Зрение у человека

Зрение человека, с каких бы позиций его ни рассматривали, является поистине уникальным творением природы. Обеспечивается данный вид чувствительности безупречно устроенным зрительным анализатором. С его помощью люди способны воспринимать информацию с окружающей среды путем преобразования света в нервные импульсы и формирования в головном мозге зрительных образов.

Важно! 90% информации человек получает именно с помощью зрения и только 10% благодаря остальным органам чувств. Именно поэтому становиться понятно, почему здоровое зрение так важно для каждого из нас.

Зрение человека – это результат миллионов лет эволюции, в ходе которой светочувствительные рецепторы сетчатки глаза адаптировались к солнечному излучению, достигающему поверхности Земли. Наши глаза чувствительны к световому излучению в диапазоне 400–750 нм, что представляет собой видимый спектр света. Стоит знать, что сетчатка может воспринимать и более короткие электромагнитные волны (ультрафиолетового спектра), но хрусталик глаза не пропускает это разрушительное излучение, тем самым защищая сетчатку от негативного воздействия ультрафиолета.

Как устроена система зрительного восприятия

В анатомо-функциональном отношении зрительный анализатор состоит из нескольких связанных между собой, но различных по целевому назначению структурных единиц:

  • Вспомогательного аппарата органа зрения (глаз) – веки, конъюнктива, слезный аппарат, глазодвигательные мышцы, клеточные пространства и фасции глазницы.
  • Оптической системы – роговичная оболочка, водянистая влага передней и задней камер глаза, хрусталик и стекловидное тело. Именно эти структуры позволяют глазу при нормально работающей системе аккомодации фокусировать свет на сетчатке.
  • Воспринимающая часть анализатора, механизм «переработки» и кодирования информации в нервные сигналы, ее передача по нейронным связям в зрительный центр затылочной коры головного мозга. Сюда можно отнести сетчатку с ее фоторецепторами, зрительный нерв, остальные нервные путы головного мозга и центр зрения в затылочной коре.
  • Система жизнеобеспечения зрительного анализатора, которая обеспечивает его налаженную функцию. Сюда относят кровоснабжение, иннервацию всех описанных анатомических структур, систему выработки и регуляции водянистой влаги, слезной жидкости, внутриглазного давление, пр.

Основная задача органа зрения заключается в рецепции (восприятии) адекватных световых раздражителей и их конечной трансформации в субъективный зрительный образ в головном мозге, который отвечает реальности.

Данную функцию обеспечивает несколько звеньев зрительной системы:

  • Периферическая часть (зрительный рецептор) – два глазных яблока, которые расположены внутри правой и левой орбиты (глазницы) черепа.
  • Проводниковая часть – многоступенчатая система нейронных связей, которая обеспечивает «доставку» переработанной информации в первичный зрительный центр (подкорковые структуры головного мозга), а затем в центральную часть зрительного анализатора.
  • Центральная часть – корковый сенсорный зрительный центр, который расположен в затылочной доле головного мозга.

Несмотря на одинаковую анатомию, зрение у мужчин и женщин имеет свои особенности. Известно, что представительницы женского пола различают намного больше цветов и их оттенков, что связано с наличием дополнительной Х-хромосомы, в которой закодирована данная информация. И также женщины имеют намного более развитое периферическое зрение: если мужчина видит четко и ясно только перед собой, то женщина в это время успевает заметить и все события, происходящие вокруг нее.

Какими свойствами обладает зрительный анализатор

Цветовое зрение

Цветовое восприятие – это способность зрительной системы человека воспринимать и перерабатывать свет определенного спектра в ощущение различных цветовых оттенков и тонов, при этом формируется целостное восприятие (хроматичность, колорит, цветность).

Способность различать цвета связана с функциями фоторецепторов сетчатки колбочками. Существует несколько теорий цветового восприятия человеком. Самой популярной считается трехкомпонентная теория. Согласно ей, в сетчатке есть три вида колбочковых клеток, которые воспринимают красный, зеленый и синий цвет. Комбинация активации этих клеток под действием волн определенного спектра и сила их возбуждения формируют нормальное цветоощущение. Такое зрение называется нормальной трихромазией, а его носители – нормальными трихромами.

