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石鱉說:「那天你走在潮間帶,我一直偷偷地注視著你」

曾 文宣
・2015/11/23 ・1949字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 502 ・六年級

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大夥兒看到這張圖會想到甚麼呢?如果你有那麼一點密集恐懼症,你可能正要關掉這個分頁(先等等呀~)如果你是一位火影忍者的熱血讀者,你一定會想到志村團藏右手那一排有點噁心的血輪眼銀行,用來發動無數次的伊邪那歧。如果你是一位軟體動物愛好者、或是一位盯著電腦的科宅,你應該會和我一樣想到「石鱉」,一種跟烏龜一點關係都沒有的動物XD。這一兩天石鱉出現在各大外電報導上,科學家揭露牠們的殼上長滿了一顆顆的眼睛(好可愛!)。

giphy
Source: Giphy

石鱉(chiton)這種多數住在潮間帶的不起眼生物,乍看之下就是某個身上長殼、分成八塊的扁石子,你可能會以為牠是某種甲殼綱一節一節的有殼動物,但其實牠們來自於軟體動物門的多板綱(Polyplacophora),也就是說最外層的背殼是由外套膜(mantle)特化而來,就像蝸牛的殼一 樣。那牠們和志村團藏有甚麼關係呢?一樣長得醜?

原來石鱉的背殼上有著無數個微小的開口,剖開一看,你會發現裡頭有著相當複雜的通道網路,並且作為感官系統的一部分。這些散布在背殼上的通道有個專有的名字,稱作微眼(aesthetes)。微眼的功能有很多,其中最主要的功能恰如其名,它們能吸收光線、反應外界光線強弱的刺激。部分石鱉物種,這些微眼的構造特別高端,表面還具有似水晶體(lens)的聚光性晶體結構。如此一來,牠們似乎已然具備了眼睛該有的功能(吸光、感光、聚光…等等)。

本篇研究的實驗對象,西印度石鱉(Acanthopleura granulata)。紅色箭頭指的就是具有眼睛構造的背殼區域。Photo from Li et al. 2015

三天前(11/20)刊登在《Science》的研究解答了西印度石鱉(Acanthopleura granulata)的水晶體眼睛究竟能不能成像?牠們又如何在「以眼視物」和「以殼禦敵」之間拿捏取捨呢?近年來,科學家發現不少自然界生物的外型構造有多重功能,像是陽隧足的骨骼可以感光、海綿的骨針具人造光纖特質、帽貝的殼具晶體結構色等。於是,這類生物在裝備的物質層級上得有一些權衡之策,調整同個構造、不同功能的能量投資(阿就是「有一好就沒兩好」啦!)石鱉似乎在這方面表現的不錯,很有效地一殼二用,是能量投資的高手來著,牠是怎麼辦到的?

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首先,不同於大部分動物的水晶體由蛋白質所組成,石鱉的水晶體是霰石(Aragonite,一種碳酸鈣的多型體)特殊構型的結晶。霰石從哪來?其實牠們背殼上的堅硬構造就由霰石組成,所以信手拈來來做眼睛再合適不過了(陽隧腕足上骨板的水晶體結構也是如此,只是牠們是另一種晶格排列的碳酸鈣–方解石組成)。再來,更厲害的是,這篇研究發現石鱉好似學過幾何學和結晶學一樣,能將特定位置的霰石結晶變得硬梆梆成為名副其實的鎧甲,另外幾些位置的霰石結晶能夠變成水晶體,藉此看到周遭。

B圖是光學顯微鏡放大圖,C圖是掃描式電子顯微鏡圖。Photo from Li et al. 2015_Fig. 1

上面這張圖就是這種石鱉背殼上會有個三種突起的構造,體積最大、突起最高的是沒有感光性的堅硬鎧甲部分(圖中Non-sensory solid protrusions)、左圖黑色的部分是具水晶體的突起,作為眼睛使用(圖中Eyes)、比較小顆的突起其上有小孔(右圖)稱作巨微眼(Megalaesthetes)。後兩者都具有感光的功能,唯一的差別在前者有水晶體(非所有石鱉都有),後者沒有水晶體但可吸收光線(所有石鱉都有)。文獻中有提到這兩種用來偵測外界的突起,都座落在如群山般堅硬鎧甲突起的山谷中,藉此保護這樣精細、脆弱的感官。接著,研究人員比較了「鎧甲用」和「水晶體用」的晶體排列,發現前者的晶體較小、排列較不規則,方向也不一;後者則是晶體較大、排成一列、方向一致,能夠讓更多的光通過,並有效減少光線散射回去的比例,完全就是當眼睛的料。

