С чего начинается зрение. Процесс восприятия

Основные светочувствительные элементы сетчатки - палочки и колбочки - состоят из внешних и внутренних сегментов. Внешние сегменты более узкие и вытянутые, их размеры: у палочки - диаметр 2 мкм, длина 60 мкм, для колбочки диаметр и длина несколько уменьшены по отношению к палочке. Известно, что при попадании нескольких квантов света на сетчатку глаза она способна возбудиться. Известно также, что только 70% падающих квантов поглощается сетчаткой, то есть семь поглощенных из одиннадцати падающих квантов способны возбудить фоторецепторы.

Расчеты, проведенные английскими учеными с учетом того, что не каждая молекула родопсина, поглотившая квант, способна возбудить мембрану, а лишь только те, которые непосредственно прилегают к ней, показали, что палочки способны реагировать на один квант, поглощенный молекулой, лежащей непосредственно на мембране. Такая очень высокая чувствительность не может быть объяснена без наличия усилительного или множительного механизма в самом фоторецепторе.

Внешние сегменты палочек соединяются с внутренними сегментами очень узким горлышком с внутренним члеником. Единственной структурой, проходящей через горлышко, являются девять пар реснитчатых волокон, расположенных кольцеобразно, заканчивающихся реснитчатыми корешками внутри внутренних сегментов палочек, причем нельзя не отметить отсутствие центральных ресничек.

Химическая структура зрительных систем, как известно, во многом определяется эволюцией, развитием и образом жизни животных. Однако во всех разновидностях зрительных систем мы сталкиваемся с присутствием зрительных пигментов, которые поглощают свет и запускают весь сложнейший фотохимический механизм зрения. Пигменты для зрения играют ту же роль, что хлорофилл для фотосинтеза.

Химический состав всех зрительных пигментов, находящихся во внешних сегментах палочек и колбочек, определяется комплексом, состоящим из хромофорной группы (часть окрашенной и поглощающей свет молекулы родопсина) с белком - опсином. Несмотря на большую общность структуры зрительных пигментов, отмеченную выше, описано большое разнообразие пигментов. Все они имеют высокий пик поглощения света и чувствительности в области 433 - 620 нм (одна миллиардная доля метра), при освещении он сильно уменьшается. Подробное описание разнообразных зрительных пигментов, извлеченных из сетчатки различных видов позвоночных и беспозвоночных животных, дано больше тридцати лет назад английским ученым Дартнолом. Детальнее всего изучен родопсин, извлекаемый из внешних сегментов палочек. Его максимум поглощения в абсорбционном спектре при 500 м. У позвоночных животных два ретинала соединяются с двумя большими группами опсинов палочек и колбочек, образуя четыре основные зрительные пигмента: родопсин (альдегид витамина А1 + опсин) и порфиропсин (альдегид витамина А2 + опсин) для палочек и йодопсин и цианопсин для колбочек.

Кроме перечисленных зрительных пигментов в сетчатке находятся и несветочувствительные, роль которых в настоящее время точно не определена. К ним относятся пигменты желтого пятна человека и обезьяны, имеющие две полосы поглощения в области 430 - 490 нм и максимумом поглощения при 463 нм, а также ксантофилл С^Н^ (ОН) (содержащийся в листе), имеющий максимум в той же области спектра, поставляющий 5% от присутствующих в желтом пятне пигментов. Другим пигментом является рибофлавин или каротин. Кроме пигментов желтого пятна, в колбочках рыб, рептилий и птиц содержатся красные, желтые и бесцветные жировые капельки, расположенные между источником света и светочувствительной частью сетчатки и способные к избирательной фильтрации светового излучения. Изучение распределения жировых капель в сетчатке приводит к предположению об их роли в уменьшении ослепления рассеянным светом короткой длины волны. Исследование спектра поглощения капель указывает также на возможность их участия в механизме цветового зрения.

В зрительном акте участвует свет, но прекращает ли он свое существование в глазу? Рассмотрим теперь этот вопрос с точки зрения современной опто-электроники.

Оптоэлектронные принципы, как известно, уже позволили создать компактные малогабаритные устройства большой емкости с параллельной обработкой информации, применяемой в логических и оперативных приборах и вычислительных машинах. В этих новых системах световое излучение выполняет роль не только пассивного носителя информации, оно ее активно обрабатывает. Возникает вопрос: не использован ли данный принцип и живой природой, в частности в зрительных системах?

Рассматривая этот вопрос, заметим, что биологам и физиологам, конечно, известны факты проникновения света через кожные и костные покровы к центральной нервной системе, обусловливающие, в частности, явление фотопериодизма птиц и других животных, глаза которых были удалены. Для решения этой совершенно новой и крайне сложной задачи нами проводились эксперименты на зрительных системах животных.

Начальные эксперименты с изолированным препаратом "сетчатка-зрительный нерв-мозг" лягушки показали, что если в темной комнате производить оптическую стимуляцию глаза белым светом с помощью светловолоконного жгута, то виден светящийся на всем протяжении зрительный нерв. Эти чисто визуальные наблюдения, подтверждая возможность образования канала для света по проводящим путям зрительной системы в направлении от сетчатки к центральной нервной системе и обратно, поставили перед нами вопрос о регистрации возможных физиологических эффектов, сопровождающих подобную проводимость.

Полученные данные свидетельствуют о том, что кванты световой энергии, проникая через глаз и зрительные пути в мозг (зрительные центры), могут вызывать непосредственное световое раздражение клеточных структур зрительной коры. Распространение света по зрительным путям, вероятно, совместно с биоэлектрическими сигналами может иметь информационное назначение. Учитывая то обстоятельство, что мозг обладает непосредственной светочувствительностью, как это следует из полученных нами результатов и литературных данных, а также принимая во внимание установленный нами факт о возможности распространения света по зрительным путям в зрительные центры, можно выдвинуть гипотезу о том, что наряду с биоэлектрическими и фотохимическими процессами в периферических отделах зрительного анализатора существенная роль принадлежит световому излучению, достигающему по зрительным путям нейронов мозга и приносящему существенную информацию. Предложенную гипотезу можно назвать оптоэлектронной. Ее дальнейшее экспериментальное обоснование ведется в настоящее время в ряде лабораторий. А факт распространения света из глаза в мозг человека был подтвержден специалистами Московского медицинского стоматологического института.

1. О глазе, зрении и системах оздоровления
2. Передний край мозга
3. "Небоскребы" внутри глаза
4. Биотоки глаза
5. Движения глаз
6. Питание и дыхание для глаз
7. Почему узкое платье вредно для глаз (советы Федора Гилътебрандта)
8. "Соляризация" глаз