Инфракрасное зрение у человека

Инфракрасное зрение у человека

До сих пор традиционно считалось, видеть ИК-излучние могут только определенные виды животных, например, змеи. Однако группе ученых наконец-то удалось расширить возможности человеческого зрения и опровергнуть это мнение. Спустя всего две недели от начала эксперимента испытуемый, соблюдавший специальную диету, сумел увидеть вспышки в диапазоне 950 нм, которые соответствует ближнему инфракрасному излучению, обычно недоступному для различения человеческим глазом.

Эксперимент продолжался не многим менее года, поскольку исследователям понадобилось собрать 4000$ на покупку оборудования. Именно столько стоит современный электроретинограф – прибор, регистрирующий биопотенциалы, которые возникают на сетчатке при попадании на нее лучей света.

Выяснилось, что для увеличения диапазона зрения на 100 нм, необходимые для различения ИК-излучения, необходимо длительное время употреблять определенные дозы витамина А2 ограничив поступление витамина А1 с пищей. Первый из них обуславливает способность различать объекты, находящиеся в темноте . А второй, отвечающий за основную функцию фоторецепторов глаза, наоборот – препятствует этому, поскольку имеет большее сродство к белкам, транспортирующим витамины через мембраны клеток и блокирует путь в сетчатку витамину А2.

Ученые дали животным инфракрасное зрение в стиле Терминатора

Исследователи из университета Дюка разработали нейроимплантат, который дает животным-грызунам способность к восприятию инфракрасного света, части электромагнитного спектра, в котором не могут видеть все представители семейства млекопитающих животных. Естественно, в качестве подопытных животных выступали лабораторные крысы, которые были предварительно обучены перемещаться в определенные места при подаче световых сигналов от светодиодных источников света. По завершению обучению выполнения этих незамысловатых действий, исследователи внедрили в часть коры головного мозга, отвечающую за восприятие, множество стимулирующих электродов, подключенных к инфракрасной камере, закрепленной на голове животного.

После снабжения крыс-киборгов устройствами инфракрасного видения исследователи начали постепенно заменять обычные светодиоды на светодиоды инфракрасного света. Но в первые моменты при включении инфракрасных светодиодов реакция животных весьма отличалась от реакции, на проявление которой рассчитывали ученые. Животные начинали беспорядочно трясти головами и совершать случайные движения, что говорило о том, что сигналы от инфракрасного датчика доходят до мозга животного, который пока еще не знает, что делать с этими сигналами.

Но через некоторое время, около одного месяца, мозг животных адаптировался к дополнительному раздражителю и животные начали реагировать на инфракрасный свет точно так же, как и на свет от обычных светодиодов.

Следует заметить, что подобные исследования являются не первыми, проведенные учеными в этом направлении. Пару лет назад ученые пытались перепрограммировать чувствительные к обычному свету нейроны мушек- дрозофил для того, чтобы эти нейроны могли выполнять несколько иную функцию, чувствовать в области инфракрасного света. Но последний эксперимент с грызунами показал, что с использованием технических устройств, использующих электрическое возбуждение нервных тканей, которыми являются нейроимплантаты, отпадает необходимость в генетическом вмешательстве, что позволяет тканям головного мозга выполнять основную и дополнительную функции одновременно. Другими словами, получив инфракрасное "зрение Терминатора", крысы остались способны видеть в обычном свете.

Исследователи уверены, что в будущем, используя подобные нейроимплантаты люди или животные смогут получить возможность видеть в любой части электромагнитного спектра, магнитные и электрические поля.

"Мы можем создать устройства, чувствительные к любому виду энергии и излучения" – утверждает Мигель Николелис, научный сотрудник университета Дюка, – "Это могут быть магнитные поля, радиоволны, ультразвук, радиация и другие виды излучений. Мы выбрали инфракрасный свет потому, что он не оказывает особого влияния на жизнедеятельность организма, да и у киборгов в научно-фантастических фильмах всегда есть возможность видеть в инфракрасном свете".

Экспериментаторы из США: человек потенциально способен видеть инфракрасное излучение

Инфракрасное зрение у человекаВо время Второй мировой войны руководство ВМС США разрабатывало программу для улучшения зрения моряков. Военные ученые предполагали, что при определенной диете у человека может выработаться способность различать инфракрасный свет. Успех эксперимента сулил серьезные преимущества для американских ВМС, так как моряки без специальных приборов могли бы видеть инфракрасные сигнальные огни. По некоторым данным, диета подопытных состояла из печени светлоперого судака. Правдивая эта история или просто старая байка взялись выяснить независимые ученые.

