Garnalenoog mogelijk basis voor verbeterde optica

Onderzoekers van de universiteit van Bristol zien in de ogen van een garnaal inspiratie om synthetische componenten voor optica te produceren. Deze zouden beter presteren dan de structuren die momenteel geproduceerd worden.

De onderzoekers bekeken het oog van een garnaal die op en in het Great Barrier Reef leeft: dit diertje heeft zeer complexe ogen en kan onder meer twaalf kleuren onderscheiden, in tegenstelling tot de drie kleuren die het menselijk oog kan waarnemen. De lichtgevoelige structuren in het oog functioneren als polarisatiefilters. Deze zogenoemde wave plates polariseren het licht niet alleen, maar verdraaien ook de fase van het licht, wat ertoe leidt dat lineair gepolariseerd licht omgezet kan worden in circulair gepolariseerd licht.

Dit fenomeen wordt ook in optische drives als cd- en dvd-drives toegepast om laser-licht te polariseren op weg van of naar het schijfje. De quarter-wave plate van de garnalen is echter een stuk veelzijdiger dan de synthetische exemplaren die in optica gebruikt worden: zo beslaat de gevoeligheid van de fotoreceptoren van de garnalen vrijwel het gehele spectrum, terwijl kunstmatige filters alleen gevoelig zijn voor specifieke kleuren. De onderzoekers denken synthetische wave plates van vloeibare kristallen te kunnen modelleren naar de opgerolde membranen van garnalen-wave plates. De onderzoekers publiceerden hun bevindingen in het tijdschrift Nature Photonics.

Reacties (76)

[Verwijderd]

Kleurenzien is het kunnen waarnemen van verschillen in de golflengte van licht. In het menselijk oog komen vier soorten lichtgevoelige cellen voor: naast staafjes drie verschillende soorten kegeltjes. De kegeltjes zijn onmisbaar voor kleurwaarneming.

De drie soorten kegeltjes, soms L, M en S (Long-, Medium-, en Short-wavelength) genoemd, hebben ieder een verschillend lichtgevoelig pigment. De gevoeligheidsmaxima liggen respectievelijk in het geelgroene, het groene en het blauwe golflengtegebied. De eerste twee soorten kegeltjes liggen echter ten opzichte van de blauw-gevoelige kegeltjes met hun gevoeligheidsmaximum niet ver uit elkaar.

Door combinaties van deze kegeltjes, verschillende licht intensiteiten enz. kan je meer kleuren zien.

Waar wij dus drie soorten kegeltjes hebben, heeft deze garnaal er 12.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 23 juli 2024 20:31]

[sw3at]

Uit het oorspronkelijke artikel begreep ik dat het idd heeft te maken met de golflengte die hoger is(????). Ik weet hier echter niet veel vanaf maar stuitte op de volgende wikipedia pagina...

http://nl.wikipedia.org/wiki/Kleuren_zien

[Verwijderd]

Grappig dat iedereen er maar even vanuit gaat dat die garnaal meer kan zien dan wij...

Dat lijkt logisch als je meer kleur receptoren hebt, maar dat hoeft zeer zeker niet zo te zijn... Wat je namelijk vaak ziet in de biologie, is dat 'simpeler' organismen meer genen, eiwitten e.d. hebben dan de 'hogere' organismen, maar er niet meer mee kunnen doen. De hogere organismen weten hun onderdelen slimmer in te zetten, o.a. door combinaties, waardoor ze hetzelfde kunnen met minder.

Kijk naar insecten t.o.v. een mens. Een duizendpoot heeft veel meer poten dan een mens, maar kan zich echt niet beter voortbewegen! Zie je ook met lopende robots... Veel poten is makkelijker te construeren en aan te sturen dan weinig poten, maar uiteindelijk wel minder efficient.