Естественно, существуют дефекты цветового восприятия, которые бывают врожденными и приобретенными. Приобретенные нарушения связаны с заболеваниями сетчатки и зрительного нерва. При этом снижается чувствительность одновременно ко всем трем цветам.

Врожденные дефекты большинству известны как дальтонизм (цветовая слепота). Она может быть полной или частичной. При полном дальтонизме человек не различает ни один цвет, все вокруг ему кажется серым, отличается только по яркости. Данная патология встречается крайне редко и сопровождается другими расстройствами.

Частичный дальтонизм более распространен, заключается в невозможности восприятия одного из трех основных цветов. При такой патологии все возможные цветовые оттенки складываются не из трех цветов (как в норме), а из двух, что приводит к искажению реальной картины хроматичности.

Для диагностики дальтонизма и его вида используют специальные цветные тесты.

Бинокулярное и стереоскопическое зрение

Зрительная система человека в нормальных условиях обеспечивает бинокулярное, или одновременное зрение, что значит, человек способен видеть двумя глазами, но при этом в головном мозге формируется один зрительный образ. Механизм, который обеспечивает такое свойство зрения, называется рефлексом слияния изображения (фузионный рефлекс). Бинокулярность помогает людям оценивать объем и форму предметов, расстояние между двумя точками, благодаря чему мы точнее и глубже оцениваем внешнее пространство. То есть благодаря одновременному зрению человек получает еще и такое свойство зрения, как стереоскопичность (объемность, трехмерность).

Благодаря бинокулярному зрению, человек способен правильно оценивать расположение предмета в трехмерном пространстве.

При зрении одним глазом (монокулярное) в головной мозг поступает информация лишь о форме и размере предмета, но утрачивается способность его полного восприятия в пространстве (стереоскопичность). Вследствие такого дефекта качество зрительной информации ухудшается примерно в 20 раз, если сравнивать с бинокулярным зрением.

Острота зрения

Остротой зрения принято называть способность глаза различать мелкие детали предмета с определенного расстояния. Данная способность глаза зависит от освещенности, может быть разной для обоих глазных яблок, меняется с возрастом, на нее могут влиять как врожденные, так и приобретенные заболевания (близорукость, дальнозоркость, астигматизм, катаракта, пр.).

Определение остроты зрения называют визиометрией и применяют с этой целью специальные таблицы. Для взрослых используют таблицу Сивцева (с буквами) или Головина (с кольцами Ландольта), для ребенка подойдет таблица Орловой (с картинками).

Таблица Сивцева и Головина для определения остроты зрения.

Значение остроты зрения определяют по формуле Снеллена V = d/D, где V означает саму остроту, d – расстояние, с которого пациент рассматривает знаки на таблицах, D – расстояние, с которого видит глаз с нормой остроты зрения.

Измеряется острота зрения с расстояния 5 метров для каждого глаза отдельно. Если пациент видит десятую строку и правильно называет все символы, то его зрение равно единицы (1,0), если видит только 9 строку, соответственно – 0,9, если только первую – 0,1. Единица – это не самое лучшее зрение, которое существует. Глаз некоторых людей способен различать и более мелкие детали, у них может быть острота 1,1 или 1,2 и даже больше.

Острота зрения – это одна из наиболее важных способностей глаза. Этот параметр зависит от размера световых рецепторов колбочкового типа в зоне желтого пятна сетчатки, а также от ряда других факторов: рефракции, диаметра зрачка, прозрачности роговичной оболочки, хрусталика и стекловидного тела, состояния аккомодационного аппарата глаза, уровня продукции водянистой влаги и внутриглазного давления, состояния сетчатки, зрительного нерва и возраста человека. Как правило, зрение после 40 лет ухудшается в силу возрастных изменений, и острота зрения падает.

Поле зрения

Данную способность зрительного аппарата еще называют периферическим зрением. Это то пространство, которое мы способны видеть при фиксированном вдаль перед собой взгляде.

Величина поля зрения зависит от состояния периферических отделов сетчатки. Это очень важная функция зрительного аппарата, которая позволяет хорошо ориентироваться в пространстве.

С помощью периметрии можно исследовать состояние периферического зрения для каждого глаза отдельно.

Изменение нормальных параметров периферического зрения может наблюдаться при некоторых врожденных и приобретенных заболеваниях сетчатки, зрительного нерва, нервных путей в головном мозге и зрительных центров в коре мозга.

