Однако с точки зрения физиологии главная задача радужки – следить за размером зрачка и, как следствие, за количеством света, которое улавливает глаз. Затем этот свет собирается в задней части глаза благодаря хрусталику, расположенному прямо за зрачком. Хрусталик отвечает за то, чтобы достаточное количество света попало на тот участок сетчатки, который позволит как следует вглядеться в нужный предмет.
Чудо-сетчатка
Просто представьте, сколько различных задач должен выполнять мозг, чтобы вы могли видеть. Ему необходимо обрабатывать огромное количество сведений (сетчатка отправляет мозгу примерно по 10 млн битов информации в секунду – что сравнимо со скоростью работы локальной сети компьютеров)5. Чтобы работать с этой информацией, мозг должен преобразовывать фотоны (частицы света) в понятные ему сигналы – потенциалы действия или нейромедиаторы. Далее, эти электрические и химические сигналы активируют различные зоны мозга и человек распознает окружающие его предметы. Все это происходит настолько быстро, что вы безо всякого труда видите все, что находится в поле вашего зрения.
Распознавание окружающих предметов сложно и требует работы различных участков мозга. Преобразование же фотонов в понятные мозгу сигналы целиком происходит в сетчатке глаза. Нельзя не поразиться той огромной работе, которую проделывает этот тончайший (толщиной примерно с бритвенное лезвие) слой клеток, расположенный в самой отдаленной от внешнего мира части глаза. Ключевые этапы зрительного восприятия возможны благодаря группе нейронов в сетчатке, называемых фоторецепторами.
Фоторецепторы – это особый вид нервных клеток, которые способны улавливать свет. Такие нейроны содержат в себе поглощающие свет вещества под названием «ретиналь». Они меняют форму при столкновении с фотонами. Изменение формы молекул ретиналя запускает в клетке биохимические процессы, благодаря которым от фоторецептора к другим клеткам в сетчатке (а затем и к головному мозгу) направляется сигнал.
Полагаю, вы еще с уроков биологии помните, что существует два вида фоторецепторов: палочки и колбочки. Колбочки отвечают за цветовосприятие, а палочки – за черно-белое зрение. Палочки нужны только в полумраке; когда уровень освещения близок к лунному, они улавливают весь доступный им свет. На более яркое освещение палочки не отзываются: даже если вокруг станет светлее, передавать больше зрительной информации они не станут.
А вот колбочки способны подстраиваться под разные уровни освещения и поглощать различное количество фотонов. Поэтому днем зрительную информацию передают только колбочки. Ретиналь в колбочках прикреплен к пигментным молекулам – опсинам. Благодаря опсинам колбочки поглощают световые волны различной длины, что составляет основу цветовосприятия. (Ретиналь в палочке также прикреплен к опсину – но лишь к одной его молекуле, поэтому ретиналь в палочках не может отправлять сигналы, связанные с различными цветами.)
Колбочки бывают трех видов, каждый из которых чувствителен к световым волнам определенной длины – коротким, средним и длинным (им соответствуют синий, зеленый и красный цвета). Остальные участники зрительной системы переводят направляемые различными колбочками сигналы в понятную мозгу форму, чтобы человек мог различать цвета.
Дальтонизм: мифы и факты
Тем, что колбочки позволяют нам воспринимать цвета, можно объяснить и всем известное заболевание – дальтонизм. Дальтонизм в основном встречается у мужчин (около 8 %) и намного реже – у женщин (0,5 %)6. Причина такого разрыва в том, что самые распространенные виды дальтонизма связаны с отклонениями в работе колбочек, которые чувствительны к красному и зеленому цвету. А гены, отвечающие за чувствительность колбочек к световым волнам этой длины, находятся в X-хромосоме. Снова вспомним уроки биологии: у мужчин только одна X-хромосома, а у женщин – две. Если у женщины присутствует мутация в одной X-хромосоме, ее наверняка перекроет здоровый ген в другой. Если же подобная мутация встречается в X-хромосоме мужчины, то он столкнется с недостатком зрения (в данном случае – с дальтонизмом).
МОРКОВЬ ПОМОГАЕТ УЛУЧШИТЬ ЗРЕНИЕ?
Возможно, вы слышали, что морковь благотворно влияет на зрение – например, от родителей, которые пытались скормить вам побольше овощей. В моркови содержится очень много вещества под названием «бета-каротин», которое организм преобразует в витамин А, необходимый для зрения. Если нехватка витамина А и способна привести к слепоте, то поедание моркови при нормальном уровне витамина А в организме вряд ли улучшит ваше зрение. Но при дефиците витамина А человеку намного проще и быстрее принять соответствующие витамины, а не есть морковь килограммами. Так что пусть в заявлениях ваших родителей и было здравое зерно, по большей части это все-таки миф. Морковь полезна для здоровья, но, даже активно употребляя ее, человек с недостатками зрения вряд ли в ближайшее время откажется от очков.
Однако люди, абсолютно не способные различать цвета, встречаются крайне редко. Дальтонизм – это не неспособность различать цвета в принципе, а неспособность различать некоторые цвета. Большинство видов дальтонизма связано с отклонениями в цветовосприятии, а самая распространенная его форма – называемая красно-зеленым дальтонизмом – возникает из-за отклонений в работе колбочек, чувствительных к зеленому цвету: они просто не распознают его. Для людей с такой формой дальтонизма желтый и зеленый цвета выглядят красноватыми, но в жизни это по большей части не мешает.
Полная цветовая слепота крайне редко встречается и среди других видов животных. Зато существует множество видов (например, еноты, ночные обезьяны, некоторые морские млекопитающие) лишь с одним типом колбочек в зрительной системе, из-за чего их цветовосприятие крайне ограничено. Наверное, вам уже интересно, какие цвета различают собаки? По правде говоря, многие ошибаются, когда заявляют, что собаки видят мир в черно-белом цвете. Как и у большинства других млекопитающих, у собак есть два вида колбочек (из трех, привычных людям). Если судить по результатам исследований, то их зрение напоминает зрение человека с красно-зеленым дальтонизмом7.
Особенности сетчатки
При хорошем освещении (например, днем) колбочки отвечают не только за цветовосприятие, но и за четкость зрения. Когда человек хочет к чему-то приглядеться, он невольно смотрит на предмет таким образом, чтобы отраженный от него свет падал на область сетчатки, известную как центральное углубление. Именно там расположено больше всего колбочек.
