歡迎來到:自說自話的總裁
天下武功,唯快不破。 這句話放在貓咪上可太合適不過。 這些小貓咪平常個個深藏不漏,一臉呆萌,可一旦它們捕獵、閃避,那反應速度可就總能快得超乎我們的想象。 比如這只大橘,俗話說,十個橘貓九個胖,還有一個特別胖。 可當它潛伏到池塘邊,精准地撲到了河邊的一隻小鳥,揚長而去。 下一個畫面,鏟屎官自信地以超高手速拋出紙團,結果下一秒貓咪原地彈射起飛,伸出爪子準確攔截。 同樣,面對威脅,貓咪的閃避身法也絕對能讓它們全身而退。 再來看看這只和螃蟹對峙的花貓。 螃蟹如臨大敵,花貓卻肆意挑釁,緊接著一個鬼轉縮頭完美閃避。 還有這只差點被夾門的白貓,動作敏捷到了有點詭異的程度,簡直就像倒放一樣。 那麼問題來了,貓的反應速度為什麼這麼快? 真是人類的7倍嗎? 原來,這和隱藏在它們身體里的秘密有關。 今天,我們就來聊聊這個故事。
來自英國布里斯托大學(University of Bristol)的約翰(John Bradshaw)博士說,在貓咪剛生下來的時候,它的眼睛一般都是閉著的,只有在誕生之後一到兩周的時間內,小奶貓才會逐漸把眼睛完全睜開。 而就算睜開,這也並不意味著它的眼睛發育成熟。 只有在它大約一個月的時候,眼睛才有能力聚焦,從而看清自己媽媽的樣子。 這個時候,它才開始有了一定程度的立體視覺,不至於走路腳底拌蒜,跌跌撞撞了。 另外,不知道大家發沒發現,小奶貓在這個階段,幾乎每一隻,眼睛都是藍色的。 這是因為,現在它們的身體里沒有足夠的黑色素,隨著生長髮育,黑色素會越來越多,眼睛的顏色就逐漸確定下來了。 如果貓咪體內的黑色素偏少,那麼眼睛就更偏向於綠色。 而如果黑色素較多的話,就更偏向於橙黃色和棕色。 由此我們可以得到這樣一條藍綠橙的漸變色帶,大家可以看看自家貓咪主子在圖中哪個位置。 另外,那些非常好看的藍眼白貓,其實就是黑色素最少的一些個體,十分難得。 大約10周左右,小貓的眼睛發育成熟。 而約翰博士呢,也為我們繼續展示了一幅貓咪眼球視網膜的圖片。 貓咪的視網膜和人類一樣,位於眼球的大後方,是一層柔軟又透明的膜狀結構。 當貓咪觀察世界時,外界的光線進入眼球,經過玻璃體,最後落在視網膜上。 接著,視網膜,採用我們前面剛剛聊過的上古視黃醛科技,把接收到的光信號轉變成電信息,這些電信號再經過視神經傳給大腦,大腦進一步處理、分析就形成了所謂的視覺。 而在視網膜上,有兩種感光細胞,分別叫:視錐細胞和視桿細胞。 視錐細胞長得像一個圓錐,馬路上路障的那些感覺。 視桿細胞則是,紅傘傘白桿桿,橡根蘑菇桿一樣。 接著,視錐細胞主要負責感知色彩。 比如,狗,它可以感知藍色和綠色,還有一點點黃色。 人類比狗強,可以感知三種顏色——紅綠藍。 蝴蝶一般被認為有5種視椎細胞,能看到5種顏色,有兩種人類無法理解。 而最頂級的視錐狂魔——皮皮蝦,可以看到16種顏色,人類的語言無法形容。 接下來是我們的貓咪,但非常不幸,它只能看到綠色和藍色,視野里總是一片灰突突的,它對顏色認知,大約只相當於人類的百分之一。 同時,它視網膜上每平方毫米的視錐細胞數量也只有人類的十分之一左右,這導致它對顏色的敏感度,只有我們的十分之一。 哎?那這麼看來,貓咪的能力還不如咱們這些鏟屎,它的神速之謎要如何破解呢? 原來,有得必有失,貓咪缺乏視錐細胞的背後,是超出人類想象的瘋狂——數量、密度都堪比銀河星辰的——視桿細胞,這是它眼球中的第一殺手鐧。