最後,作者們模擬並量測石鱉單一水晶體的成像力和單一眼睛的解像力後,發現牠們的視力可不差呢!一條20公分的魚(可能是掠食者的體型)石鱉最遠就能在2公尺外就能發現,清楚嗎?來看一下這張圖吧!左邊是掠食者的圖像,中間則是在水裡頭透過石鱉的水晶體得到的成像,最後一顆眼睛能「看到」的樣子如右圖,受限於光受體的間隔,讓解析度下降了些。但對這群渾身長眼的石鱉來說,有了這項能守能偵察的背殼,絕對比起那些沒有水晶體的石鱉們更有機會躲避掠食者,繼續活躍在潮汐更迭的海海人生之中!

來看看石鱉眼中的魚吧。Photo from Li et al. 2015 _Fig. 3

參考資訊:

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曾 文宣
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我是甩啊!畢業於臺灣師範大學生科系生態演化組|寫稿、審稿、審書被編輯們追殺是日常,經常到各學校或有關單位演講,寒暑假會客串帶小朋友到博物館學暴龍吼叫。癡迷鱷魚,守備領域從恐龍到哺乳動物,從陰莖到動物視覺,因此貴為「視覺系男孩」、或被稱呼「老二大大」。

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不適合做近視雷射?醫師解析 EVO ICL 植入式隱形眼鏡的優勢與安全性
careonline_96
・2025/10/11 ・2945字 ・閱讀時間約 6 分鐘

「曾經有位想接受近視雷射的模特兒,因近視度數過高且角膜厚度不足,無法進行雷射手術。」大學眼科榮譽總院長林丕容醫師表示,「由於工作需求,他平時無法戴框架眼鏡,只能依靠拋棄式隱形眼鏡。然而彩色拋棄式隱形眼鏡的度數上限僅有 900 度,再加上他有高度散光,因此一直無法獲得清晰的視力。在拍攝工作時,因為看不清楚,常常錯失應有的銳利眼神。」

接受EVO ICL新型植入式隱形眼鏡手術後,他的視力獲得完全矯正,也開心的表示視覺品質很好,比以往戴眼鏡還要清晰、舒適。林丕容醫師說,他的回饋讓我感受到許多中高度近視患者在重獲清晰視力後的喜悅與自信。

過去想做雷射近視手術的族群中,大約有 15% 至 20% 患者會因為度數過高、角膜厚度不足,或角膜狀態不理想而無法施作雷射,如今 EVO ICL「新型」植入式隱形眼鏡為他們提供了新選擇。林丕容醫師表示,人類視力矯正的發展歷程依序為眼鏡、隱形眼鏡、近視雷射手術,現在又進入植入式隱形眼鏡的時代,堪稱「第四次視力革命」,是視力矯正科技的重要里程碑!

EVO ICL「新型」植入式隱形眼鏡特點解析

EVO ICL「新型」植入式隱形眼鏡通過美國 FDA、歐、日本及台灣 FDA 認證,發展至今逾 30 年,超過 300 萬成功案例,適用族群相當廣泛,包括高度近視與散光患者(21 至 60 歲),可矯正近視 300 度至 2000 度,矯正散光 100 度至 400 度。或是因為近視度數過高、角膜厚度不足、角膜條件不佳,而不適合進行近視雷射手術的人。林丕容醫師說,植入式隱形眼鏡也適用於對雷射近視手術有疑慮或希望保留未來選擇的人,因為植入式隱形眼鏡不會改變角膜組織厚度或弧度,可逆性高,未來如有需要可取出,保留再次矯正的彈性空間。對於長期配戴隱形眼鏡或美瞳片的族群而言,植入式隱形眼鏡可減少因隱形眼鏡造成的過敏或乾眼症。