Dat zou hier ook best het geval kunnen zijn. Een mens heeft slechts 3 kleur receptoren, maar omdat die grotendeels overlappen, kunnen de hersenen met hun enorme rekenkracht, de informatie van die drie heel goed combineren, zodat hij een enorm breed spectrum, met heel hoge kleur resolutie kan waarnemen. Een gemiddelde mens kan meerdere miljoenen kleuren onderscheiden!

Het zou best wel eens zo kunnen zijn dat die twaalf kleuren bij de garnaal bijvoorbeeld volstrekt gescheiden zijn, en de hersenen geen combinaties kunnen maken, waardoor hij uiteindelijk helemaal niet beter ziet, of zelfs veel slechter!

[Verwijderd]

Over de kwaliteit van het zicht valt natuurlijk weinig te zeggen, zoals je al zegt hebben we veel meer rekenkracht in ons hoofd om de beelden te verwerken.
Maar, wat wel vast staat is dat wij niet infrarood, UV en gepolariseerd licht kunnen zien. In dat opzicht kan dit dier wel meer zien.

[mdj84nl]

maar het is leuk, dat er staat dat wij maar 3 kleuren kunnen waarnemen, maar dat is toch helemaal niet waar? Wij kunnen toch alle kleuren waarnemen, die met deze 3 kleuren te maken zijn

Anders zou het een sombere wereld zijn

of zeg ik nou weer iets heel doms

[Reactie gewijzigd door mdj84nl op 23 juli 2024 20:31]

[addo2]

De mens heeft drie kleuren die hij kan waarnemen: Rood, Groen en Blauw. Alle andere kleuren zijn combinaties van voorgaande kleuren. Onze mooie gele smiley prikkelt bijvoorbeeld onze groene en rode sensoren op onze ogen. Deze combinatie neemt ons oog waar als geel. (een vergrootglas/niesbui tegen je monitor laat je de aparte kleuren mooi zien)

Hoe alle kleuren zijn opgebouwd kun je ook mooi in (ms) paint zien. (kleuren -> kleuren bewerken -> aangepaste kleuren definiëren) je ziet dan rechts de drie kleuren staan waaruit je gewenste "kleur" is opgebouwd.

De kleuren die de mens kan waarnamen zijn echter niet drie exacte golflengtes maar elke kleur van het oog is gevoelig voor een range aan frequenties (zoals in het wikipedia artikel staat wat eerder al Sw3at noemde). Onze hersens maken van deze verhouding een kleur die we zien.

Deze garnaal heeft echter niet 3 van de grafiekjes als er in het wikipedia-artikel stonden maar 12. De positie van de grafiekjes word niet genoemd. Het kan zijn dat de ze in dezelfde regio liggen als onze 3 kleuren en dan ziet deze garnaal niet veel meer zien als wij doen.

Het kan ook dat er bijvoorbeeld een/enkele "kleuren" tussen zitten die gevoelig zijn voor langere golflengten(infrarood) als wij kunnen zien. Het gevolg is dan dat de garnaal _dan bijvoorbeeld kan zien hoe warm de pan is waarin hij word gekookt...

Kortere golflengtes zal de garnaal onder water niet veel aan hebben omdat dat in de richting van UV gaat. UV komt echter niet goed door/in het water. Hier zal een garnaal dan in praktijk wat minder aan hebben.

edit: ik was een woordje vergeten
edit2: _JS_ heeft gelijk zie ik: Enkele streepjes toegevoegd om de tekst te corrigeren

[Reactie gewijzigd door addo2 op 23 juli 2024 20:31]

[_js_]

Volgens het kleurenspectrum in de link die je geeft gaat UV juist wel heel goed door water, nog beter dan zichtbaar licht zelfs.

De pieken voor het garnalenoog liggen van 400nm tot 650nm.

Daarnaast kan een garnaal ook de verschillende polarisaties van licht zien. Wanneer je een polaroid zonnebril draagt wordt het schitterende licht weggelaten, en het "gewone" licht blijf je zien. Een garnaal kan aan het licht zien of het schitterend is of gewoon.