Важно знать! Очень часто сужение или выпадение частей поля зрения, а также появление слепых пятен (скотом) является одним из первых симптомов тяжелых заболеваний глаза и головного мозга. Поэтому периметрия очень важна для ранней диагностики таких патологий. Данным исследованием нельзя пренебрегать ни в коем случае, так как это может иметь негативные последствия в плане лечения и прогноза для пациента.

Как действует алкоголь на зрение

Немедленное и краткосрочное влияние алкоголя на зрение очень хорошо известно большинству людей. После распития 2–3 порций спиртного зрение становится нечетким, падает его острота, появляется двоение (диплопия), замедляется процесс адаптации глаза к освещенности, снижается чувствительность к свету в темноте. Такой эффект первой дозы связан, естественно, с воздействием алкогольных напитков на головной мозг. Дело в том, что этанолом замедляет передачу нервных импульсов и освобождение нейромедиаторов из нервных клеток, это приводит к затруднению обработки полученной мозгом информации от зрительного анализатора и неадекватному формированию в коре зрительных образов.

Такое действие алкоголя на зрение очень опасно для людей, которые выпивают на работе, связанной с повышенным риском для себя и окружающих (управление механизмами, медицинские работники, спасатели, пожарники, пр.), а также для водителей.

Алкоголь вызывает нечеткость зрения, двоение в глазах, снижение чувствительности к свету, плохую ориентацию в темноте.

К сожалению, алкоголь имеет не только краткосрочное негативное влияние на зрительную систему, которое проходит на следующий день после снижения концентрации этанола в крови, но и долгосрочные пагубные последствия для зрительного анализатора при системном употреблении спиртных напитков. Существуют клинические исследования, которые доказали наличие взаимосвязи между развитием катаракты, возрастной макулярной дегенерации сетчатки и хроническим алкоголизмом.

Как известно, при регулярном употреблении алкоголя в организме человека формируется дефицит тех или иных витаминов, что негативно сказывается и на зрении. Например, дефицит витамина В1 вызывает не только повреждение нервной системы, но и глазодвигательных мышц, а дефицит витамина А приводит к развитию сумеречной слепота, синдрому сухого глаза.

По данным Британского офтальмологического журнала, систематическое злоупотребление спиртным вызывает развитие такой патологии, как токсическая амблиопия, то есть полная безболезненная потеря зрения вследствие хронической интоксикации этанолом и продуктами его распада.

Возрастные изменения

Даже у вполне здорового человека после 40 лет меняются параметры оптической системы и рефракции глаза. Это связано, в первую очередь, с возрастными изменениями некоторых анатомических структур глазного яблока. Хрусталик уплотняется, теряет свою эластичность, глазодвигательные мышцы ослабевают, ухудшается способность к аккомодации (изменению фокусного расстояния). Это естественный физиологический процесс, который у людей может проявляться абсолютно по-разному.

Чаще всего описанные изменения становятся причиной возрастной дальнозоркости (пресбиопии). Человек начинает плохо видеть с близкого расстояния, при этом появляется усталость глаз, частая головная боль. Пресбиопия со временем становится причиной нарушения оттока водянистой влаги с камер глаза и повышения внутриглазного давления с развитием глаукомы.

Самое частое изменение зрения с возрастом – это развитие пресбиопии (дальнозоркости).

Очень важно следить за своим зрением людям старшего возраста, которые страдают некоторыми соматическими заболеваниями, например, сахарным диабетом или гипертонией. Такие патологии приводят ко вторичному поражению глаза и развитию ретинопатий (поражение сетчатки), катаракты. Восстановить зрение при этом невозможно, так как прогрессия основного заболевания приводит к медленному ухудшению работы зрительного анализатора. Поэтому нужно держать под строгим контролем все хронические недуги, это поможет не только жить полноценной жизнью, но и сохранить хорошее зрение даже в преклонном возрасте.

Зрение – это уникальный дар, подаренный природой человечеству, а миллионы лет эволюции сделали его безупречным. Очень важно сохранить на протяжении жизни функцию зрительного анализатора в полном объеме, так как, к сожалению, вернуть его можно не всегда. Берегите глаза и придерживайтесь правил гигиены зрения, чтобы без проблем долгие годы лицезреть всю красоту окружающего нас мира.

