Как работает зрение?

Зрение начинается, когда фотоны мира попадают на линзу нашего глаза и фокусируются на маленьком пятне фоторецептивных клеток на той части глаза, которая называется сетчаткой. Эти клетки бывают двух типов - палочки и колбочки. Конусы предназначены для определения цвета, хорошо функционируют при ярком освещении, а стержни более чувствительны, но и дальтоники. У людей около 125 миллионов палочек и 6 миллионов колбочек. У некоторых видов есть намного больше палочек, особенно приспособленных к жизни ночью. У некоторых сов ночное зрение в 100 раз острее, чем у того, к которому мы привыкли.

Палочки и колбочки выполняют функцию, называемую фототрансдукцией, которая просто означает преобразование входящего света в электрические сигналы, которые отправляются в мозг, делая возможным зрение. Все эти клетки содержат фоторецептивные белки с различными молекулами пигмента. В палочках они называются родопсином. В шишках можно найти различные пигменты, позволяющие глазу различать разные цвета. Когда свет, связанный с пигментом, воздействует на ячейку фоторецептора, он посылает сигнал по оптическому волокну, в противном случае это не так. Фоторецепторные клетки и способность к зрению являются чрезвычайно старыми эволюционными инновациями, относящимися к кембрийскому периоду более 540 миллионов лет назад.

Есть две заметные структурные характеристики сетчатки человека. Первая - это ямка, сильно конденсированная область фоторецепторных клеток, расположенная в центре сетчатки. Плотность клеток здесь в несколько раз больше, чем на периферии, что объясняет, почему, когда мы смотрим прямо на что-то, это гораздо яснее, чем смотреть на это краем глаза.

Фовеа также ответственна за поведенческие адаптации, которые побуждают нас быстро поворачивать голову и смотреть на что-то, если это нас пугает. Если бы фовеа не существовало и плотность фоторецепторов была равномерной по всей поверхности сетчатки, нам не нужно было бы этого делать - нам нужно было бы лишь слегка повернуть голову, чтобы событие, по крайней мере, попадало в поле нашего зрения. , Фовеальная область представляет собой относительно небольшую часть поля зрения, шириной около 10 градусов.

Второй заметной структурной характеристикой сетчатки является наше слепое пятно. Именно здесь оптическое волокно соединяется с задней частью сетчатки, чтобы получить визуальную информацию, исключая наличие фоторецепторов в небольшом месте. Наш мозг автоматически заполняет наши слепые зоны для нас, но различные визуальные упражнения могут доказать, что это там.

Как только свет преобразуется в электрические импульсы и направляется вниз по оптическому волокну, он проходит весь путь к задней части мозга (после нескольких остановок), где расположена зрительная кора. В зрительной коре иерархия ячеек детектора выделяет полезные закономерности в визуальных данных, отбрасывая лишнюю информацию. Один слой клеток обнаруживает такие вещи, как линии и кривые.

Более высокий слой будет обнаруживать такие закономерности, как движение и трехмерные фигуры. На самом высоком уровне появляются гештальты - общие символы, отвечающие за сознательное восприятие зрения в нормальных условиях. Зрительная кора является одной из наиболее понятных из всех областей мозга, благодаря обширной литературе по нейробиологии.