[Bosmonster]

Ja, je kan nog steeds maar 3 kleuren zien. Dat die gemengd zijn tot andere kleuren is een ander verhaal.

[mdj84nl]

okee, maar wat zijn die andere 9 kleuren die de garnaal kan zien dan ?

[Bitage]

Wij kunnen maar 3 soorten licht zien: rood, groen en blauw. Gemengd vormen die dus alle kleuren die door onze hersenen worden omgezet in andere kleuren (bepaalde hoeveelheid rood, blauw en groen licht maken een kleur). Echter zien we er nog steeds maar drie, de andere kleuren worden door onze hersenen a.d.h.v. die drie kleuren geïnterpreteerd. De garnaal kan er dus met zijn ogen 12 herkennen. Of hij ook meer ziet van het gehele kleuren spectrum zoals wij die zien weet ik niet, maar ik denk dat het veilig is om te stellen dat dat wel zo is (ultraviolet bijvoorbeeld).

[gordian]

Wij kunnen maar 3 soorten licht zien: rood, groen en blauw. Gemengd vormen die dus alle kleuren die door onze hersenen worden omgezet in andere kleuren (bepaalde hoeveelheid rood, blauw en groen licht maken een kleur). Echter zien we er nog steeds maar drie, de andere kleuren worden door onze hersenen a.d.h.v. die drie kleuren geïnterpreteerd. De garnaal kan er dus met zijn ogen 12 herkennen. Of hij ook meer ziet van het gehele kleuren spectrum zoals wij die zien weet ik niet, maar ik denk dat het veilig is om te stellen dat dat wel zo is (ultraviolet bijvoorbeeld).

Jammer, maar goed geprobeerd. Wij zien (althans de meeste mensen (ik ben zelf ietwat kleurenblind)) rood, geel en blauw. Elektronica (tv's en schermen, correct me if I'm wrong) werkt met rood, groen en blauw.

[Reactie gewijzigd door gordian op 23 juli 2024 20:31]

[Skohsl]

Jammer, maar goed geprobeerd...
http://upload.wikimedia.o...evoeligheid_kegeltjes.png

De grootste gevoeligheid van de cellen liggen bij groen(540nm), blauw(450nm) en geel(570nm hoewel dit nog steeds vrij groen-geel is), maar aangezien alle cellen een groot deel waarnemen van het zichtbare kleurenspectrum is het sowieso vreemd om te zeggen dat ze bepaalde kleuren waarnemen.

Zoals ook in het beeld te zien is missen we heel veel sterkte in bepaalde regionen, en missen we heel veel rood, en richting de UV aan de andere kant. Dat wat we missen zijn goede kandidaten voor kleuren die de garnaal wel kan waarnemen maar wij niet. Ook zal er een hogere spectrale gevoeligheid zijn voor de kleuren die we wel kunnen zien, maar in mindere mate.

[Reactie gewijzigd door Skohsl op 23 juli 2024 20:31]

[Aham brahmasmi]

Jammer, maar goed geprobeerd. Wij zien (althans de meeste mensen (ik ben zelf ietwat kleurenblind)) rood, geel en blauw.

Fout.
Het is niet zo simpel te stellen dat we rood, geel/groen en blauw zien. Er zijn wel drie verschillende "kegel" receptorcellen in het netvlies met een verschillende golflengterespons.
De respons van de "groene" en "rode" kegeltjes overlapt sterk en de kleur geel valt eigenlijk precies tussen de twee in. Puur geel kunnen onze ogen dus helemaal niet onderscheiden omdat zowel de rode als groene kegeltjes er door gestimuleerd worden.
Het is dus in feite wel meer correct om te zeggen dat onze ogen rood, groen en blauw kunnen onderscheiden.

http://en.wikipedia.org/w...ology_of_color_perception

[Bitage]

Jammer, maar goed geprobeerd. Wij zien (althans de meeste mensen (ik ben zelf ietwat kleurenblind)) rood, geel en blauw. Elektronica (tv's en schermen, correct me if I'm wrong) werkt met rood, groen en blauw.