Сегодня люди имеют массу возможностей: познавать и наслаждаться красотой мира, путешествовать, заниматься наукой, искусством, спортом; трудиться на благо общества, став хорошим специалистом в выбранном деле; созидать мир, проявляя свои лучшие человеческие качества. Однако эти и многие другие возможности будут серьёзно осложнены, если человек потеряет способность видеть, ведь 80% информации об окружающем мире мы получаем с помощью глаз.

Чтобы объяснить эту способность и проследить принцип механизма системы зрения учёным понадобилось около 50 лет. Известно, что основную роль в способности видеть играют фотоны — кванты света. До сих пор оставалось загадкой, как частички света могут сохранять, транспортировать и передавать информацию о внешнем мире? Во втором выпуске из цикла передач «​Природа явлений. За гранью познанного» мы постараемся детально ответить на этот вопрос, благодаря информации, изложенной в докладе «ИСКОННАЯ ФИЗИКА АЛЛАТРА»

_______________

Сегодня люди имеют массу возможностей: познавать и наслаждаться красотой мира, путешествовать, заниматься наукой, искусством, спортом; трудиться на благо общества, став хорошим специалистом в выбранном деле; созидать мир, проявляя свои лучшие человеческие качества. Однако эти и многие другие возможности будут серьёзно осложнены, если человек потеряет способность видеть, ведь 80% информации об окружающем мире мы получаем с помощью глаз.

До сих пор считается, что из всех так называемых органов чувств человека глаза — самое сложное и совершенное творение природы. С древних времён разные поэты воспевали красоту глаз, как зеркало Души. Философы использовали глаза как понятие мерила, указывающего на особенности характера. А учёные мужи не прекращали попытки выяснить строение и принцип работы этого органа.

_______________

Александр (участник Международного общественного движения «АЛЛАТРА»): Здравствуйте! Вы смотрите второй выпуск из цикла передач «Природа явлений. За гранью познанного».

В этих передачах мы рассматриваем природу простых физических явлений с позиции Знаний, изложенных в докладе «ИСКОННАЯ ФИЗИКА АЛЛАТРА».

Сегодня благодаря этому докладу мы постараемся более детально разобраться в том, как именно видит человек. Чтобы объяснить эту способность и проследить принцип работы механизма системы зрения, учёным понадобилось около 50 лет. За это время проделана большая работа, и людям уже многое понятно в этом вопросе.

Вы знаете, что для того чтобы человек увидел хоть что-то вокруг себя, нужен свет, а точнее электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом. Это электромагнитные волны длинною от 380 до 760 нанометров.

Но человек окружён огромным разнообразием электромагнитных колебаний, частот самых различных характеристик и параметров, которые не воспринимает человеческий глаз. Вокруг нас целый океан невидимого мира, который к тому же ещё и густо населён разумными существами. Это запретная тема для официальной науки.

Чего не видят люди? Кого они подпитывают своим вниманием и отрицательными эмоциями? Тонкоматериальные сущности — скайфиши, плазмоиды, тени, инкубусы, субличности, правда об осознанных сновидениях, экзорцизме — изгнании бесов и его последствиях, об этом и не только смотрите в передаче «Невидимый мир» на канале АЛЛТРА ТВ.

А вот видимым светом или просто светом в узком смысле этого слова мы привыкли называть видимый участок спектра электромагнитного излучения, благодаря которому мы и наблюдаем наш привычный, для многих единственный, материальный мир. Это поток частичек света — фотонов, движущихся от источника электромагнитного излучения в диапазоне, который воспринимает человеческий глаз.

_____________

Именно этот поток, отражающийся от поверхности объектов улавливают наши глаза. Частицы света — фотоны, движущиеся с огромной скоростью от источника света, попадают на поверхность объектов или предметов, отражаясь от них попадают в глаз, проходят сквозь хрусталик глаза, где они перенаправляются и фокусируются на сетчатке, выстилающей глазное дно.

Здесь фотоны преобразуются в электрические сигналы и передаются нейронами в зрительный центр в затылочной части мозга, в котором и происходит восприятие зрительной информации.

Говоря «Мы видим», учёные подразумевают на самом деле эффект формирования из этих электрических сигналов нечто вроде электрической копии картинки внешнего мира.