Читайте так же:  Печка на отработанном масле своими руками чертежи

Группа исследователей, финансирование которой проводилось исключительно за счет благотворительных пожертвований частных лиц, воссоздали тот эксперимент. По их словам, им удалось добиться значительных успехов и фактически подтвердить достоверность рассказа.

Инфракрасное зрение есть у многих животных. Оно помогает им выслеживать добычу, которая оставляет за собой тепловой след. Инфракрасный диапазон находится в промежутке от 800 нм до 2500 нм электромагнитного спектра. Человеческий взгляд способен различать волны длиною не больше 650 нм, чтобы видеть дальше необходимо одевать специальные инфракрасные очки.

Американские экспериментаторы предположили, что диета, предписанная учеными ВМС, обусловлена наличием в печени судака малоизученного витамина А2. Они опубликовали свою идею в интернете и смогли собрать $4000 для исследования. Там же энтузиасты нашли добровольцев. Их начали кормить ударными порциями печени светлоперого судака, при этом исключая из рациона любые продукты, содержащие витамин А1, то есть все зеленые и желтые овощи, к примеру, сладкий перец и морковь. Смысл был в том, чтобы заменить в организме один вид витамина на другой и посмотреть что выйдет. Согласно докладу, анализы добровольцев показали усиленное производство порфиропсина. Это белковые комплекс, который обеспечивает инфракрасное зрение у пресноводных рыб. По окончанию эксперимента всем участникам была сделана электроретинограмма, которая показала, что они способны видеть волны длиной до 950 нм.

Однако профессиональное научное сообщество не торопится с поздравлениями. Многие смотрят скептически на результаты исследования. «Независимо от того, что мы едим, фоторецепторы в наших глазах физически не могут распознавать световые волны за пределами 650 нм, – говорит нейробиолог и специалист по сетчатке Брайан Джонс. – Эти ограничения завязаны на молекулярной структуре фотопигментов. Мы можем видеть красный, синий, зеленый спектры, но заставить глаза человека видеть инфракрасное излучение невозможно в рамках наших знаний о физике и биологии».

Глаз — удивительный орган человечес­кого организма, живой оптический прибор. Благодаря ему мы видим днем и ночью, различаем цвета и объ­ем изображения. Глаз устроен как фо­токамера. Его роговица и хрусталик, как объектив, преломляют и фокусируют свет. Выстилающая глазное дно сетчатка выступает в роли чувствительной фотопленки. Она состоит из особых свето­вос­при­ни­ма­ющих элементов — колбочек и палочек.

А как устроены глаза наших «братьев мень­ших»? У животных, которые охотятся ночью, в сетчатке больше палочек. У тех представителей фауны, которые ночью предпочитают спать, в сетчатке одни колбочки. Самые зоркие в приро­де — дневные животные и птицы. Это и понятно: без острого зрения они просто не выживут. Но и у ведущих ночной образ жизни животных есть свои преимущества: даже при минимальном ос­вещении они замечают малейшие, почти неуло­вимые движения.

В целом люди видят четче и лучше большин­ства животных. Дело в том, что в глазу человека имеется так называемое желтое пятно. Оно рас­положено в центре сетчатки на оптической оси глаза и содержит только колбочки. На них попа­дают лучи света, которые меньше всего искажа­ются, проходя через роговицу и хрусталик.

Инфракрасное зрение у человека

«Желтое пятно» — специфическая особенность зрительного аппарата человека, все остальные виды его лишены. Именно из-за отсутствия это­го важного приспособления собаки и кошки ви­дят хуже нас.

Каждый вид в результате эволюции развил свои зрительные способности настолько, на­сколько это требуется для его среды обитания и образа жизни. Если понимать это, можно ска­зать, что у всех живых организмов зрение по-своему «идеальное».

Человек под водой видит плохо, а у рыбы гла­за устроены так, что она, не меняя позиции, раз­личает предметы, которые для нас остаются «за бортом» зрения. У донных рыб, например кам­балы и сома, глаза расположены в верхней час­ти головы, чтобы видеть врагов и добычу, кото­рые обычно появляются сверху. Кстати, глаза рыбы могут поворачиваться в разные стороны независимо друг от друга. Зорче других видят под водой хищные рыбы, а также обитатели глу­бин, питающиеся мельчайшими существами — планктоном и донными организмами.

