在包括人类在内的脊椎动物的视网膜里,都有视杆细胞和视锥细胞两种视细胞。视杆细胞对暗光敏感,光敏感度较高,但是分辨能力差,在弱光下只能看到物体粗略的轮廓,并且视物无色觉。视锥细胞主司昼光觉,有色觉,光敏感性差,但视敏度高。
虽然视锥细胞能够帮助识别色彩变化,但它们需要充足光线,在光线昏暗状态下停止工作。只得由视杆细胞取而代之,但仅限于黑白色彩。而青蛙及蟾蜍的视杆细胞更为特殊,拥有两种不同类型的敏感度,因此可在低光环境下看到颜色。它们的夜视色彩能力源于视网膜的特殊细胞,其它脊椎动物不具备此类视觉能力。
为了观察青蛙的夜间视觉能力,研究人员做了让青蛙或蟾蜍被困在完全黑暗的环境下怎样逃生等实验。他们分析了青蛙和蟾蜍在寻找配偶或者捕猎时它们使用色彩视觉的程度范围,发现这些动物当寻求配偶时,很快就会放弃善用其优越的视觉系统,停止使用色彩信息。然而却会继续使用色彩视觉,在人类早已丧失看见颜色能力的低光环境下,依旧积极寻找食物来源。与此同时,研究人员通过实验找到了在黑暗洞穴和通道的青蛙能很快找到出口的原因,原来它们能够使用特殊的视杆细胞在极端黑暗条件下区分色彩。
“这项结果出乎意料,令人感到惊讶。青蛙和蟾蜍能够在暗无天日的条件下观察到外界色彩变化,下限至视觉系统的绝对阈值。”瑞典隆德大学感官生物学教授阿尔穆特·克尔伯表示,“之前研究表明,与人类相比,飞蛾和壁虎能够在较弱光线条件下看到色彩变化,然而青蛙和蟾蜍的视觉能力更强。”
青蛙的眼睛还有一个特别之处,那就是专门看运动着的物体,却对静止的东西熟视无睹,而且可以识别不同的图像。因此在迅速飞动的各种形状的小动物里,青蛙可立即找到它们最喜欢吃的苍蝇或飞蛾,而对其他飞动着的东西和静止不动景物都毫无反应。也就是说,青蛙的眼睛不像照相机,可以一点不漏地把镜头前的景物统统照下来,它们只看到对自己有用的景物。
原来,蛙眼视网膜的神经细胞分成五类,一类只对颜色起反应,另外四类只对运动目标的某个特征起反应,并能把分解出的特征信号输送到大脑视觉中枢——视顶盖。视顶盖上有四层神经细胞,第一层对运动目标的反差起反应;第二层能把目标的凸边抽取出来;第三层只看见目标的四周边缘;第四层则只管目标暗前缘的明暗变化。这四层特征就好像在四张透明纸上的画图,迭在一起,就是一个完整的图像。
青蛙眼睛对不动的苍蝇或飞蛾毫无反应,然而只要它们一动就会立即发现。青蛙能根据猎物飞行方向和速度,一跃而起捕食到口。难怪有的动物学家幽默地说,青蛙是喜欢吃苍蝇和飞蛾,可是如果让它们坐在死的苍蝇堆或飞蛾堆里,将会活活饿死。 李忠东