為什麼我們都說夜貓子? 因為,黑夜,是捕食者的天堂。 蝙蝠正在利用回聲定位,眼鏡猴則使用巨眼夜視。 而貓咪的夜視原理,卻和它們的都不太一樣。 這種原理,就叫做視桿細胞,大概還要從它的祖先說起: 自恐龍滅絕以後,一部分生物學家認為,貓咪的祖先——細齒獸(Miacids),登上了舞台。 細齒獸只有貓咪大小,愛吃肉,膽子小,白天一般躲在樹洞裡面睡覺,晚上才敢出來用小爪子抓點比自己更小的小動物、小蟲子來吃,活得那叫一個戰戰兢兢。 但細齒獸,好歹也是恐龍滅絕之後,為數不多的吃肉捕食者,還要過這種苟且的生活嗎? 於是,它們一錘胸一跺腳進化成了食肉目五霸,分別是: 1,遨遊大海的鰭足類——海獅。 2,崇尚力量的熊總科——巨熊。 3,團隊至上的犬科——狼、狗。 4,劍走偏鋒的鼬總科——浣熊和黃鼠狼。 以及最後一種,6500萬年來,把細齒獸的夜行技能點到極致的——貓型亞目。 它們從未左顧右盼,它們一條夜行科技樹點到黑。 終於,貓咪在自己小小的視網膜上,點出了幾億根視桿細胞。 視桿細胞專門負責捕捉光線,識別移動,它無法分辨顏色,但它卻能幫貓咪看清黑夜中突然閃過的黑影。 並且,鎖定、追蹤。 我們的視網膜上大概有1.2億個視桿細胞,而貓咪則有7.2億個,密度更是人類的8倍以上。 也就是說,我們感覺上的伸手不見五指,在貓咪看來,那簡直就如同白晝一樣清晰,這種夜視儀是不是很瘋狂? 而且還不用充電,極速傳導、紫外探測、半秒自適應切換,簡直不要太方便。 另外,貓咪為什麼看上去很萌? 就像我們在熊貓節目里說過的一樣,大眼萌娘,幼態審美,人類被基因的鎖定,很喜歡大眼幼態的動物。 但事實上,貓咪的大眼,可是夜行殺手的標識。 不知道為什麼到了人類這裡,就變成了呆萌的台詞…… 好了,不扯遠了,除了夜視能力以外,貓咪的眼球中,還有另一個更凶殘的殺手鐧,它叫做——子彈時間。
真的有人能像電影里演的那樣,看到子彈飛行的軌跡,並閃身躲避嗎? 有人說,不用懷疑,你家的貓咪就能看到,而且無論白天黑夜…… 它跟你玩兒,也只是好玩兒而已。 它的速度比你快7倍。 其實,這個說法也不是全無道理。 這背後的科學邏輯大概能用網線原理來概括。 首先,從左到右,依次是三類(Cat3)網線,也叫做電話線,用來傳輸語音,帶寬約10Mb;五類或超五類(Cat5/Cat5e)網線,帶寬100Mb,你現在之所以能看到我這段影片,大概率是這種網線在幫你傳輸數據;還有六類或超六類(Cat6/Cat6a)網線,這是正在普及的千兆網絡網線——延遲低、屏蔽好、帶寬高,一秒就可以傳完我這一整部影片,非常暴躁。 而我們的視覺神經系統呢? 恰好也是身體當中,最暴躁的一條五類網線。 而且,解剖以後發現,就連粗細都差不多,非常神奇。 測算下來,帶寬大約是8-40Mb/s。 這大概和你現在正在使用的家庭網絡帶寬相當,你用這個帶寬能順暢的觀看我這部影片。 但設想一下,我們的現實視覺呢? 是不是比我的這部影片要更加的高清,更加的細節豐富? 所以,我們的視神經帶寬夠用嗎? 當然不夠用,那我們的眼睛是如何看清世界的? 還有,既然不夠用,我們又為什麼不繼續升級使用帶寬更高的六類網線呢? 其實,這個問題,我們就要來看看貓咪的視覺神經了。 解剖發現,它竟然使用了超六類網線,視覺傳輸,輕鬆跑滿百兆帶寬。 而且,別忘了,貓咪看到的圖像可不是我們這種高碼率的48位全彩。 頂多算是古董遊戲機的8位256色。 所以,用百兆帶寬,跑GBA遊戲,你這是要幹什麼? 貓咪說,不為別的,就為了不丟幀、不卡頓,然後精准擊殺。 故事分享到這裡,相信有過遊戲經驗的朋友們都會心一笑了吧。 貓咪,不僅有百兆帶寬的超六類網線,它還把遊戲的色彩全部去掉,不斷的加強對明暗、速度和幀率的捕捉。 然後,問題就回到我們人類自己的那跟五類網線,為什麼我們不用六類網線? 