Читайте так же:  Печи длительного горения своими руками чертежи видео

Исследователи из университета Дюка разработали нейроимплантат, который дает животным-грызунам способность к восприятию инфракрасного света, части электромагнитного спектра, в котором не могут видеть все представители семейства млекопитающих животных. Естественно, в качестве подопытных животных выступали лабораторные крысы, которые были предварительно обучены перемещаться в определенные места при подаче световых сигналов от светодиодных источников света. По завершению обучению выполнения этих незамысловатых действий, исследователи внедрили в часть коры головного мозга, отвечающую за восприятие, множество стимулирующих электродов, подключенных к инфракрасной камере, закрепленной на голове животного.

После снабжения крыс-киборгов устройствами инфракрасного видения исследователи начали постепенно заменять обычные светодиоды на светодиоды инфракрасного света. Но в первые моменты при включении инфракрасных светодиодов реакция животных весьма отличалась от реакции, на проявление которой рассчитывали ученые. Животные начинали беспорядочно трясти головами и совершать случайные движения, что говорило о том, что сигналы от инфракрасного датчика доходят до мозга животного, который пока еще не знает, что делать с этими сигналами.

Но через некоторое время, около одного месяца, мозг животных адаптировался к дополнительному раздражителю и животные начали реагировать на инфракрасный свет точно так же, как и на свет от обычных светодиодов.

Следует заметить, что подобные исследования являются не первыми, проведенные учеными в этом направлении. Пару лет назад ученые пытались перепрограммировать чувствительные к обычному свету нейроны мушек- дрозофил для того, чтобы эти нейроны могли выполнять несколько иную функцию, чувствовать в области инфракрасного света. Но последний эксперимент с грызунами показал, что с использованием технических устройств, использующих электрическое возбуждение нервных тканей, которыми являются нейроимплантаты, отпадает необходимость в генетическом вмешательстве, что позволяет тканям головного мозга выполнять основную и дополнительную функции одновременно. Другими словами, получив инфракрасное "зрение Терминатора", крысы остались способны видеть в обычном свете.

Исследователи уверены, что в будущем, используя подобные нейроимплантаты люди или животные смогут получить возможность видеть в любой части электромагнитного спектра, магнитные и электрические поля. "Мы можем создать устройства, чувствительные к любому виду энергии и излучения" – утверждает Мигель Николелис , научный сотрудник университета Дюка, – "Это могут быть магнитные поля, радиоволны, ультразвук, радиация и другие виды излучений. Мы выбрали инфракрасный свет потому, что он не оказывает особого влияния на жизнедеятельность организма, да и у киборгов в научно-фантастических фильмах всегда есть возможность видеть в инфракрасном свете".

Источники: electro-nagrev.ru, zreni.ru, forums.balancer.ru, www.minzdrav-rf.ru, kref.ru, www.dailytechinfo.org

Это интересно

Инфракрасное зрение у человека

Кричащие черепа

У англичан в народе существует поверье, что черепа, отделенные от тела, не хотят, чтобы их забрасывали землей. Возможно, .

Инфракрасное зрение у человека

Острое воспаление спинного мозга

Острое воспаление оболочек спинного мозга редко встречается, как первичное независимое заболевание. Оно может явиться как распространение воспаления оболочек .

Инфракрасное зрение у человека

Священный бык с белой отметиной на лбу

Священные быки имели особые приметы. Так, Апис должен был быть черного цвета с определенными отметинами на лбу .

Инфракрасное зрение у человека

Энергия пирамид

Давно известно, что на поверхности планеты пирамидальные комплексы расположены в определенном геометрическом порядке. Древние египтяне сделали это специально, .

Инфракрасное зрение у человека

Лемурийцы – исчезнувшая цивилизация

Статуи острова Пасхи вот уже долгое время будоражат воображение всего мира, напоминая об исчезнувшей цивилизации лемурийцев. Сотни .

Инфракрасное зрение у человека

Король Артур и великан

Король Артур отправился в Бретань, с целью предотвратить вторжение в Англию римского императора Луция. На горе Святого Михаила, .

Инфракрасное зрение у человека

Александр Блок – биография

Сын юриста и профессора Варшавского университета А.Л. Блока и переводчицы А.А. Бекетовой. Ранние годы провел в доме деда .

Инфракрасное зрение у человека

Инфракрасное зрение у человека

Инфракрасное зрение у человека

Тепловизоры, благодаря которым мы можем различать инфракрасное излучение, известны в первую очередь как приборы ночного видения, но они также помогают врачам следить за током крови в организме пациента, выявлять различные химические вещества в окружающей среде и обнаруживать другие скрытые от человеческого зрения объекты — например, наброски Пола Гогена под слоем краски.

