С помощью органа зрения человек получает до 90% информации. Почему до сетчатки доходит перевернутое изображение, какие подкорковые структуры обеспечивают контрастность изображения и многое другое читайте в статье.
То, что мы видим, является частью электромагнитного спектра с разной длиной волн.
Как лучи света доходят до сетчатки глаз?
Лучи света, отраженные от предметов окружающего мира, преломляются в оптической системе глаза (см.на схеме ниже)
Каждый компонент этой системы отклоняет луч от его начального направления: в итоге на сетчатке формируется перевернутое уменьшенное изображение видимого предмета.
Почему изображение на сетчатке перевернутое?
Световой луч не может пройти через оптическую линзу, не меняя траектории при этом. В однородной среде световой луч распространяется прямолинейно, чего нельзя сказать о криволинейных. На границе раздела двух сред луч частично отражается и преломляется в первой, распространяясь во второй среде.
В оптической системе глаза две криволинейные поверхности: роговица и хрусталик, а преломление происходит три раза:
Как устроена сетчатка?
Это внутренняя оболочка глазного яблока, имеет сложное трехслойное строение, а основной функцией является обработка поступающей информации и передача ее в виде электрического импульса по зрительному нерву в мозг. Здесь начинается самое интересное.
В сетчатке находится два главных типа клеток: колбочки (около 7 млн.) и палочки (около 120 млн.)
Первые работают при ярком освещении и отвечают за цветовое зрение, последние - за сумеречное.
Фотохимия зрения
В вышеназванных клетках сетчатки содержатся светочувствительные пигменты, называемые хромопротеинами. Каждый вид клеток содержит свой тип пигмента (родопсин и йодопсин). Продукты разложения этих веществ в результате биохимических реакций под действием света приводят к раздражению зрительного нерва.
Основным моментом здесь является фотоизомеризация ретиналя* (или зрительный цикл). Именно на данном этапе происходит трансформация информации о свете в электрохимический сигнал.
*Ретиналь - это небелковая составляющая пигмента родопсина.
Как импульс достигает мозга?
Через зрительный нерв осуществляется дальнейшее распространение нервного импульса по зрительному тракту, достигая подкорковых (латеральные коленчатые тела и верхнее двухолмие) и корковых центров зрения (затылочные доли мозга), где и формируется окончательное изображение зрительного образа.
По данным нейробиолога Р. Маслэнда, зрительный нерв из сетчатки не является самым большим входным каналом для латерального коленчатого тела.
Удивительным остаётся наличие гораздо большего числа аксонов (порядка 80%), направляющихся обратно в коленчатое тело из зрительной коры.
До сих пор никто точно не знает, для чего нужна эта мощнейшая цепь обратной связи.
Роль подкорковых центров зрения:
- Верхнее двухолмие обеспечивает контроль рефлекторного движения глазных яблок в сторону источника раздражения (лежит в основе ориентировочного рефлекса по Павлову: любопытство на древнем уровне);
- Латеральные коленчатые тела подготавливают зрительную информацию для дальнейшего представления коре больших полушарий и обеспечивают контраст получаемого изображения.
Как это происходит?
Для примера: на экране монитора компьютера или телефона в настройках есть регулировка яркости и контраста, благодаря чему на изображении лучше определяются границы.
В мозге контрастность изображения обеспечивают латеральные коленчатые тела: одинаковые по яркости и контрастности области зрительную кору не интересуют.
Для нее принципиально важно получить информацию о границах предмета, а это можно сделать за счёт обеспечения оптимального контраста, чем и занимаются латеральные коленчатые тела.
От подкорковых центров информация направляется в центральный зрительный анализатор: он принимает сразу два образа (от каждого глаза), "накладывает" друг на друга и переворачивает, а занимает этот процесс около 13 миллисекунд (!)
О типах зрительной коры
Первичным звеном является 17 поле по Бродману. Это самый задний отдел затылочной доли каждого полушария, где проецируется пототочечное изображение с фоторецепторов сетчатки. В этом месте из множества точек должен собраться некий образ изображения.
Было доказано, что в первую очередь этот отдел коры реагирует на линейные отрезки, расположенные под разным углом к горизонту.
Во вторичной зрительной коре формируется уже более сложное изображение, а составляют его те самые линии. Кроме того, во вторичной коре объединяется цветовое и черно-белое зрение; обрабатывается и сравнивается информация от обоих полушарий.
Выделяют отдельно высшие зрительные центры (третичная зрительная кора), где происходит обнаружение сложных образов, связанных с речью (например, чтение), а также узнавание лиц.
Таким образом, формирование изображений в мозге является сложнейшим процессом, в котором участвует множество структур. До сих пор остаётся много вопросов без ответов, которые в недалёком будущем, возможно, будут решены, а некоторые механизмы до конца раскрыты.
Всем спасибо за внимание и до скорых встреч.