因為,我們的整個身體網絡環境匹配不上六類網線。 很多地方還在用三類,和三類以下的電話線,比如,我們眨眼,需要200毫秒,而200毫秒之內,貓咪已經完成了採集圖像,大腦處理,身體躲避,出手反殺整個流程…… 這就是貓咪的全身網絡環境。 綜合測算下來,它的一次全身網絡響應時間只需要20-30毫秒,正好差不多是人類的150-200毫秒的7倍。 另外,還有一個更直觀的感受,那就是先前的節目里,我們還介紹過CFF,臨界閃爍頻率(Critical Flicker Frequency),比如這個不斷閃躲的斑點,當它的閃爍頻率越來越快的時候,我們的大腦就宕機了,把它腦補成一個沒有閃爍的畫面。 而如果這個閃光點是電影膠片,是圖像畫面呢? 我們知道電影一秒只有24幀,當畫面閃爍頻率超過每秒24幀的時候,我們就會把它腦補成一段連續的動畫,這其實就相當於我們大腦開了一個AI程序,幫我們把視覺帶寬里穿過來的有限數據補充成了無限的清晰度和連貫性。 但貓咪如果和我們一樣看膠卷,它會很難受,因為,它看到還是一閃一閃的圖片。 經過實驗測量發現,貓電影的最低幀率,在100-140幀左右,恰好也是人類的5-6倍。 因此,你會發現,貓咪雖然不看古老電視,但它愛玩兒ipad和手機啊。 那是因為,ipad的刷新頻率高,達到了120Hz,也就是每秒120幀,而最新的旗艦手機,已經達到了144Hz,貓咪看起來終於是流暢的畫面了…… 然後,在人類和貓這種相差7倍的速度感知世界里,貓咪也擁有了人眼當中類似子彈時間的超能力,就像看到了超人大戰閃電俠的細節一樣,以這種速度,夏天拍個蚊子之類的,貓咪當然易如反掌。 但貓咪的眼球超能力還沒有完,接著,第三項殺手鐧——為什麼貓咪的眼睛是夜光的?
各位養貓的朋友或許都有過這樣一個經歷,晚上家裡不開燈的時候,如果突然打開手電筒照向貓咪,你會被嚇得一激靈,兩個炯炯發亮的貓眼,正在盯著你。 其實,這是貓眼中的第三武器——照膜(Tapetum)。 照膜位於貓咪的視網膜後方,這是一塊沒有色素的區域,但它含有兩種反光物質——鋅和核黃素,可以將光線反射回視網膜。 這相當於又給貓眼自帶了一個夜視補光燈,只要視野的物體一移動,一髮生光線變化,那麼哪怕只有微弱的幾千個光子進入貓眼,它也都能通過照膜,瞬間像調高顯示器亮度,或者給昏暗電影重新加回綠幕一樣,立刻鎖定獵物。 然後,如果突然在黑暗中進入眼球的光線太多,那麼照膜反光,就讓我們看到了一雙正在發光的貓咪鐳射眼。 另外,我們每天清早起床,都特別害怕突然開燈。 我們的眼睛很難適應突然出現的強光,但貓咪用照膜反光,難道它眼睛不疼嗎? 其實,貓咪的瞳孔和人類不一樣,人類的瞳孔是圓形開合,類似一個照相機的快門,由不那麼敏感的虹膜肌肉控制,響應速度慢到一類網線的程度。 而貓咪,則是垂直開合,由兩塊非常強勁的括約肌控制,像這樣,半秒完成縮放,非常先進。 如果貓咪放鬆、安靜的時候,它的大眼珠子很可愛,而如果它感到威脅和緊張,那麼一秒完成警戒狀態,瞳孔立即警惕,全身網絡環境響應,接下來只需要20毫秒,就能完成閃避和追捕。 這簡直就是你膝蓋上的天生殺手啊。 這個時候,貓眼看上去凶巴巴的,它進入了狩獵模式,眼睛可以在一秒以內,完成垂直250°,和水平150°移動,這讓它迅速鎖定那些高速移動的物體。 比如,當有一隻小動物從貓面前經過時,貓的眼睛會像模擬時鐘的秒針一樣斷斷續續地轉動,非常神奇。你下次可以留心觀察一下,還有點搞笑。 但緊接著,問題來了,沒有7倍神速的樣子啊,這究竟是它有意放水還是另有隱情? 其實,這背後的原理,大概和貓咪身體上的第個秘密有關。