Ik heb het toch nog maar even nagezocht voor je, maar ook wikipedia zegt dat het weldegelijk groen en niet geel is wat we zien. Denk er wel aan dat als je licht mengt, je naar wit toe werkt, en niet zoals met verf mengen dat je naar zwart toewerkt Zo wordt rood en groen licht samen geel.

quote: http://nl.wikipedia.org/wiki/Kleuren#Perceptie_van_kleuren

Het oog bevat kegeltjes die gevoelig zijn voor drie verschillende frequentiegebieden: rood, groen en blauw.

[Reactie gewijzigd door Bitage op 23 juli 2024 20:31]

[Verwijderd]

Lees een keer het Engelse artikel of kijk eens naar een grafiek als je een artikel leest en slik niet gewoon alles wat ze neerschrijven: de grafiek van de spectrale gevoeligheid van de S-, M- en L-kegeltjes toont als pieken donkerblauw, groen en geel-groen.

Eigenlijk is S-, M- en L-kegeltjes de enige duidelijke benaming, want de kegeltjes die ze als groen beschouwen (M-kegeltjes) kunnen ongeveer het ganse kleurenspectrum waarnemen, uitgezonderd intens rood. En de geel-groene (L-kegeltjes), wat ze meestal de rode heten, bestrijken echt quasi het ganse spectrum, gaande van blauw tot intens rood. Het zijn enkel de blauwe (S-kegeltjes) die zich redelijk beperken, zijnde het paars-blauwe spectrum.

[Splorky]

het lijkt mij dat de garnaal (ongeveer) het zelfde kleuren spectrum kan waarnemen, alleen veel beter verschillen kan waarnemen tussen de kleuren.

[Skohsl]

"Mantis shrimp possess hyperspectral colour vision, allowing up to 12 colour channels extending in the ultraviolet[10]."

"hyperspectral imaging is more like the eyes of the mantis shrimp, which can see visible light as well as from the ultraviolet to infrared. Hyperspectral capabilities enable the mantis shrimp to recognize different types of coral, prey, or predators, all which may appear as the same color to the human eye."

wikipedia

[Verwijderd]

dezelfde kleuren die wij zien, maar dan niet als combinatie van rood-blauw-geel.

[link0007]

Inderdaad is sowieso het onderscheid beter, maar daarnaast heeft hij mogelijk een breder spectrum. Dat wil zeggen dat hij -vermoed ik- ook infrarood en ultraviolet kan zien. Als je dit nog onderverdeeld in ver-infrarood, nabij-infrarood, UV-A, UV-B, UV-C. Dit "hyperspectraal" zicht, zoals het in de wetenschap heet, helpt niet alleen om extra kleurinformatie te zien, maar het wordt ook vermoed dat dit helpt bij de verwerking van beeldsignalen. Door de beperkte hersencapaciteit van weekdieren, helpt hyperspectraalzicht bij het fysiek verwerken van gegevens door het oog zelf.

[Triblade_8472]

Dat is dus net wat mijn vrouw vraagt... (Inderdaad een goede vraag.)

[Adion]

Je zou als voorbeeld geel kunnen nemen, wat ongeveer ligt tussen rood en groen.
Licht met een gele kleur zal bij mensen zowel de groene als de rode pigmenten prikkelen. We kunnen dus echter niet het onderscheid zien tussen geel licht en de combinatie van groen en rood licht.

Als de garnaal ook een oranje pigment heeft, kan die wel het onderscheid herkennen tussen oranje en de combinatie van rood en groen. Bij de combinatie van rood en groen zal namelijk het oranje pigment veel minder hard geprikkeld worden.

