¿Cómo ven el mundo los animales?

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¿Has escuchado alguna vez que los perros ven en blanco y negro? ¿O que los gatos ven en la oscuridad? ¿Por qué tenemos los ojos delante de la cara? ¿Y por qué las cabras tienen la pupila horizontal? En este artículo daremos respuesta a estas y otras cuestiones sobre los ojos y la visión, centrándonos en los mamíferos.

¿CÓMO SE FORMA UNA IMAGEN?

Los ojos son los receptores encargados de captar la luz y enviar la señal a través del nervio óptico al cerebro, que hará la interpretación. La luz no es más que una onda electromagnética, igual que los infrarrojos, ultravioletas, rayos X, microondas, etc. En este artículo nos referiremos a la luz visible, es decir, la parte del espectro que captamos los humanos y la mayoría de mamíferos.

Partes del ojo humano. Imagen del Dr. Soler

Básicamente, la luz pasa a través de la pupila. Ésta puede regular la cantidad de luz que pasa cambiando de tamaño gracias a músculos asociados al iris (que da el color al ojo). El cristalino sería la lente que permite enfocar los objetos. La imagen se proyecta invertida en la retina, para ser enviada como señal eléctrica al cerebro.

¿POR QUÉ VEMOS EN COLOR?

En la retina se encuentran dos principales tipos de células fotorreceptoras: conos y bastones. La principales diferencias son:

BASTONES

• Más sensibles en pocas condiciones de luz
• No permiten ver en color
• Sensibles al movimiento
• Poco detalle de la imagen

CONOS

• Se activan en condiciones elevadas de luz
• Permiten ver en color
• Sensibles al contraste
• Alto detalle de la imagen

Es por eso que cuando hay poca luz, los vertebrados vemos en blanco y negro y la imagen no es clara, ya que los bastones están activados al máximo pero los conos permanecen inactivos. Algunos primates disponemos de tres tipos diferentes de conos (visión tricromática), que responden a la luz roja, verde y azul (RGB, de las siglas de estos colores en inglés).  Otros primates y animales tienen visión monocromática (sólo disponen de un tipo de cono) o dicromática (dos). Algunos animales tienen visión tetracromática, como las aves.

Los conos son sensibles a diferentes longitudes de onda, es decir, a diferentes colores. Foto tomada de Asociación Primatológica Colombiana.

Generalizando mucho, vertebrados diurnos tienen más conos que bastones, en cambio los nocturnos tienen más bastones que conos, lo que les permite ver mejor en la oscuridad. ¿Pero realmente ven en la oscuridad?

VER EN LA OSCURIDAD

En ausencia total de luz es imposible ver, aunque algunos animales puedan detectar otras radiaciones como los infrarrojos (serpientes) o los ultravioletas (abejas). Además de la relación entre conos y bastones, otros factores que mejoran la vista en condiciones de poca luz son:

LA CÓRNEA

Cuanto más grande sea el ojo y la córnea, mejor aprovechamiento de luz. El mamífero con la córnea más grande respecto al ojo es el tarsero de Filipinas (Carlito syrichta), de vida nocturna.

Tarsero de Filipinas. (Foto: Kok Leng Yeo)

LA PUPILA

Otra manera de aprovechar al máximo las pocas condiciones de luz es aumentando el tamaño de la pupila. Según la forma de ésta, el control de luz que entra es más preciso: es el caso de muchos felinos. Comparada con una pupila redonda, la alargada se abre y cierra más porque lo hace hacia los lados y según la posición del párpado, la superficie de pupila expuesta a la luz puede controlarse mejor.

Pupila de un gato en diferentes condiciones de luz. Autor desconocido, adaptada de Aquarium- Muséum de Liège

EL TAPETUM LUCIDUM

Felinos, cánidos, murciélagos, caballos, cetáceos, cocodrilos, bóvidos y algunos primates nocturnos poseen en la retina o detrás de ella una capa brillante llamada tapetum lucidum, que aumenta hasta 6 veces la capacidad de captar luz comparado con los humanos. Como si de un espejo se tratara, el tapetum lucidum refleja la luz que llega al ojo para devolverla de nuevo a la retina y aprovechar la luz al máximo.

