파리의 시각 능력. 인간과 비교. 눈으로 본 '물체' 이미지를 합쳐서, 눈으로부터 뇌로 전달하는 속도와 방식 차이.인간은 1초당 60회, 거북이는 15회, 파리는 250회 플래쉬를 뇌에 전송한다.

 

 

인간이 파리를 잘 잡지 못하는 이유. 물체 이미지를 눈에서 뇌로 전달하는 속도 차이.

인간과 파리가 ‘시간’을 감지하는 능력에 차이가 있다는 것임. 파리가 눈에서 뇌로 전달하는 초당 이미지 프레임이 인간보다 더 많다. 이 말은 곧, 파리가 1초당 더 많은 이미지들을 볼 수 있는 능력이 있다는 뜻이다. 뇌가 빛 플래시를 기록하는 속도를 플리커 합성률 (flicker fusion rate) 이라고 함. 파리는 인간에 비해 4배 정도 빠르다. 다시 말해서 파리는 인간보다 모든 사물들의 동작과 움직임을 4배 더 느리게 볼 수 있다. 초당 이미지 프레임들을 더 많이 가공하기 때문이다.

 

그런데 내 경우, 손을 이용해서, 부엌에서 파리를 잡은 적이 많다. 물론 놓치는 경우도 있지만, 파리가 그릇, 테이블, 어떤 물체에 앉아 있을 때, 손으로 휙 잡는다.

이런 포획의 경우, 내가 파리의 눈 앞이 아니라, 파리 뒷 부분부터 먼저 손으로 잡았기 때문에, 파리를 잡을 수 있었던가?

 

파리의 시각 능력에 대한 bbc 기사 설명. 번역.

 

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눈으로 본 '물체' 이미지를 합쳐서, 눈으로부터 뇌로 전달하는 속도와 방식 차이.

인간은 1초당 60회, 거북이는 15회, 파리는 250회 플래쉬를 뇌에 전송한다.

 

모든 게 상대적이다.

 

뇌가 이런 이미지를 분석하고 가공하는 속도를 '플리커 퓨전 레이트 - 깜빡거림 합성률' (flicker fusion rate) 일반적으로 더 적은 종일수록, 이 '깜빡거림 합성율'은 빠르다. 파리의 경우 인간에 비해 월등한 편.

 

플리커 퓨전 레이트 (깜빡거림 합성률)은 빛이 감지되거나 연속 빛으로 보이기 전에, 단순히 빛이 얼마나 빨리 켜지고 꺼지는 것인가이다.

 

가장 빠른 파리의 경우, 플릭커링 반응이 초당 400회, 인간에 비해 6배나 빠르다.

 

일반적으로 더 적은 종일수록, 이 '깜빡거림 합성율'은 빠르다.

파리의 경우 인간에 비해 월등한 편.

 

파올마 곤잘레스-벨리도 교수, 파리를 잡아먹고 사는 ‘킬러 파리’의 초고속 반응 연구.

‘킬러 파리’가 ‘먹이’ 초파리를 어떻게 사냥하는지 분석

 

'살해자 파리 killer fly' 종이 깜빡거림이 가장 빠르다.

파올마,초당 1천 프레임으로 쪼개어 분석함.

 

 

Fly vs fly

 

‘킬러 파리’가 비행 시작, 그 먹이인 ‘초파리’ 주변을 3회 정도 비행. 킬러 파리가 앞다리로 초파리를 잡음. 총 시간은 1초. 킬러 파리에 비하면, 인간의 속도는 달팽이 정도.

 

 

Other Killer fly Other

 

‘킬러 파리’의 빠른 속도의 원천은 ‘미토콘드리아’

 

킬러 파리 눈이 다른 종 파리에 비해 더 많은 미토콘드리아를 가지고 있다.

 

킬러 파리의 '빛 추적 세포 light-detecting cell' 가 미토콘리드아 (생물 세포의 배터리)를 다른 파리에 비해 더 많이 가지고 있다.

 

더 빠른 시각은 느린 시각보다 더 많은 에너지를 필요로 한다. 모든 눈이 가장 빠른 깜빡거림 합성률 상태로 설정되지 않는가를 설명해준다.

 

동물조직(육식)을 먹는 킬러 파리는 에너지를 많이 필요로 하는 이러한 세포들이 작동할 수 있을 정도로 충분한 양의 에너를 저축하고 있다.

 

인간의 경우, 세포 혹은 눈 안에 킬러 파리와 동일한 숫자의 미토콘드리아를 가지고 있다고 해도, 킬러 파리와 동일한 수준의 '시각 속도'를 가지지 못할 것이다. 그 이유는, 킬러 파리의  '빛을 감지하는 세포들'은, 인간과 같은 '척추동물'의 세포들과는 다르게 '구성'되어 있기 때문이다.

 

이러한 킬러 파리와 인간의 시각 구조의 차이는 '진화의 방향' 때문에 발생했다. 절지동물 (아쓰로포드 arthropods)과 척추동물, 파리와 인간은 그들의 눈을  7억~7.5억년 전부터 서로 다르게 진화시켜왔다.

 

 

String theory 끈 이론.

 

파리 눈은 어떻게 진화되었는가?

 

파리의 눈이 빛을 감지하는 방식. 적은 끈과 같은 일련의 구조물이  '빛'을 감지한다. 이 끈 구조물은 빛이 눈에 도달하는 '길'에 수평적으로 위치한다. 

 

끈 구조물이 빛에 기계적으로 반응하는 반면, 척추동물의 경우 긴 '관'모양 세포가 빛을 마주대하는데, 화학물질이 빛에 반응한다.

 

 

이 두가지 시각 능력의 차이.

 

로저 하디의 연구. 파리 눈 구조, 가장 적은 빛의 양에 큰 신호를 보낼 수 있는 능력이 있다.

파리의 눈은 척추동물의 명암을 구분한 간상(막대)세포와 색감을 구별한 원추(원뿔) 세포보다 훨씬 더 빨리 반응한다.

 

Roger Hardie 로저 하디.

 

파리의 시각 체계 구조 연구

 

파리의 감지력이 더 좋은 이유들이 몇 가지 있다. 로저 하디가 발견한 점. 파리는 빛에 기계적으로 반응하고, 척추동물의 막대세포와 원뿔세포는 화학적으로 반응한다.

 

기계적은 반응은 신경 신호를 더 빠르게 보낼 수 있다. 또한 신경 자극들이 이동할 수 있는 속도 제한이 있다. 또한 파리 눈에서 뇌에까지 신경 거리가 더 적기 때문에, 더 큰 척추동물과 비교해서, 정보처리 과정 속도가 더 빠르다.

 

어떤 척추동물은 인간의 시각보다 더 빠르다.

날아다니는 동물의 경우, 크기가 더 적을수록 그 시각 감지 능력은 더 빠른 경향이 있다.

그 이유는 비행 동안에 작은 동물이 장애물을 빨리 피하기 위해 더 빨리 반응해야 하기 때문이다.

날아다니는 작은 동물들의 반응 속도가 빠르다.

 

느린 동작 swats

 

파리를 잡아 먹는 작은 새들의 경우. 스웨덴 웁살라 대학 과학자들 발견.

 

새들은 플래쉬 빛 재료와 tasty treat 를 연결시키는 훈련을 받음.  깜빡거림 합성율을 초당 146에 맞춤. 인간에 비해 빠르지만, 파리에 비해서는 느리다.

 

이것이 의미하는 바, 인간에 비해 시계 '1회 째깍' 가는 것을 더 느리게 경험.

 

파리를 잡아먹고 생존하는 새들은 더 빠른 파리를 사냥하기 위해서 '시계의 초침'을 최대한 더 느리게 경험할 수 있도록 진화해왔다.

 

 

파리, 킬러 파리, 새들이 각자 살아남기 위해서 다르게 진화하다. 따라서 인간이 파리를 잡지 못했다고 해서 실망할 필요는 없다. 수백만년 동안 진화해온 파리의 시각 능력, 즉 자연선택 때문이다.파리는 인간의 행동을 '느린 동작'으로 보고 있다.

 

파리와 인간 사이, 시간은 상대적이다.

 

 

 

 

 

얼룩말들이 파리를 내쫓는 협업 방식.

 

 

Three zebras standing head to tail! 

 

Did you know this helps them swat flies from each other's faces using their tails?

 

 

 

 

 

 

Why is it so hard to swat a fly?

 

16 September 2017

 

 

 

By Rory Galloway

Science writer

 

Science Photo Library Housefly Science Photo Library

 

Try to swat a fly and it will soon become clear that they're faster than you. Much faster. But how on Earth do these tiny creatures - with their minuscule brains - outwit us so easily?

 

 

You've probably pondered it after chasing a fly around your house and flailing your shoe with repeated, unsuccessful swats. How does it move so fast? Can it read my mind?

 

It was the question put to the BBC World Service CrowdScience team for our most recent episode addressing the apparent super powers of tiny animals.

 

The answer is that, compared with you and me, flies essentially see the world in slow motion.

 

To illustrate this, have a look at a clock with a ticking hand. As a human, you see the clock ticking at a particular speed.

 

But for a turtle it would appear to be ticking at twice that speed.

 

For most fly species, each tick would drag by about four times more slowly. In effect, the speed of time differs depending on your species.

 

This happens because animals see the world around them like a continuous video.

 

 

But in reality, they piece together images sent from the eyes to the brain in distinct flashes a set number of times per second.

 

Humans average 60 flashes per second, turtles 15, and flies 250.

 

 

It's all relative

 

모든 게 상대적이다.

뇌가 이런 이미지를 분석하고 가공하는 속도를 '플리커 퓨전 레이트 - 깜빡거림 합성률' (flicker fusion rate)

일반적으로 더 적은 종일수록, 이 '깜빡거림 합성율'은 빠르다. 파리의 경우 인간에 비해 월등한 편.

타임 드랙. 시간 끌기가 인간보다 더 느리다. (파리)

플리커 퓨전 레이트 (깜빡거림 합성률)은 빛이 감지되거나 연속 빛으로 보이기 전에, 단순히 빛이 얼마나 빨리 켜지고 꺼지는 것인가이다.

가장 빠른 파리의 경우, 플릭커링 반응이 초당 400회, 인간에 비해 6배나 빠르다.

 

The speed at which those images are processed by the brain is called the "flicker fusion rate".

 

일반적으로 더 적은 종일수록, 이 '깜빡거림 합성율'은 빠르다. 파리의 경우 인간에 비해 월등한 편.

 

In general, the smaller the species, the faster its critical flicker fusion rate - and flies, in particular, put us to shame.

 

Professor Roger Hardie, from the University of Cambridge, investigates how flies' eyes work, and he has an experiment to determine their flicker fusion rate.

 

SPL Swatting a flySPL

 

타임 드랙. 시간 끌기가 인간보다 더 느리다. (파리)

플리커 퓨전 레이트 (깜빡거림 합성률)은 빛이 감지되거나 연속 빛으로 보이기 전에, 단순히 빛이 얼마나 빨리 켜지고 꺼지는 것인가이다.

가장 빠른 파리의 경우, 플릭커링 반응이 초당 400회, 인간에 비해 6배나 빠르다.

 

 

"How d'ya like them apples?" For flies, time drags more slowly than for people

 

"The flicker fusion rate is simply how fast a light has to be turning on and off before it's perceived or seen as just a continuous light" says Prof Hardie.

 

 

Roger inserts tiny glass electrodes into the living light sensitive cells of their eyes - photoreceptors - before flashing LED lights at faster and faster speeds. Each flash of the LED produces a tiny electrical current in the photoreceptors that a computer can graph onto a screen.

 

가장 빠른 파리의 경우, 플릭커링 반응이 초당 400회, 인간에 비해 6배나 빠르다.

 

Tests reveal the fastest fly records distinct responses to flickering up to 400 times per second, more than six times faster than our own rate.

 

 

The fastest vision of all is found in a species literally called a "killer fly". It's a tiny predatory species found in Europe that catches other flies out of the air with super-fast reactions. In her "fly lab" at Cambridge University, Dr Paloma Gonzales-Bellido demonstrates the killer flies' hunting behaviour by releasing fruit fly prey into a special filming box with a female killer fly.

 

'살해자 파리 killer fly' 종이 깜빡거림이 가장 빠르다.

 

 

1:18

Some flies see six times faster than us, catching prey in mid-air in less than a second.

 

파올마가 기록함.

초당 1천 프레임으로 쪼개어 분석함.

 

Paloma records the behaviour at 1,000 frames per second using slow motion video cameras with a recording buffer.

 

The attached computer constantly saves the video, over-writing itself every twelve seconds. When the fly moves, Paloma clicks a button to permanently save the last 12 seconds.

 

"Our reaction time is so slow that if we were to stop it when we think something is happening it would have happened already," says Dr Gonzales-Bellido. Essentially, we can't even click a button before the behaviour has happened, it's that fast.

 

Fly vs fly

 

With the killer flies and their prey in the filming box, initially the killer fly just sat around motionless, but as one of the fruit flies flew about 7cm above it, there was a flash of movement and suddenly the killer fly was at the bottom of the box chomping into the quivering fruit fly.

 

Only looking at the slowed-down footage on the computer did it become clear what happened; the killer fly took off, circled the fruit fly three times as it tried to grab it repeatedly, before succeeding in capturing the elusive fruit fly with its front legs.

 

The whole behaviour from take-off to landing took just one second.

 

It appears as a flash to our eyes, so conversely, the swatting hand of a human must appear at a snail's pace.

 

Other Killer fly Other

 

킬러 파리 눈이 다른 종 파리에 비해 더 많은 미토콘리아를 가지고 있다.

 

The killer fly's eyes contain many more mitochondria than in the eyes of other fly species

 

파올라 곤잘레스-벨리도 교수, 실험 장치.

 

Paloma Gonzales-Bellido and experimental set-up

 

Paloma Gonzales-Bellido uses a special filming box to study killer flies

 

 

To enable this incredible speed of the killer fly, which is faster even than other fly species, the light-detecting cells in the killer fly eyes contain many more mitochondria (the "batteries" of biological cells) than are present in the same cells of other flies.

 

킬러 파리의 '빛 추적 세포 light-detecting cell' 가 미토콘리드아 (생물 세포의 배터리)를 다른 파리에 비해 더 많이 가지고 있다. 

 

These are the batteries of the cell, so the speedy vision must take more energy than slow vision, explaining why all eyes aren't just set to the highest flicker fusion rate.

 

더 빠른 시각은 느린 시각보다 더 많은 에너지를 필요로 한다. 모든 눈이 가장 빠른 깜빡거림 합성률 상태로 설정되지 않는가를 설명해준다.

 

동물조직(육식)을 먹는 킬러 파리는 에너지를 많이 필요로 하는 이러한 세포들이 작동할 수 있을 정도로 충분한 양의 에너를 저축하고 있다.

인간의 경우, 세포 혹은 눈 안에 킬러 파리와 동일한 숫자의 미토콘드리아를 가지고 있다고 해도, 킬러 파리와 동일한 수준의 '시각 속도'를 가지지 못할 것이다. 그 이유는, 킬러 파리의  '빛을 감지하는 세포들'은, 인간과 같은 '척추동물'의 세포들과는 다르게 '구성'되어 있기 때문이다.

 

이러한 킬러 파리와 인간의 시각 구조의 차이는 '진화의 방향' 때문에 발생했다. 절지동물 (아쓰로포드 arthropods)과 척추동물, 파리와 인간은 그들의 눈을  7억~7.5억년 전부터 서로 다르게 진화시켜왔다.

 

The carnivorous diet of the killer fly provides the large amounts of energy it needs to power these high-energy cells. But even if we had the same number of mitochondria in the cells or our own eyes, we wouldn't have the same vision speed because flies' light-sensitive cells have a totally different design to those of vertebrates.

 

Behind the structural differences in the eyes of flies is their evolutionary origin. Arthropods and vertebrates, the groups holding flies and humans, evolved their eyes entirely separately around 700-750 million years ago.

 

String theory 끈 이론. 

 

파리 눈은 어떻게 진화되었는가?

 

파리의 눈이 빛을 감지하는 방식. 적은 끈과 같은 일련의 구조물이  '빛'을 감지한다. 이 끈 구조물은  빛이 눈에 도달하는 '길'에 수평적으로 위치한다.  

 

끈 구조물이 빛에 기계적으로 반응하는 반면, 척추동물의 경우 긴 '관'모양 세포가 빛을 마주대하는데, 화학물질이 빛에 반응한다. 

 

이 두가지 시각 능력의 차이.

로저 하디의 연구. 파리 눈 구조, 가장 적은 빛의 양에 큰 신호를 보낼 수 있는 능력이 있다.

파리의 눈은 척추동물의 명암을 구분한 간상(막대)세포와 색감을 구별한 원추(원뿔) 세포보다 훨씬 더 빨리 반응한다.

 

 

 

Flies' eyes evolved to pick up light with a series of tiny string-like structures that lie horizontal to the path that light travels through the eye.

 

 

These structures react to light mechanically whereas vertebrates have long tube-like cells facing the light, with chemicals that react to light at the base.

 

This structure in the fly eye is something Roger studies in his lab. "It's more sensitive in terms of being able to give a large signal to the tiniest amount of light and it can also respond faster than the rods and cones in the vertebrate eye," he explains.

 

 

 

Roger Hardie

 

로저 하디.

파리의 시각 체계 구조 연구

 

Roger Hardie studies the structure of the fly visual system

 

 

There are a few reasons for this higher sensitivity, but what Prof Hardie discovered is that they respond mechanically to light, as opposed to chemically as in cones and rods.

 

 

파리의 감지력이 더 좋은 이유들이 몇 가지 있다. 로저 하디가 발견한 점. 파리는 빛에 기계적으로 반응하고, 척추동물의 막대세포와 원뿔세포는 화학적으로 반응한다.

 

 

기계적은 반응은 신경 신호를 더 빠르게 보낼 수 있다. 또한 신경 자극들이 이동할 수 있는 속도 제한이 있다. 또한 파리 눈에서 뇌에까지 신경 거리가 더 적기 때문에, 더 큰 척추동물과 비교해서, 정보처리 과정 속도가 더 빠르다.

어떤 척추동물은 인간의 시각보다 더 빠르다. 

날아다니는 동물의 경우, 크기가 더 적을수록 그 시각 감지 능력은 더 빠른 경향이 있다.

그 이유는 비행 동안에 작은 동물이 장애물을 빨리 피하기 위해 더 빨리 반응해야 하기 때문이다.

 

 

Mechanical responses enable faster neural signals. On top of that, there's a limit to the speed at which neural impulses can travel and the smaller nerve distances from fly eye to fly brain speeds up processing compared to larger vertebrates.

 

 

Some vertebrates experience much faster vision than our own. Whether the species is able to fly seems to correlate with faster vision, as does being small. This may be because small flying animals have to react so quickly during flight to avoid approaching obstacles.

 

날아다니는 작은 동물들의 반응 속도가 빠르다.

 

'Slow motion swats'

느린 동작 swats

 

The fastest vision of all is found in species that catch flies in the air.

 

Back with vertebrates, when investigating the vision of the pied flycatcher, a small perching bird that catches flies in flight, scientists at Uppsala University in Sweden discovered that it was able to identify a light flashing on and off 146 times per second from a continuous light source.

 

파리를 잡아 먹는 작은 새들의 경우. 스웨덴 웁살라 대학 과학자들 발견.

새들은 플래쉬 빛 재료와 tasty treat 를 연결시키는 훈련을 받음.  깜빡거림 합성율을 초당 146에 맞춤. 인간에 비해 빠르지만, 파리에 비해서는 느리다.

이것이 의미하는 바, 인간에 비해 시계 '1회 째깍' 가는 것을 더 느리게 경험.

파리를 잡아먹고 생존하는 새들은 더 빠른 파리를 사냥하기 위해서 '시계의 초침'을 최대한 더 느리게 경험할 수 있도록 진화해왔다.

 

파리, 킬러 파리, 새들의 진화.

 

 

 

 

 

The birds were trained to associate a flashing light source with a tasty treat, and would accurately identify the flashing light up to this rate, placing their flicker fusion rate at 146. That's about twice the rate humans can see but still not as fast as the average fly.

 

This means the birds, like flies, experience each tick of the clock more slowly than humans.

 

 

There is an evolutionary pressure on the flycatchers to experience the ticking hand of the clock as slowly as possible in order to outwit their speedy prey.

 

Over evolutionary time, birds that experienced 'slower ticking' could react faster to their prey, allowing them to eat more, raise more chicks and pass this speedy vision to future generations.

 

The flies that have been chased by the fast-sighted birds will be evolving faster reactions to get away.

 

Creating an evolutionary arms race that has gone on longer even than the existence of birds.

 

Prey flies have been evolving faster vision and reactions to escape predatory flies like the killer fly since they evolved flight.

 

Next time you try inanely to swat a fly, try not to be so disheartened.

 

인간이 파리를 잡지 못했다고 해서 실망할 필요는 없다.

수백만년 동안 진화해온 파리의 시각 능력, 즉 자연선택 때문이다.

파리는 인간의 행동을 '느린 동작'으로 보고 있다.

 

파리와 인간 사이, 시간은 상대적이다.

 

 

 

Your lumbering, slow motion swats are being thwarted by hundreds of millions of years of natural selection letting the flies watch your attempts in slow motion.

 

Between you and the fly, time, it seems, is relative.

 

 

Listen to 'CrowdScience' on the BBC World Service, the programme whose listeners inspired this article, and send your science questions to 'CrowdScience@bbc.co.uk' :

 

https://www.bbc.com/news/science-environment-41284065

Why is it so hard to swat a fly?

 

 

 

다른 동물들과 인간 비교. 시간 감지 능력.

 

인간을 0으로 놓고, 파리는 약 6배, 개는 2배, 고양이 1.4배. 거북이는 0.37, 장어는 0.35 검은코 상어는 0.45 

 

 

 

 

 

 

용어. 인간 눈, 막대 세포와 원뿔 세포 기능

 

 

척추 동물에서 간상세포 Rod cell, 원뿔 세포 (cone cell)

 

 

간상세포(杆狀細胞, Rod cell) 또는 막대세포는 눈의 망막에 위치한 광수용 세포(Photoreceptor Cell)이며, 또 다른 타입의 광수용 세포인 원추세포와는 다르게 약한 빛을 감지한다. 세포의 모양이 원기둥 모양이어서 간상세포라는 이름을 가지게 되었다. 간상세포는 망막의 주변부에 위치해 있어서 시각의 부수적인 역할을 한다. 평균적으로 인간의 망막에는 9천2백만 개의 간상세포가 있다. 간상세포는 원추세포보다 더 민감하여서 야간에는 시각 대부분을 담당한다.

 

빛을 감지하는 사람의 눈, 인간의 시각세포에는 밝은 빛을 감지해 색감을 구별하는 원추세포(원뿔세포, Cone cell)와 어두운 빛에 반응해 명암을 구분하는 간상세포((막대세포, Rod cell)가 있습니다

 

 

 

 

 

Rods, strongly photosensitive, are located in the outer edges of the retina. 

They detect dim light and are used primarily for peripheral and nighttime vision. 

Cones, weakly photosensitive, are located near the center of the retina. 

They respond to bright light; their primary role is in daytime, color vision

 

 

 

참고. 참새 같이 줄이나 나무에 앉아 있는 새. 

 

 

패써라인. 새.

 

passerine

pas·​ser·​ine ˈpa-sə-ˌrīn 
: of or relating to the largest order (Passeriformes) of birds which includes over half of all living birds

 and consists chiefly of altricial songbirds of perching habits

 

(앉아 있는다. 부화 후에 어미새가 돌본다. 노래를 한다)