Kde hledat zakopaného psa ?

Poznávání principu a funkcí lidského zraku a funkcí samotného oka dovedlo člověka od malé skříňky zvané camera obscura (pinhole) přes daguerrotypii (první v praxi používaná fotografická technika s obrazem vytvořeným amalgamem stříbra) až k prvním skutečným fotoaparátům a poz­ději pak i k prvním filmovým kamerám. Naskýtá se tu otázka, zda vývoj techniky, který se dnes v případě nově koncipovaných zobrazovacích technologií ubírá mílovými kroky, nám nemůže zpětně pomáhat při objasňování některých funkcí lidského zraku?

Narozdíl od konstruktérů prvních nejjednodušších fotoaparátů dnes víme, že denní světlo a světlo z umělých zdrojů, kterými osvětlujeme temné prostory, není ničím jiným než elektromagnetickým zářením. Elektromagnetické spektrum, zvané též Maxwellova duha, zahrnuje elektromagnetické záření všech možných vlnových délek, přičemž vlnové délky viditelného světla v Ma­xwel­lově duze nachá­zíme mezi vlno­vými délkami ultra­fialového a infračerveného záření. Elek­tromagnetické zá­ření, označované za viditelné světlo, běžně vnímáme v procesu, který označu­jeme za vidění. To, co pak označujeme za barvy, jsou vždy konkrétní frekvence elektro­magnetic­kých vln či fotonů (jednotlivých kvant) dopadajících na naše receptory v oku. Samozřejmě není vi­dění člověka a zví­řat stejné, některá zvířata díky jejich vnímání elektromagnetických vln (a jinému složení oka) vidí okolní svět trochu jinak, ale základní princip vnímání světla u zvířat i člověka je stejný. Význam pojmu „světlo“ se však ve vědě neustále rozšiřuje. Neboť v ně­kterých ob­lastech vědy a techniky může být světlem chápáno i elektromagnetické záření libo­volné vl­nové délky. Proto se také o in­fračerveném záření dnes hovoří též jako o infračerveném světle, tedy infrasvětle. To je také jeden z důvodů, proč začalo při­tahovat infračervené záření pozornost některých zoologů při objasňování složitého procesu vidění zvířat za tmy, i když je zatím většina fyziologů přesvědčena, že infrasvětlo nemohou zvířata ani člověk vnímat.                                                    

Podle vžité konvence dále dělíme infračervenou ob­last (ozna­čovanou zkratkou IR z anglického "infrared") podle vlno­vých délek záření ještě na dalekou, střední a blízkou. V daleké neboli FIR (far infrared) oblasti infračerveného záření nacházíme z hlediska fyziologie „pole neorané“. Citlivost lid­ského oka byla sice již mnohokrát měřena a je dobře popsána - ale pro tzv. viditelné světlo. Citli­vost lidského oka v oblasti FIR vědce nezajímala, neboť se vždy předpokládalo, že výzkum vidění v oblasti FIR pro jeho nepravděpodobnost je bezpředmětný. Přirozené záření v daleké infračer­vené oblasti (FIR) se pak prolíná ještě s terahertzovým (THz) zářením. Za terahertzové záření, jinak též teravlny, je obyčejně označo­váno takové elektromagnetické záření, které vyplňuje v elektromagne­tic­kém spektru oblast mezi mikrovlnným a in­fračer­veným zářením (někdy je však v rámci tradic ještě označováno za záření v daleké infračer­vené oblasti). Takovéto záření bylo ještě na konci 20. století pova­žováno za nedetekovatelné senzory kamer a fotoaparátů, natož pak receptory živoči­chů. Je pravda, že teravlny mají oproti viditelnému světlu nižší energii, což dlouho znemožňovalo je­jich účinnou a cenově dostup­nou de­tekci technikou. Dnes však již existuje řada pasivních tera­hertzo­vých zobra­zovacích systémů, nacházejících uplatnění v bezpečnostních složkách i armádě, sní­majících (ske­nujících) přirozené terahertzové záření, tedy terasvětlo z okolního prostředí, které vy­zařují v důsledku molekulárního pohybu veškeré neživé i živé objekty.                      

