Орган зрения

Про орган зрения ещё мудрец Геофил сказал: «Стянутая рыбачья сеть, закинутая на дно глазного бокала и ловящая солнечные лучи», так Геофил представил себе внутреннее строение глаза. Орган зрения сетчатка, которая находится в глазном яблоке, это действительно своего рода сеть, которая соткана из светочувствительных особенных зрительных и нервных клеток. Орган зрения зрительные клетки, «палочки и колбочки» ловят свет который проходит через кристаллик глаза. Считается что палочки более чувствительны к свету чем колбочки. Для них хватает лишь одного кванта чтобы включиться и передать сигнал. (Квант это самая меньшая единица измерения света).

Чтобы понять как работает палочка, которая своего рода уникальный световой детектор, ученым пришлось много потрудиться, и они разделил работу рецепторной палочки на три этапа, это 1. фотохимический, 2. биохимический 3. электрический. Во время первого этапа свет ловится молекулой зрительного пигмента родопсина после чего он вызывает в ней фотохимическую реакцию. Молекула зрительного пигмента — это белок, который окрашен в красновато-пурпурный цвет находящимся в нем витамином А, а точнее, альдегидом витамина А, или как его ещё называют ретиналем.

Когда в организме человека происходит недостаток витамина А, при этом страдает его орган зрения, и это приводит к куриной слепоте, потому что организму не хватает строительного материала для зрительного пигмента. Всё дело в том, что палочка без зрительного пигмента это все равно, что фотоаппарат без фотопленки. Очень интересна история открытия и исследования зрительного пигмента. С середине двадцатого столетия было обнаружено то что сетчатка, которую извлекли из глаза лягушки, была розовато-пурпурного цвета.

После через четверть века, на зрительный пигмент опять обратили внимание, и было дано ему название зрительное вещество или зрительный пурпур. После в течение ста лет ученые проводили исследование над изучением химической структуры пигмента. В конечном счете ученые провели исследования над выяснением функции этой молекулы в начальном механизме зрения.

Молекула родопсина встроена в середину мембраны зрительной клетки. А вещество ретиналь, которое окрашивает эту молекулу, как бы «сидит» в ней в согнутом состоянии, похожий на крючок. Во время попадания света в глаз и, проходя оптические структуры глаза, свет достигает сетчатки, и там светочувствительная клетка улавливает его в результате чего ретиналь в молекуле родопсина выпрямляется. Мощная современная научная техника позволила выяснить, как быстро такое происходит. Поначалу ученым даже не верилось что эта фотохимическая реакция так быстро может происходить, реакция длилась одну пикосекунду.

Для того чтобы это понять нужно знать что одна пикосекунда равна секунде, разделенной на единицу с двенадцатью нулями. Оказывается что этого очень короткого времени хватает чтобы ретиналь распрямился, после чего красновато-пурпурная молекула родопсина обесцветилась и запустила другие процессы превращения и прохождения других биохимических реакций в зрительной клетке, в результате которых очень слабый световой сигнал многократно усиливается. За всем этим идёт изменение электрической активности зрительной клетки, которое лежит в основе зарождения зрительного сигнала в органе зрения.

После своего зарождения этот сигнал передается нервным клеткам сетчатки глаза, а уж после по миллионам волокон зрительного нерва он проходит в головной мозг. Где проходит в ту область коры головного мозга, где расположены высшие зрительные центры. Если посмотреть на колбочки, то можно увидеть что там биохимическая система которая усиливает сверхслабый световой сигнал, развита не столь сильно.

Исходя из этого можно сказать что палочки в сотни раз чувствительнее колбочек, и работают палочки в основном в сумерках или ночью. Благодаря палочкам, у нас уникальный орган зрения, и мы достаточно хорошо видим при очень слабом освещении. Но цвета ночью мы не видим. Что бы воспринимать глазу различные цвета, для этого существуют колбочки трех типов — красно, сине и зеленочувствительные.

На это обратил внимание ещё в 1757 году великий Российский учёный М. В. Ломоносов, он первый сказал что зрение трёх компонентное. Также про это говорил английский ученый Т. Юнг в начале XIX века. И только в конце двадцатого века, учёные используя методы микро-спектро-фотометрии и микроэлектрофизиологии, полностью доказали, что в сетчатке глаза человека и некоторых животных колбочки содержат пигменты с различной цветочувствительностью и в связи с этим делятся на три группы — красные, синие и зеленые.

Нормальное зрение так и называется трехцветным, или трихроматическим. У каждого отдельно взятого человека орган зрения может иметь небольшие отклонения от идеального цветового зрения, этим и объясняется столь индивидуальное восприятие различных цветов и их оттенков у разных людей. Бывает так что отклонения в цветовом восприятии настолько велики, что приходится говорить уже о дефектах зрения в цветовосприятии, или дальтонизме. Такой врожденный дефект органа зрения на сегодняшний день не поддается коррекции, и с этим приходится смиряться. Мозг человека удивителен и уникален, поэтому он имеет способность адаптироваться к проблемам цветового восприятия.

Многие люди и не подозревают, что страдают дальтонизмом, нарушения цветовосприятия выявляются порой совершенно случайно, к примеру, когда человек проходит медицинское обследование для сдачи экзаменов на водительские права. Бывают и очень серьезные дефекты цветового восприятия, когда по каким-либо причинам не работают все три типа колбочек.

Для этих людей весь многокрасочный мир как черно-белый кинофильм, а это значит что они всегда видят так, как видит человек при слабом освещении или ночью. Такая патология органа зрения — явление нечастое, в практике чаще встречаются дихроматы — люди, у которых не функционирует один из трех типов колбочек. Был один случай когда в глазной клинике у пациента по жизненным показаниям удалили глаз. Этот человек был дальтоником и не воспринимал зеленый цвет.

Согласно трехкомпонентной теории цветового зрения, у этого человека должны были бы отсутствовать зеленочувствительные колбочки. Всё так и оказалось. Когда учеными была извлечена сетчатка из глаза, который удалили, когда её подвергли всесторонним исследованиям, то там не удалось обнаружить ни одной зеленой колбочки, а все другие клетки-палочки, красно- и синечувствительные колбочки находились в сетчатке.

Все элементы, которые составляют орган зрения человека, насколько разнородны и сложны, что только усилия специалистов разных профилей — биохимиков, офтальмологов, физиологов, биофизиков, психологов, все вместе могут привести к успеху в изучении зрительной системы человека как одного целого.

На сегодняшний день в мировой литературе появился такой термин «зрительные науки». С одной стороны это фотохимия и фотофизика молекул зрительного пигмента, а с другой психофизиология зрения и точное математическое описание всех принципов обработки зрительной информации в коре полушарий головного мозга.

Все зрительные науки призваны изучать и объяснять все механизмы органа зрения человека, а после вооружить врачей продуманными методами профилактики и лечения болезней глаз.

М. А. Островский, профессор

Статьи 1.  2.  3.  4.  5.  6.  7.  8.