Читайте так же:  Печь для большого гаража своими руками

В отличие от видимого излучения, которое большинство камер «ловит» с помощью одной-единственной матрицы, для того, чтобы «увидеть» различные диапазоны инфракрасной области спектра (ближний, средний и дальний), требуется комбинация технологий. При этом детекторы, работающие в среднем и дальнем инфракрасном диапазоне, требуют постоянного охлаждения. В результате миниатюризация тепловизоров становится довольно непростой задачей.

Графен может выступать в роли сенсора, работающего во всем инфракрасном диапазоне (а также видимом и ультрафиолетовом заодно). Однако чувствительность детекторов на основе графена весьма невысока — она колеблется в пределах десятков миллиампер на ватт (отношение величины производимого электрического сигнала к потоку излучения ). Лист графена толщиной в один атом поглощает всего 2.3% излучения, падающего на его поверхность. Интеграция в светочувствительный слой квантовых точек способна повысить чувствительность графеновых сенсоров на несколько порядков — но, увы, за счет значительного сокращения диапазона рабочих частот.

Исследователи из Мичиганского университета придумали новый способ получения электрического сигнала, позволяющий создать высокочувствительный графеновый сенсор, работающий в широком диапазоне частот. Вместо того, чтобы напрямую пытаться «поймать» электроны, высвобождаемые световым потоком из слоя графена-сенсора, ученые усилили сигнал, регистрируя влияние зарядов, возникающих под действием излучения, на электрический ток в другом, близлежащем слое графена.

В созданной исследователями конструкции между двумя слоями графена располагается тонкий слой изолирующего материала — потенциальный барьер . Сквозь нижний слой графена течет электрический ток. Когда свет, падающий на верхний слой графена, высвобождает электроны, они туннелируют в нижний слой, оставляя на месте себя положительно заряженные дырки , которые создают электрическое поле, влияющее на ток в нижнем слое графена. Эти изменения можно зафиксировать и по ним вычислить параметры излучения, падающего на детектор.

Прототип устройства по размерам не больше ногтя, и его с легкостью можно сделать намного меньше. А затем встроить, например, в носимую электронику или даже «умные» контактные линзы, расширив диапазон человеческого зрения в инфракрасную область спектра. Подобные сенсоры наверняка найдут применение не только в потребительской электронике, но и в устройствах, предназначенных для нужд ученых и военных. А вы хотели бы видеть в инфракрасном диапазоне?

В обычных условиях человек не может видеть инфракрасный свет, так как волны в этом диапазоне длиннее тех, что способен воспринимать человеческий глаз. Видимая часть спектра охватывает длины электромагнитных волн от 400 до 720 нанометров. До сих пор в научной литературе встречались лишь отрывочные сведения о том, что человек способен видеть излучение с длиной волны более 900 нанометров, а возможных механизмов этого явления предлагалось несколько.

Владимир Кефалов из университета Вашингтона в Сент-Луисе и его коллеги при работе с инфракрасными лазерами заметили, что иногда видят бледно-зеленые вспышки. Это наблюдение заставило их исследовать вопрос, может ли человек видеть инфракрасное излучение. Они провели эксперименты на клетках сетчатки мыши и человека и обнаружили, что при коротких вспышках инфракрасного лазера сетчатка иногда обрабатывает ИК-излучение как видимый свет.

Зрение работает благодаря активации светочувствительных пигментов в фоторецепторах сетчатки глаза светом видимого диапазона. Когда фотон попадает на сетчатку, он взаимодействует в ней со светочувствительным пигментом, что запускает процесс обработки светового сигнала. В глазу есть четыре разных типа пигментов, но каждый из них всегда поглощает один фотон, причем энергия фотона должна быть не больше и не меньше определенного значения. Владимир Кефалов и его коллеги пришли к выводу, что в случае с ИК-диапазоном один пигмент иногда поглощает одновременно два фотона с большой длиной волны и энергией, которая ниже порога активации пигмента. Пигмент активируется за счет сложения энергии двух фотонов. Этот эффект, называемый бифотонным поглощением, используют современные флуоресцентные микроскопы для активации красителей инфракрасным излучением.

Инфракрасное зрение у человека

.«Мы используем результаты этих экспериментов для того, чтобы попробовать разработать новый инструмент, который позволит врачам не только обследовать глаз, но и стимулировать определенные части сетчатки, чтобы определить, правильно ли она функционирует», — сказал Кефалов, чьи слова приводятся в пресс-релизе университета Вашингтона.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector