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.


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


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


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


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


Encyclopedia brittanica

Wikipedia

Wikipedia

Evolution: Reihenfolge

nationalgeographic.org

www.nature.com

• Flachaugen

• Pigmentbecheraugen

• Lochaugen

• Primitive Linsenaugen

• Linsenaugen


www.sisu.typepad.com

www.nature.com

Linsenaugen bei Wirbellose



RRD, COPLOW

thescienceexplorer.com


Sehschärfe: Invertebrate


Facetten augen

webvision.med.utah.edu

myrmecos.net

voices.nationalgeographic.com


All histopathology courtesy RRD, COPLOW


Glaeser u. Paulus, 2014 Lennart Nilsson, 1966

Nischen-Anpassung


RRD, COPLOW

Nischen-AnpassungRRD, COPLOW

RRD, COPLOW alaguamasters.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


Motani et al. NATURE | VOL 402 | 16 DECEMBER 1999

BJO covers www.newswatch.nationalgeographic.com

Nischen-Anpassung: Grössenrekorde


RRD, COPLOW

From: Gelatt KN, ‘Veterinary Ophthalmology, all editions

Rotschwanzbussard

- 145-65 my

Vögelaugen: gibt’s Neues?


• 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


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


Multifokale ERG Mensch: Matterhorn

Multifokale ERG Pferd: Züriberg

Multifokale ERG vom Rotschwanzbussard:

Die ganze AlpenketteCourtesy CJ Murphy

Courtesy CJ Murphy


• ‘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


1.Zwei Foveae: ‘Krallen-Test’?


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


From: Beltran et al., PLOS One 2014

Scans courtesy Prof. A. Komaromy, Michigan State University

Hund und ‘Fovea’


• 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


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


Dichromasie (Hund/Katze, rot/grün-farbenblinde Mensch)

Farbenblindheit

Farbsehen M

H

Trichromasie (Mensch)


• 12 Zapfentypen

• UV, Infrarot, polarisierten Licht

• Farbfilter (Öltropfen)

• Optischer Distanzmesser

• Neuentwicklung?

• Nein: 400 MJ alter Design

Und dann gibt‘s dieser Typ: der Fangschreckenkrebs


Infrarot dailymail.co.uk

imgur.com

www.nature.com

und UV

Dunning et al., Bird Study, 2018


Um was geht es sonst noch ?

• Lichtempfindlichkeit

• Gesichtsfeld

• Stereopsis


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


Fundus - Hund/Katze


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


`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

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wreden. Das ist, weil das mnechsilche Ague nicht jeedn Buhcstbaen liset.´

Sehvermögen: Augen oder Gehirn?


• 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?


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


bbc.co.uk

Newton's apple.org

Land and Nilsson


Nische


Fragen?

(C) 2006/Frans Lanting

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