Reflexión de la luz debido al tapetum lucidum. Imagen tomada de Exclusively cats.

El tapetum lucidum es el responsable de que los ojos de los gatos parezca que brillen en la oscuridad o veamos la pupila de los perros verdosa/azulada según incida la luz.

Tapetum lucidum reflejando la luz en un perro. Foto de Mireia Querol

¿POR QUÉ HAY ANIMALES CON LOS OJOS DELANTE DE LA CARA Y OTROS EN LOS LADOS?

La posición de los ojos en los mamíferos puede ser frontal, como en un gato, o lateral, como en un conejo. Esto les supone distintas ventajas:

• Visión binocular (estereoscópica): permite un buen cálculo de las distancias, aunque el campo de visión es menor. La imagen generada es tridimensional. Es típico de carnívoros que deben focalizar la atención hacia sus presas o primates que deben calcular la distancia entre las ramas.
• Visión lateral (periférica): permite que cada ojo mande una señal distinta al cerebro, por lo que les es más fácil percatarse de lo que les rodea al tener un campo de visión de casi 360º. Es típico de mamíferos herbívoros, que deben estar atentos a la presencia de posibles depredadores.

Campo visual de un gato y un caballo. El área ciega es menor en los herbívoros. Fuente: Sjaastad O.V., Sand O. and Hove K. Foto tomada de Eye Opener

¿POR QUÉ LAS CABRAS TIENEN LA PUPILA HORIZONTAL?

Además de la posición de los ojos, la forma de la pupila también tiene relación según si se es depredador o presa. La cabra o el caballo tienen la pupila horizontal, mientras que felinos como el margay la tienen vertical.

Pupila de una cabra (horizontal) y un gato (vertical). Foto: Wikimedia Commons

Según Banks, para calcular la distancia los depredadores se basan en la visión estereoscópica (funciona mejor con una pupila pequeña) y la nitidez (funciona mejor con una grande).  Las pupilas verticales son pequeñas horizontalmente y grandes verticalmente.

En el caso de las presas atacadas por depredadores terrestres, la tendencia de la pupila es ser horizontal porque “permite recoger más luz a los lados y menos arriba y abajo y también reduce la luz del sol, que podría deslumbrarlos”. Las excepciones, como conejos o ratones con pupila circular, se deben a que tienen que vigilar depredadores que les vengan des del cielo, como rapaces.

¿QUÉ ES EL TERCER PÁRPADO?

Algunos animales poseen la membrana nictitante (“tercer párpado”), una membrana transparente o translúcida que sirve para proteger el ojo y humedecerlo sin perder visibilidad. Camellos, focas y osos polares la tienen completa, mientras que en otros mamíferos, como en el perro o el humano sólo se conserva reducida.

Membrana nictitante en un felino. Foto de Editor B

¿ES VERDAD QUE LOS PERROS Y LOS TOROS VEN EN BLANCO Y NEGRO?

En realidad los perros y gatos son capaces de detectar los colores, concretamente grises, amarillos y azules en tonos más suaves. Los gatos quizá puedan percibir algún color más.

Espectro visible por un perro y por un humano. Fuente

En el caso de los toros, también está extendido el mito de que o bien se enfurecen ante el color rojo o ven en blanco y negro. En realidad los toros tienen visión dicromática, como la mayoría de mamíferos diurnos, puesto que sólo tienen conos sensibles al azul y al verde. Por lo tanto, no ven el rojo, pero no significa que vean en blanco y negro.

¿Y OTROS MAMÍFEROS?