[dragontje124]

ja dat is iets wat ik me ook afvraag: wat als wij nou ook 12 kleuren konden zien ?

[Enfer]

Ik ben benieuwd wat dierenrechtenactivisten hier van gaan vinden, aangezien het me lijkt dat de garnalen vermoord moeten worden voor hun ogen. Als dit bij honden / katten / nertsen / etc .. zou gebeuren dan zou hier een zwaar etisch aspect aan hangen. Telt dit niet meer als de dieren kleiner zijn dan 10cm? (Niet dat ik zo'n dierenrechtenactivist ben). Ben benieuwd hoe principieel mensen dan zijn.

[bluppfisk]

wut. Nu doen we die enge dieren ook al dood om ze op te eten hoor.

[sw3at]

Ligt het aan mij, of lees ik het artikel verkeerd.

De onderzoekers denken dat ze het kunnen na maken en niet letterlijk garnalen te hoeven gebruiken?

[Verwijderd]

iedergeval 1 iemand die oplet en wel leest

[Verwijderd]

Had 't gelezen.. maar denk nog steeds dat ze wel wat garnalen gaan reverse-engineeren, of dat al gedaan hebben.

[sw3at]

Maar dat is weer een heel ander verhaal dan Enfer verteld.

Natuurlijk moeten er, of zijn er voor dit onderzoek al enkele garnalen gedood om dit te onderzoeken. Maar het is niet zo dat wanneer we deze techniek willen toepassen in de toekomst we letterlijk garnalen nodig hebben in onze optische drives. (Zoals mijn sarcastische opmerking boven aan de reacties)

En natuurlijk worden er wel meer dieren vermoord/gedood voor onderzoek.
Dat zal volgens mij ook altijd zo blijven.

[Verwijderd]

Dan krijg je volgens mij zoiets als Windows 9 willen reverse-engineeren naar Windows 95, aangezien de natuur op technologisch niveau schijnbaar toch voor loopt.

[Verwijderd]

If memory serves me well.. is alles zonder wervelkolom redelijk vogelvrij (dus ook garnalen) qua dierproeven.

Weet niet wat dierenrechtenactivisten hiervan denken, maar kan alvast opmerken dat de onderzoekers die ik gesproken heb over dierproeven, zich er terdege bewust van zijn dat ze dieren doden (vaak moeten ze dat ook zelf doen), en dat dat niet zo leuk is. Ze maken de afweging tussen de waarde van hun onderzoek voor de gezondheid van mensen, en het offer van de dieren.

Vind 't daarom raar dat onderzoekers die dierproeven gebruiken er zo op aangevallen worden.. terwijl de rest van nederland gedachtenloos een lapje koe/varken/kip uit de koelkast pakt op 't moment dat ze trek hebben in een stukkie vlees.

[sjaakwortel]

daarnaast eten ze de rest gewoon op, tis niet dat ze ze pijn doen terwijl ze nog leven

[Verwijderd]

Garnalen ogen tellen als inspiratie, het is niet alsof ze die dingen gaan ''oogsten'' om er optische drives van te maken...

[Faust]

De vraag is natuurlijk waarom garnalen zo een complexe ogen hebben;
op wat koraal en enkele gezonken schepen na valt er niet zo heel veel te zien op de zeebodem, imo.

[TrekDude101]

Misschien om het verschil tussen achtergrond en roofdier te onderscheiden? In een kleurig koraal zal kleur wel helpen in dat onderscheid denk ik. (ook maar speculatie)

[Verwijderd]

Dat is duidelijk in een David Attenborough documentaire terug te zien (ik geloof de Blue Planet). Koraalriffen bestaan uit ontzettend veel verschillende soorten algen, vissen en andere dieren die veel gebruik maken van kleur en patronen. Koraalriffen zijn aan de oppervlakte dus er is goed licht (anders kan er ook geen koraal groeien). Veel dieren en planten hebben kleuren die door het menselijke oog niet te onderscheiden zijn, maar voor de bewoners zoals oa. deze garnalen belangrijk zijn en dus wel onderscheiden moeten kunnen worden.