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在進行 EVO ICL 植入式隱形眼鏡手術前,需要進行詳細的檢查與測量。若平時配戴軟式隱形眼鏡(含彩色隱形眼鏡、美瞳片),建議停戴 1 至 3 天,以讓角膜恢復自然形態。若平時配戴硬式隱形眼鏡或角膜塑形片,則需停戴較長時間。待角膜回復到自然狀態後,再進行度數測量與試戴評估,才能獲得最精準的手術參數。

檢查內容與近視雷射術前評估類似,主要包含以下各項:

  • 角膜檢查:包括角膜地圖、角膜電腦斷層 OCT 等,以評估角膜厚度與形態。
  • 眼底檢查:包括視網膜、黃斑部等,確認沒有影響手術的眼疾。
  • 綜合檢查:涵蓋視力、屈光度、眼壓、瞳孔大小、眼軸長度、淚液測試、前導波檢查等。
  • 超音波生物顯微鏡 UBM:測量眼內結構,提供量身訂做的 ICL 晶體參數,確保匹配度與安全性。林丕容醫師表示,若檢查結果合適,便會依照個人眼睛數據訂製植入式隱形眼鏡,由於是量身訂製,製作與運送時間約 1 至 3 個月。

EVO ICL「新型」植入式隱形眼鏡手術步驟解析

林丕容醫師解釋,進行植入式隱形眼鏡手術時,會先點散瞳眼藥水和麻醉眼藥水。醫師會在角膜邊緣製作約 0.3 公分的小切口,然後注入捲曲的植入式隱形眼鏡。待植入式晶體自然展開後,醫師會將植入式晶體移入虹膜與水晶體之間,確認位置正確後,手術就完成了。手術過程約 10-20 分鐘。

植入式隱形眼鏡手術後要避免水進入眼睛、請勿用力揉眼睛,並於指定時間回診,確保晶體位置、眼壓與傷口癒合正常。術後隔天即可正常用眼、工作與生活,建議一週後再恢復化妝和輕度運動。

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林丕容醫師說,植入式隱形眼鏡置於眼睛後可立即發揮矯正效果,部分患者在瞳孔恢復當天即可達到理想視力,多數患者術後隔天可恢復約 80% 至 90% 的矯正視力。

由於植入式隱形眼鏡不改變角膜結構,因此很少引起因角膜神經受損而導致的乾眼問題。對於本身眼睛容易乾澀、或擔心術後乾眼的患者,植入式隱形眼鏡是合適的選擇。

在夜間視力方面,植入式隱形眼鏡視覺品質佳。林丕容醫師說,部分患者在術後初期可能出現輕微光暈,但大多可在數週到數月內會逐漸適應改善。

EVO ICL「新型」植入式隱形眼鏡具中央微孔設計,可讓眼內房水自然流通,不僅安全性更佳,視覺品質也更穩定。林丕容醫師指出,植入式隱形眼鏡為終身設計,不需定期更換,全球已有逾 30 年的使用經驗,累積超過 300 萬例。若日後視力發生變化,醫師會先釐清原因,例如近視增加、老花眼或其他屈光度改變。其可逆性的特點,讓患者可依需求取出、更換,或搭配其他矯正方式,保留未來治療的彈性。

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相較之下,早期的 ICL 鏡片放置於角膜與虹膜之間,雖能達到矯正效果,但因植入位置在虹膜前方,長期可能導致角膜內皮細胞流失或角膜受損,為了固定鏡片也需要在術前進行虹膜周切前置手術。新一代 EVO ICL 為後房型設計,置於虹膜與水晶體之間,更符合眼睛自然光學結構,加上中央微孔設計,可維持房水流通,維持眼內健康的循環代謝,不僅安全性更佳,視覺品質也更穩定。若有近視矯正的需求,可與醫師詳細討論,了解各種方法的優勢,選擇適合自己的矯正方式,才能達到滿意的視覺品質!