Pokud jde o frekvence terasvětla coby makroskopických projevů molekulárního po­hybu, zdá se být tento rozsah na hony vzdálen frekvencím nám dobře zná­mého světla viditelného. Ovšem nám známé vidi­telné světlo se nalézá podle současných po­znatků a ně­kterých autorů od­borných statí na frekvencích o rozsahu 380 - 790 THz (terahertz), který je o pouhý jeden řád vyšší než desítky THz, uvažo­vané např. jako maxima tohoto záření u člověka. Přesto bývají frek­vence terasvětla skep­tiky pova­žovány za příliš slabé podněty pro lidské vnímání. Jenže při procesech lidského vní­mání je třeba brát v úvahu i rozlišovací schopnosti lid­ských recep­torů. Mezi intenzitou podnětu a receptorovou odpo­vědí totiž nejde o lineární vztah, neboť re­ceptory obecně reagují při změně intenzity podnětu jen na logaritmus této změny. Takovýto vztah je označován za Weber-Fechnerovo pravidlo, podle kterého lidské recep­tory dokáží lépe ro­zeznat změnu v malých intenzitách než stejnou změnu vel­kých in­tenzit. Tuto vlastnost receptorů lze chá­pat jako kompro­mis mezi potřebou citlivosti na jedné straně a velkým rozsahem intenzit při­cházejí­cích z vnějšího světa na straně druhé. Lineární zá­vis­lost by totiž vedla buď k příliš malé citlivosti, nebo k příliš brz­kému nasycení (saturaci) receptorů. Lo­garit­mická závislost umožňuje do­statečnou citli­vost i rozli­šení v oblasti slabých podnětů, což je pro funkci organismů důl­e­žité při zacho­vání širokého spektra vnímaných intenzit. Tento kompromis mezi rozli­šo­vací schopností a saturačním prahem (nasyce­ním) receptorů jim umož­ňuje zachovat od­stup­ňovanou reakci na velmi široký rozsah intenzit sou­časně s velkou citli­vostí pro slabé pod­něty. Navíc se lid­ské receptory vyznačují i tzv. postranním útlumem, tedy laterální inhi­bicí, která se týká prvního zpracování vstupní informace. Zjednodušeně řečeno, jde tu o zvý­raznění ur­čité složky podnětu na úkor složky jiné. Výsledkem laterální inhibice je pak vyšší rozlišo­vací schopnost. Obecně také platí, že receptory mohou zesilovat (amplifikovat) slabý pod­nět na silnější stimul. Na­příklad detekce jednoho jediného fotonu může vést k otevření obrovského množství iontových ka­nálů, neboť proces transdukce bývá mnohastupňový či kaskádovitý a každý stupeň tak může na podnět nesený jedinou molekulou spustit syntézu mnoha set dalších molekul.          

Na počátku každého vnímání elektromagnetických vln je vždy reakce podnětu (tedy fotonů) s membránovými molekulami, která pak vede k otevírání nebo uzavírání iontových kanálů. Vní­mání však není pouhým otiskem skutečnosti do psychiky, ale složitým psychickým procesem (zpracováním vjemů, analyticko-syntetickou činností). Pro vnímání je charakteristická výběrovost - zaměřujeme své vnímání na konkrétní oblast svého zájmu a vše ostatní (pozadí) filtrujeme jako šum. Z tohoto pohledu můžeme posuzovat i vnímání tvora, který se pohybuje v absolutní tmě pod­zemní nory a hledá živé organismy, coby potravu, nutnou ke svému přežití. Pokud budeme po­su­zovat veškerou hmotu, která tohoto tvora obklopuje z hlediska THz záření, je zcela jasné, že v případě vyzařování hlíny, kamení a nejrůznějších chemických prvků ve štěrku a hlíně obsaže­ných půjde o trochu jiné frekvence záření, než s jakými se setkáme u živých organismů, vyskytují­cích se ve stěnách podzemních chodeb. Jestliže zde můžeme před­pokládat frekvence známé z terahertzové spektroskopie, jistě se budou vlny, které před­pokládáme u všech živých tvorů, od vln anorganické hmoty lišit, nejen ve frekvenci, ale i co do vyzařovaného výkonu. Jinak řečeno, vy­zařování anorganické hmoty v hluboké tmě podzemní chodby představuje pro tohoto tvora pozadí (šum), kdežto vyzařování živočichů jeho konkrétní „oblast zájmů“, kterou registruje na pozadí šumu.          

Jde tu vlastně o proces analýzy konkrétních částí spektra, která například umožňuje celní­kům ob­sluhujícím na letišti THz kamery snadno zjistit, zda některý z cestujících nemá na těle připevněny plastické trhaviny (na 0,25 THz je největší rozdíl mezi skrytou výbušninou a lidskou kůží v obraze), přičemž THz kamera může pro­zkoumat jak statické, tak i pohybující se objekty, vzdálené až 30 metrů.  Kamera pasivně snímá (skenuje) te­ra­hertzové vlnění a změnou snímaného spektra lze "nahléd­nout" i pod některé látky - napří­klad pod lepenku či textilie, nebo "prohlédnout" kouř, ovšem na stejném principu můžeme nahlédnout třeba i pod tenkou vrstvu zeminy.  K takovémuto „vidění“ kamery není zapotřebí denního ani umělého světla, neboť kamera „vidí“ i za tmy bez toho, že by na její senzory dopadal byť i jediný foton nám známého tzv. viditelného světla. A tak vlastně při objasňování vidění zvířat (možná i člověka) ve tmě mohou fyziologům mnohé napovědět nedávno zkonstruované kamery snímající terahertzo­vé vlny (terasvětlo), které podle konstruktérů vyzařují do svého okolí veškeré neživé i živé objekty, přičemž každá látka září na specifické frekvenci. Ji­nak řečeno, ještě před pár lety kamery na bázi terasvětla byly nejen laiky, ale i mnoha vědci pova­žovány za bohapustý výmysl. Dnes, kdy takovéto kamery vešly do praxe, se díky jim můžeme vrá­tit k dosud neobjasněným poznatkům Dr. Karla von Reichenbacha, který do­spěl v půli 19. století k závěru, že lidé po delším pobytu v temných komorách (kdy se adaptuje lid­ské oko na tmu) mo­hou vidět záření ze všech okolních objektů bez toho, že bychom v takovýchto prostorách našli byť i jediný foton denního či umělého světla.