[dispie]

@faust half on topic
Ben je wel eens gaan duiken op zo'n riff is prachtig mooi en zoveel natuurlijke kleuren heb je nog nooit gezien + alle vissen en andere beestjes die in de kleur van koraal en anemonen en rotsen hebben zijn ze soms amper te zien door ons.

Dus voor de garnaal wat toch wel een graag gegeten beestje is door veel andere is wel handig om te zien of jij je verstopt in de zelfde kleur plant of rots.

on topic
zo zie je maar weer dat de techniek de natuur nodig heeft om zijn ideeën aan te ontlenen ben erg benieuwt hoelang het duurt voor dat we de eerste op garnale ogen gebaseerde lenzen hebben in onze drives of andere lazer toepassingen.

zet hem op onderzoekers

[opa uche]

Ik zal toch eens anders naar de garnalen kijken op woensdag tijdens het onbeperkt Gamba's eten....

[Verwijderd]

IK vraag me af of je op dit soort dingen patent kunt aanvragen, het is immer niet een nieuwe uitvinding.

[sw3at]

In mijn ogen is het een nieuwe uitvinding als men het kan namaken.
En het lijkt me niet dat de garnalen er al patent op hebben....

[Verwijderd]

In mijn ogen is het een nieuwe uitvinding als men het kan namaken.

Dus als iemand een gepanteerd ding kan namaken is het een nieuwe uitvinding?

[Aham brahmasmi]

IK vraag me af of je op dit soort dingen patent kunt aanvragen, het is immer niet een nieuwe uitvinding.

Natuurlijk wel:
"De onderzoekers denken synthetische wave plates van vloeibare kristallen te kunnen modelleren naar de opgerolde membranen van garnalen-wave plates."

Als ze hier een productieproces voor weten te ontwikkelen dan is dat wel degelijk een nieuwe uitvinding. Wij kunnen het immers slechts namaken en dat moet op een andere manier dan de natuur dat doet.

[jvo]

Wat ik verbazingwekkend aan deze dieren vind is niet zo zeer dat ze 12 "kleuren" kunnen zien in plaats van 3, maar dat ze ook nog eens kunnen zien wat de polarisatie van het licht is.

Let overigens wel dat het hier om een specifiek soort garnaal gaat. Niet alle garnalen hebben soortgelijke complexe ogen.

[Reactie gewijzigd door jvo op 23 juli 2024 20:31]

[Graviton12]

Kleuren zijn blijkbaar heel belangrijk voor dieren op koraalriffen.
Ze weten nog altijd niet waarom maar de meeste of toch veel dieren op koraalriffen hebben heftige kleuren die in water voor ons niet of nauwelijks zichtbaar zijn tot we ze bovenhalen.

[B1tchwax]

Plaatje bij het bericht is een bidsprinkhaankreeft (Mantis Shrimp), wat technisch geen garnaal is...

On topic: tof dat we straks nog meer of kleinere opslagmedia kunnen verwachten door het kopieren van technogie uit de natuur

[Flagg]

Een Odontodactylus scyllarus toch?

[Inanna]

Nee, het is een Odontodactylus scyllarus. De italics zijn verplicht. Wanneer je het met de hand schrijft mag 't zonder italics, maar moeten de woorden onderstreept.

[Verwijderd]

Mantis shrimp is inderdaad geen garnaal. Wel bizarre ogen, misschien wel de meest complexe in het dierenrijk:
http://en.wikipedia.org/wiki/Mantis_shrimp#The_eyes
Some species have at least 16 different photoreceptor types, which are divided into four classes (their spectral sensitivity is further tuned by colour filters in the retinas), 12 of them for colour analysis in the different wavelengths (including four which are sensitive to ultraviolet light) and four of them for analysing polarised light.