筆記重點整理

  • 過去想做雷射近視手術的族群中,大約有 15% 至 20% 患者會因為度數過高、角膜厚度不足,或角膜形態不理想而無法施作雷射,如今EVO ICL「新型」植入式隱形眼鏡為他們提供了新選擇。
  • EVO ICL「新型」植入式隱形眼鏡的適用族群相當廣泛,包括高度近視與散光患者(21 至 60 歲),可矯正近視 300 度至 2000 度,矯正散光 100 度至 400 度。
  • 植入式隱形眼鏡的特點屬可逆式矯正,可依需求取出、更換或搭配其他矯正方式,保留未來手術調整的彈性。由於植入式隱形眼鏡不切削、不改變角膜結構,因此很少引起因角膜神經受損而導致的乾眼問題。
  • 植入式隱形眼鏡置於眼睛後可立即發揮矯正效果,部分患者在瞳孔恢復當天即可達到理想視力,多數患者術後隔天可恢復約 80% 至 90% 的矯正視力。
  • 在夜間視力方面,植入式隱形眼鏡視覺品質較佳。部分患者在術後初期可能出現輕微光暈,但大多可在數週到數月內會逐漸適應改善。
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careonline_96
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全焦段散光矯正人工水晶體一次解決白內障、近視、老花和散光問題?一次手術重現良好視力?
careonline_96
・2024/06/21 ・2571字 ・閱讀時間約 5 分鐘

「那是一位 50 多歲的女士,原本近視將近一千度,而在出現白內障後,近視的狀況又急速惡化,於是決定接受白內障手術。」花蓮慈濟醫院眼科部視網膜科主任何明山醫師表示,「經過詳細討論後,患者選擇使用全焦段散光矯正人工水晶體,希望解決白內障並同時矯正近視、散光、老花眼。」

手術完成後,患者順利恢復。何明山醫師說,全焦段散光矯正人工水晶體能夠提供遠、中、近連續視力同時矯正散光,讓患者不用再戴近視眼鏡,也不需要戴老花眼鏡,生活與工作都方便許多。

白內障是因為眼睛裡面的水晶體老化,而影響光線進入眼球。何明山醫師指出,水晶體就像照相機的鏡頭,當鏡頭變混濁,進到眼睛的光線便會減少,所以在比較昏暗的狀況下,會覺得視力模糊、顏色改變。由於光線進入白內障後會散射,讓電燈、車燈散開,所以容易出現眩光。

白內障的形成主要與年紀有關,在過去白內障大多出現在 50 歲以上的患者。不過還有許多原因可能導致白內障提早發生,危險因子包括高度近視、糖尿病、眼睛外傷、紫外線曝曬、長期使用類固醇等。

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何明山醫師說,「隨著 3C 產品的普及,長時間使用 3C 產品的人越來越多,臨床上也發現白內障有年輕化的趨勢,有些患者在 40 歲就開始有白內障。大家一定要多關心眼睛的健康!」

當白內障已經對日常生活造成影響時,便會建議接受治療。何明山醫師指出,放任白內障惡化,除了影響視力之外,還會影響眼睛的健康,因為過熟的白內障可能造成青光眼,嚴重會導致失明,而且當白內障過熟時,也會增加手術的困難度、增加出現併發症的風險。

利用人工水晶體解決近視、老花與散光

在白內障早期,可能會使用眼藥水,幫助延緩白內障惡化。何明山醫師說,待白內障成熟時,便需要利用手術移除混濁的水晶體,然後放入人工水晶體。

人工水晶體的選擇,主要由患者的用眼需求來決定。何明山醫師說,如果有近視、老花眼、散光等狀況,現在也可以一併用人工水晶體來矯正。

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傳統的單焦點人工水晶體可以提供遠距離視力,而中、近距離便需要配戴眼鏡。何明山醫師說,隨著光學技術的進步,人工水晶體持續進化,陸續開發出多焦點人工水晶體、全焦段人工水晶體等。