Los equinos, ven en tonos azules y rojos.  La mayoría de roedores ven en blanco y negro. La mayoría de especies de la familia de las cabras, ovejas y toros ven del verde al violeta. Además, estudios recientes indican que muchos mamíferos (sobretodo nocturnos), contrariamente a lo que se creía, también pueden percibir radiación ultravioleta: ratas y ratones, renos, posiblemente gatos y perros, vacas, cerdos, hurones, okapis…

Terminamos con un vídeo de BuzzFeed con la simulación de la vista de algunos animales y si crees que ha quedado alguna pregunta en el tintero ¡déjala en los comentarios!

REFERENCIAS

• Partes del ojo
• Aprovechar la noche: se descubre el misterio de la visión nocturna de mamíferos
• Por qué los felinos tienen las pupilas rasgadas
• La guerra entre las pupilas verticales y horizontales
• Comparative morphology of the tapetum lucidum. American College of Veterinary Ophthalmologists. Veterinary Ophthalmology (2004) 7, 1, 11–22.
• La visión en primates: No todos vemos el mundo del mismo color
• Muchos mamíferos ven radiaciones ultravioletas
• Revista electrónica de veterinaria
• Imagen de portada: desconocido.

How animals see the world?

Have you ever heard that dogs see in black and white? Or that cats can see in the dark? Why we have our eyes in front of the face? And why goats have an horizontal pupil? This article will answer these and other questions about the eyes and vision, focusing on mammals.

HOW IMAGES ARE FORMED?

The eyes are the receptors responsible for capturing light and sending the signal through the optic nerve to the brain, which make the interpretation. Light is an electromagnetic wave as infrared, ultraviolet, X rays, microwaves, etc. In this post we will refer to visible light, that is, the part of the spectrum that can perceive humans and most mammals.

Parts of the eye. Source

Basically, the light passes through the pupil. It can regulate the amount of light thanks to the muscles associated with iris (which gives color to the eye). The lens focuses the objects. The image is projected inverted in the retina, to be sent as an electrical signal to the brain.

WHY DO WE SEE IN COLOR ?

In the retina there are two main types of photoreceptor cells: cons and rods. The main differences are:

RODS

• More sensitive in a few light conditions
• No color vision
• Motion-sensitive
• Less image detail

CONES

• Activated under conditions of high light
• Color vision
• Contrast-sensitive
• High image detail

That’s why in low light, vertebrates see in black and white and the image is not clear, since the rods are activated at maximum but the cones are inactive. Some primates have three different kinds of cones (trichromatic vision), which correspond to the red, green and blue colour (RGB). Some primates and other animals have monochromatic vision (they only have one type of cone) or dichromatic (two). Some animals have tetrachromic vision, like birds.

The cones are sensitive to different wavelengths, different colors. Photo taken from Colombian Primatological Association

Generalizing a lot, diurnal vertebrates have more cones than rods and nocturnal ones have more rods than cones, allowing them to see better in the dark. But they can really see in the dark?

SEEING IN THE DARK

In total absence of light it is impossible to see, although some animals can detect other radiation such as infrared (snakes) or ultraviolet (bees). In addition to the relation between rods and cones, other factors that improve vision in low light conditions are:

THE CORNEA

The bigger the eye and the cornea, the better use of light. The mammal with the greatest cornea in relation to the eye is the Philippine tarsier (Carlito syrichta ) a nightlife primate.

Philippines’ tarsier (photo: Yeo Kok Leng)

THE PUPIL

Another way to take advantadge of few light conditions is increasing the size of the pupil. According to the shape of it, the control of incoming light is more precise: it is the case of many cats. Compared with a round pupil, the elongated one opens and closes sideways and according to the position of the eyelid, pupil surface exposed to light can be controlled better.

The felines with vertical pupil can open it horizontally and control better the entry light than with a circular pupil. Image of an unknown author, adapted from Aquàrium-Liège Museum

 

THE TAPETUM LUCIDUM

Cats, dogs, bats, horses, whales, crocodiles, cattle and some nocturnal primates have in the retina or behind it a bright layer called tapetum lucidum, which increases up to 6 times the light gathering ability compared to humans. As if it were a mirror, the tapetum lucidum reflects the light reaching the eye to return back to the retina and harness light to the maximum.

