Jak funguje smysl pro zrak?

Zkušenost zraku začíná, když fotony ze světa zasáhly čočku našeho oka, a soustředí se na malou skvrnu fotoreceptivních buněk na části oka zvanou sítnice. Tyto buňky jsou dodávány ve dvou typech - pruty a kužely. Kužely jsou pro detekci barev, fungují dobře za jasného světla a pruty jsou citlivější, ale také barvoslepé. Lidé mají asi 125 milionů tyčinkových buněk a 6 milionů kuželových buněk. Některé druhy mají mnohem více prutů, zejména ty, které jsou přizpůsobeny pro noční život. Některé sovy mají noční vidění 100krát akutnější než ten pohled, na který jsme zvyklí.

Pruty a kužely plní funkci zvanou fototransdukce, což jednoduše znamená přeměnu přicházejícího světla na elektrické signály, které mají být zaslány do mozku, což umožňuje zrak. Všechny tyto buňky obsahují fotoreceptivní proteiny s různými molekulami pigmentu. V prutech se jim říká rodopsin. V kuželu lze nalézt různé pigmenty, které umožňují, aby oko rozlišovalo mezi různými barvami. Když světlo spojené s pigmentem dopadne na fotoreceptorovou buňku, vyšle signál po optickém vláknu, jinak to ne. Fotoreceptorové buňky a schopnost zraku jsou velmi staré evoluční inovace, které sahají do období kambria před více než 540 miliony let.

Existují dvě významné strukturální charakteristiky lidské sítnice. První je fovea, vysoce kondenzovaná oblast fotoreceptorových buněk, která se nachází ve středu sítnice. Hustota buněk je zde několikrát větší než na periferii, což vysvětluje, proč když se díváme přímo na něco, je to mnohem jasnější, než když se na to díváme skrz roh našeho oka.

Fovea je také zodpovědná za behaviorální přizpůsobení, které nás přimělo rychle otočit hlavu a zírat na něco, pokud nás to vyleká. Kdyby fovea neexistovala a hustota fotoreceptorů byla stejná na povrchu sítnice, nemuseli bychom to dělat - museli bychom jen mírně otočit hlavu tak, aby událost alespoň spadala do našeho zorného pole . Foveální oblast je relativně malá část zorného pole široká asi 10 stupňů.

Druhou pozoruhodnou strukturální charakteristikou v sítnici je naše slepá skvrna. To je místo, kde se optické vlákno připojuje k zadní části sítnice, aby získalo vizuální informace, což vylučuje existenci fotoreceptorů na malém místě. Naše mozky pro nás automaticky vyplňují naše slepá místa, ale různá vizuální cvičení dokážou, že tam jsou.

Jakmile je světlo přeměněno na elektrické impulsy a vysláno optickým vláknem, jde až po zadní část mozku (po několika mezipřistáních), kde se nachází vizuální kůra. Ve vizuální kůře hierarchie detektorových buněk izoluje užitečné zákonitosti ve vizuálních datech a zbavuje nadbytečné informace. Jedna vrstva buněk detekuje věci jako čáry a křivky.

Vyšší vrstva by detekovala zákonitosti, jako je pohyb a 3D tvary. Nejvyšší vrstva je místem, kde se objevují gestalty - celkové symboly - zodpovědné za vědomý zážitek zraku za normálních okolností. Vizuální kůra patří k nejlépe pochopeným ve všech oblastech mozku s objemnou neurovědní literaturou.