多焦點人工水晶體能夠看清楚特定焦點處的物體,而全焦段人工水晶體能夠延長視覺景深,提供遠、中、近距離的連續視力,最近視距約 33 公分。何明山醫師說,中距離視力大約 60 公分,對患者非常重要,日常生活中經常使用中距離視力,例如開車看導航、煮飯、打電腦、打牌休閒娛樂等。擁有中、近距離的連續視力,能夠顯著提升便利性。

全焦段人工水晶體也能保有較佳的顏色對比度,減少夜間眩光。何明山醫師說,部分具老花矯正功能的人工水晶體有較明顯的夜間光學干擾,如果常有夜間駕車的需求,可考慮使用全焦段人工水晶體,提升行車安全。何醫師進一步表示,門診有幾位患者植入全焦段人工水晶體後,開長途車回診也都不是問題。

同時矯正散光,提升視覺品質

在台灣散光的盛行率很高,可能有四成至五成的患者有散光。何明山醫師說,散光超過 100 度便會影響視力清晰度,所以在進行白內障手術時,會建議一併矯正散光。

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因為散光具有方向性,所以放入散光矯正人工水晶體時,必須固定在特定角度,才能發揮矯正效果。何明山醫師說,傳統散光人工水晶體需要經過一段時間後才能夠穩定,若在術後出現位移旋轉,便會影響散光矯正的效果。新一代散光矯正技術能夠提升術後穩定度,較不會產生位移,讓術後視力更清晰。

何明山醫師提醒,視力對生活與工作皆很重要,接受白內障手術前,請與醫師詳細討論,選擇合適的人工水晶體!

筆記重點整理

  • 白內障的形成主要與年紀有關,不過還有許多原因可能導致白內障提早發生,危險因子包括高度近視、糖尿病、眼睛外傷、紫外線曝曬、長期使用類固醇等。
  • 當白內障已經對日常生活造成影響時,便會建議接受治療。放任白內障惡化,除了影響視力之外,還會影響眼睛的健康,因為過熟的白內障可能造成青光眼,嚴重會導致失明,而且當白內障過熟時,也會增加手術的困難度、增加出現併發症的風險。
  • 如果有近視、老花眼、散光等狀況,現在可以一併用人工水晶體來矯正。多焦點人工水晶體能夠看清楚特定焦點處的物體,而全焦段人工水晶體能夠延長視覺景深,提供遠、中、近距離的連續視力,顯著提升便利性。
  • 全焦段人工水晶體能保有較佳的顏色對比度,減少夜間眩光,有助提升安全性。
  • 散光超過 100 度便會影響視力清晰度,在進行白內障手術時,建議一併矯正散光。因為散光具有方向性,所以放入散光矯正人工水晶體時,必須固定在特定角度,才能發揮矯正效果。新一代散光矯正技術能夠提升術後穩定度,較不會產生位移,讓術後視力更清晰。

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人類是少數能看見斑馬條紋的物種!人類的視力到底有多好?——《五感之外的世界》
臉譜出版_96
・2023/09/18 ・1882字 ・閱讀時間約 3 分鐘

長久以來,生物學家一直都在探討為什麼斑馬會有如此奇怪的黑白斑紋,直到他們談話的當下,卡羅依然在探究這個問題。他告訴梅林,其中最早出現、最廣為人知也令人意外的推測,是認為這些斑紋其實是斑馬的保護色。斑馬身上的黑白條紋毛色能夠擾亂掠食者(如獅子、鬣狗)的視線,讓牠們看不清楚斑馬的輪廓,也可以讓斑馬的身影融入周遭聳立的樹木之間,又能夠在斑馬跑動時讓其他動物感到視線模糊。

斑馬身上的斑紋在其跑動時會讓其他動物感到視線模糊。

但梅林對這些說法抱持著存疑的態度,她回想自己當初的反應:「我那時候表情應該很怪。我對他說:『大部分的肉食性動物都是在夜晚獵食,而且牠們的視覺根本不如人類靈敏,因此很有可能根本看不到那些斑紋。』」提姆這時驚訝地忍不住脫口而出:「什麼?」