Reflection of light due to the tapetum lucidum. Image taken from Exclusively cats

The tapetum lucidum is responsible for cat’s eyes appearing to glow in the dark and cat and dog’s pupils shine in blue/green when light falls upon the eye.

Tapetum lucidum shining on a dog. Photo Mireia Querol

WHY SOME ANIMALS HAVE THE EYES IN FRONT OF THE FACE WHILE OTHERS HAVE THEM ON THE SIDES ?

The position of the eye in mammals can be frontal, like a cat, or in the side, like a rabbit. This means distinct advantages:

• Binocular vision (stereoscopic): allows a good estimation of distance, but the field of view is smaller. A 3D image is generated. It is typical of carnivores that should focus attention to their prey or primates that should calculate the distance between the branches.
  
• Side vision (peripheral): allows each eye to send a different signals to the brain, so it is easier to notice their surroundings having a field of view of about 360 degrees. It is typical of herbivores, which must pay attention to the presence of potential predators .

  

  Visual field of a cat and a horse. The blind area is smaller in hervibores. Source: Sjaastad, Sand and O. Hove K. Photo taken from Eye Opener

WHY GOATS HAVE AN HORIZONTAL PUPIL?

In addition to the position of the eyes, the shape of the pupil is also related if you are a predator or a prey. Goats or horses have horizontal pupils, while cats like the margay have it vertical.

Pupil of a goat (horizontal) and a cat (vertical) Photo: Wikimedia Commons

Banks  says that “to calculate distances predators basis on stereoscopic vision (works better with a small pupil) and sharpness (works best with a larger one). Vertical pupils are small horizontally and large vertically”.

In the case of terrestrial prey attacked by predators, the tendency of the pupil is being horizontally because “can gather more light and and also reduces the sunlight, which could dazzle “. Exceptions such as rabbits or mice with a circular pupil, are because they have to pay attention also to the sky, from where a bird of prey can attack.

WHAT IS THE THIRD EYELID?

Some animals have the nictitating membrane (“third eyelid”), a transparent or translucent membrane that is used to protect and moisten the eye without losing visibility. Camels, seals and polar bears have it complete, whereas in other mammals, such as dogs or humans remains only reduced.

Nictitating membrane in a feline. Photo by Editor B

IS IT TRUE THAT DOGS AND BULLS SEE IN BLACK AND WHITE ?

Actually dogs and cats are able to detect colors, particularly gray, yellow and blue in softer tones. Cats may be able to perceive more colours.

Visible spectrum by a dog and a human. Source

In the case of bulls, it is also spread the myth that rage against the red colour or see in black and white. Actually bulls have dichromatic vision, like most diurnal mammals, since they only have blue and green cones. Therefore, they can’t see red, but it does not mean they see in black and white.

AND OTHER MAMMALS?

Horses see in blue and red tones. Most rodents see in black and white. Most species of the family of goats, sheeps and bulls see from green to violet. In addition, recent studies indicate that many mammals (especially nocturnal ones), contrary to what was believed, also can perceive ultraviolet radiation: rats and mice, reindeer, possibly cats and dogs, cows, pigs, ferrets, okapi…

We finish with a BuzzFeed video with the simulation of vision of some animals. If you have more questions about animal’s vision leave it in the comments!

REFERENCES

• Partes del ojo
• Aprovechar la noche: se descubre el misterio de la visión nocturna de mamíferos
• Por qué los felinos tienen las pupilas rasgadas
• La guerra entre las pupilas verticales y horizontales
• Comparative morphology of the tapetum lucidum. American College of Veterinary Ophthalmologists. Veterinary Ophthalmology (2004) 7, 1, 11–22.
• La visión en primates: No todos vemos el mundo del mismo color
• Muchos mamíferos ven radiaciones ultravioletas
• Revista electrónica de veterinaria
• Cover image: unknown author