故事回到,這位英國布里斯托大學(University of Bristol)的約翰(John Bradshaw)博士。 這次,他用一台每秒2700幀的高速攝像機、一根逗貓棒和一隻愛玩愛鬧的小貓,讓我們看到了貓咪的另一面。 當約翰把逗貓棒放到貓眼前的時候,我們能看到貓貓的眼睛展現出一種「智慧的眼神」,處於一種「放空自己」的狀態,原本的一身本領好像失了靈。 但很快,貓咪就調整過來狀態,抓住了逗貓棒。 其實,剛剛的過程很好地體現了貓咪眼睛上的問題。 那就是,貓,其實是個近視眼,或者說近視盲、定焦眼吧。 貓咪眼睛雖然暴躁,但卻完全不能聚焦30釐米以內的物體,一切靠貓咪眼睛太近的物體對它來說都是模糊一片。 但這時候問題來了,既然眼睛在這個距離範圍內不好使,那貓咪又是怎麼準確捉住近處的獵物的呢? 答案就在貓咪眼皮子底下——它們長長的鬍鬚。 讓我們再來看一下貓咪和逗貓棒的這一段。 當貓咪感知到獵物接近時,五分之一秒內,它就控制鬍鬚根部的肌肉猛地向前延伸,並且在鬍鬚觸碰到獵物的一瞬間極速收回,然後兩只利爪直接跟上,來一招雙峰貫耳,這要是活物,此時不是被牢牢困住,就是身受重傷。 這些特別敏感的鬍鬚,還不單單長在貓咪的鼻子兩側,它們甚至還生長在貓咪的眼睛上方和腳踝處,這使得貓咪能夠以全方位的感受世界,更加敏銳的對外界變化做出反應。 同時,這些全身鬍鬚,扎入身體的深度也並非一般毛髮的程度,它們比毛髮的神經末梢要深三倍,傳輸效率也達到了至少三類網線的帶寬。 包括貓咪腳掌上的肉墊,也和鬍鬚類似,有很多這類感受神經元,不知道大家試過沒有,當你握住貓爪的時候,貓咪會不停地將爪子抽走,再搭到你的手背上。 這不是它在宣誓自己的地位,而是它感到了被剝奪感官的威脅,它潛意識的逃離這種感覺,從而獲得更大的安全感。 所以,當下次再跟貓咪玩「誰手在上」的遊戲時,你可以好好感受受這種奇妙的現象。
在這段影片中我們可以看到,左邊那只小貓在即將掉落高牆的瞬間,一個鷂子翻身就從另一個角度穩住了身形,動作乾淨利落,透著一股瀟灑勁兒,妥妥的平衡大師本師。 其實,貓咪保持身形優雅的秘訣還在於它那兩只可愛靈動的小耳朵。 貓的耳朵里有一個三維半規管,三維半規管里有淋巴液,當身體旋轉時,淋巴液也會轉動,然後,通過半規管中的纖毛感知這種流動,貓咪就能對自身的空間位置有精准的判斷。 同時,三維半規管的根部,還有兩顆耳石,分別長在球狀囊和橢圓囊當中,這兩顆耳石在身體加速減速的時候也能跟著加速減速,再通過纖毛感知這種加速度,貓咪也就能對身體的速度情況了如指掌。 這樣,貓咪每只耳朵里都有一套三維半規管和兩顆耳石組成了前庭系統(Vestibular system),它專門負責身體的空間及速度感知。 其實,人類耳朵的前庭系統和貓咪幾乎一模一樣。 但我們這套拉胯身體網絡環境,帶給我們的卻往往並非平衡大師的身手,而是顛簸移動時的巨大困擾——暈車,醫學叫做——暈動症。 比如,當我們坐車時,前庭系統會跟腦子說,哎,這哥們兒動了,趕緊調節身體的其他組織,同步跟上。 但眼睛卻說,動個毛線啊,我咋沒看到他動,腦子,你不准瞎下指令。 就這樣,當我們在汽車、輪船、飛機上,都動出去好幾百公里了,前庭和眼睛還因為自己的帶寬受限,無法統一,搞得腦子那邊都要直接宕機了,讓你一陣陣眩暈。 同樣,這些年3D射擊遊戲和VR遊戲火了以後也一樣,只不多這次是眼睛說,哥們兒動了,而前庭系統說,動個毛線…… 然後,我們就又眩暈了。 有趣的是,貓其實也會暈車,而且暈車嚴重的情況下,會頻繁地舔嘴唇流口水、腹瀉失禁,更有甚貓,也會像人類一樣嘔吐,看著真叫人心疼。