斑馬紋隱身術

人類視覺處理細節的能力幾乎比其他任何動物都來得好;梅林也發現,正是因為這種特別敏銳的視力,人類才成了少數能夠看見斑馬條紋的物種。她和卡羅找了個光線明亮的日子,計算出擁有絕佳視力的人類能夠在一百八十二公尺左右之外的距離就分辨出斑馬身上的黑白條紋,獅子則得拉近到八十二公尺左右的距離才看得出來,鬣狗更是要到四十五公尺左右的距離才看得清楚。一旦到了掠食者最常打獵的黃昏或清晨時分,牠們則得再拉近約莫一半的距離才能看見斑馬身上的紋路。

所以梅林的想法沒錯:斑馬身上的條紋不可能是牠們用來匿蹤的保護色,因為掠食者都得靠得很近才看得到這些紋路,然而假如真的距離這麼近,這些天生的獵人早就聽見或聞到斑馬的蹤跡了,實在無需仰賴視力。在肉食動物與斑馬平時間隔的距離之下,這些紋路其實根本都融成了一片灰濛濛的顏色;對正在打獵的獅子來說,斑馬看起來跟驢子其實也沒什麼不同。

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人類其實視力超好的?

動物的視覺敏銳度以單位視角週期數(cycles per degree)為測量單位——這個概念剛好可以用剛剛的斑馬條紋來做例子。各位伸出手臂並豎起大拇指,你的指甲大約可以代表一單位視角;以你的手臂為距並涵蓋四周三百六十度的距離範圍來說,各位應該可以在指甲上畫了六十至七十條黑白條紋的情況下,依然辨識得出黑白條紋之間的區別。因此人類視覺敏銳度的單位視角週期數便約為六十至七十;目前的最高紀錄是來自澳洲的楔尾鵰(Aquila audax),牠們的視覺敏銳度之高,單位視角週期數高達一百三十八。

楔尾鵰擁有動物世界中最細的光受體,這也使牠們的視網膜裡可以密密麻麻地塞滿大量光受體;有了這些細窄的感光細胞,楔尾鵰敏銳視力的畫素大約是人類的兩倍,也因此可以在大約一點六公里之外的距離看見小小一隻大鼠。

然而老鷹和其他猛禽卻是少數視覺比人類敏銳得多的物種。感官生物學家愛倫諾.凱福斯(Eleanor Caves)搜羅了上百種動物的視覺敏銳度,發現人類的視力幾乎超越了所有物種。除了猛禽以外,就只有其他靈長類動物的視覺敏銳度能與我們比肩了。

人類的視力幾乎超越了所有物種。圖/pixabay

各種動物的視覺敏銳度以單位視角週期數表示如下:章魚為四十六、長頸鹿為二十七、馬為二十五、獵豹為二十三,視力表現還算不錯;而獅子卻只有十三,僅略高於人類法律中定義為全盲的單位視角週期數:十。然而其實除了上述物種之外,大部分動物的視覺敏銳度都低於人類視為全盲的門檻,其中包括半數的鳥類(令人意外的是,蜂鳥和倉鴞都在此行列之中),大部分的魚類與所有昆蟲;例如蜜蜂的單位視角週期數竟只有一,這也就表示你伸出去的那隻大拇指在蜜蜂眼裡就代表著一個畫素,至於拇指上畫的其餘細節在牠們眼中都是一團模糊。另外還約有百分之九十八的昆蟲視力比這還要更弱。

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凱福斯說:「人類真的很怪。我們的其他任何感覺根本連摸都摸不到可以稱為頂尖的邊,卻唯獨在視覺敏銳度上傲視群雄。」矛盾的是,人類雖有優良的視力,卻也因此失去了能夠欣賞其他環境界的視野,因為「我們以為自己看得到的,其他物種一定也能看見;認為那些對人類來說顯而易見顯眼的事物,對其他動物來說也一定難以忽視。但實際上卻並非如此。」凱福斯如此說道。

——本文摘自《五感之外的世界》,2023 年 8 月,臉譜出版,未經同意請勿轉載。

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臉譜出版有著多種樣貌—商業。文學。人文。科普。藝術。生活。希望每個人都能找到他要的書,每本書都能找到讀它的人,讀書可以僅是一種樂趣,甚或一個最尋常的生活習慣。