_____________

Это действительно электронная копия реальности, ведь ни мозг, ни тем более истинное «Я» человека не имеет контакта с внешним миром. А раз так, значит фотоны, отражаясь от объектов, должны сохранять в себе информацию о них, которую потом и считывает механизм нашего глаза, поглощая фотон и передавая эту информацию в виде электрических сигналов по зрительным нервам дальше.

_____________

Мы так привыкли доверять реальности, которую мы видим. Но насколько она реальна? Можно ли человеку подменить картинку восприятия реального мира? Кто и для чего это делает? И чем это чаще всего заканчивается для человека? Подробнее об этом смотрите на АЛЛАТРА ТВ в программе «Суицид. Послесмертная судьба».

_____________

Фрагмент передачи «Суицид. Послесмертная судьба»

Игорь Михайлович: Есть те, кто способны осознанно управлять этими иллюзиями, которые навязываются: и эмоциями, и желаниями, которые вот в буквальном смысле, навязываются на сознание людей. Это вмешательство третьих сил между Личностью и сознанием, ну оно, как правило, всегда катастрофично. Когда идёт вмешательство на уровне более высших измерений, скажем так, оно не поддаётся никакой критической обработке, сознание не воспринимает как угрозу для себя, это проходит на прямую. Это правда. И вот здесь опять-таки, ну как в «Эзоосмосе» описывается про кандуков, да.

_____________

Александр: Этот предмет уже давно стал обыденным для всех нас. Сегодня зеркала есть в каждом доме, их изготавливают в промышленных масштабах. А качество отражённого изображения очень близко к идеальному.

Но знают ли люди, как происходит процесс отражения? Что отзеркаливается?

Вроде бы это детально и очень просто объясняет геометрическая оптика. Помните, угол падения лучей равен углу отражения? Но ведь в зеркале отражается не просто луч света, отражается вся та информация, которую должны нести в себе фотоны. Так каким образом частица света, соприкоснувшись с предметом, получает, сохраняет и транспортирует информацию? До недавнего времени это оставалось загадкой и учёные предпочитали не касаться этой темы.

В докладе «ИСКОННАЯ ФИЗИКА АЛАТРА», подготовленном интернациональной научно-исследовательской группой ALLATRA SCIENCE Международного общественного движения «АЛЛАРА» под редакцией Анастасии Новых, который опубликован в интернете весной 2015 года, дана информация о том, как устроен материальный мир и какова роль человека в нём. В докладе также есть интересная информация и о фотонах.

_____________

В современной научной литературе фотоном именуется квант электромагнитного поля, предположительно, элементарная частица, которая в свете современных теорий представляется как переносчик электромагнитного взаимодействия. Хотя, по факту, под современным наименованием фотон подразумевается всего лишь наблюдаемый процесс — наименьшие порции, пучки света, составляющие волны электромагнитного изучения, в том числе видимый свет, радиоволны, рентгеновские лучи, лазерные импульсы и так далее.

Несмотря на богатый накопленный экспериментальный материал, для официальной науки фотон до сих пор остаётся загадочной элементарной частицей. Но данную ситуацию легко исправить, зная основы ИСКОННОЙ ФИЗИКИ АЛЛАТРА.

_____________

Вся материальная Вселенная — это упорядоченная информация. Материя состоит из информационных кирпичиков, мельчайших фантомных частичек По, которые и образуют абсолютно все элементарные частицы, формирующие материальный мир. Как говорится в докладе «ИСКОННАЯ ФИЗИКА АЛЛАТРА», фотон, если его рассматривать в качестве истинной элементарной частицы, также состоит из фантомных частичек По.

_____________

Фотон, если его рассматривать в качестве истинной элементарной частицы, состоит также из фантомных частичек По. Он может существовать в двух состояниях: фотон-3 и фотон-4.

Большинство фотонов состоят из трёх фантомных частичек По, спиралевидное вращение которых более ускорено, чем фантомных частичек По многих других элементарных частиц. Благодаря этому фотон-3, сталкиваясь с материальным объектом при определённых условиях, способен изъять головную частичку По из элементарной частицы, входящей в состав этого объекта, преобразовываясь таким образом из силового фотона-3 в информационный фотон-4. Фотон-3 и фотон-4 двигаются, как правило, в одном энергетическом потоке, причём фотонов-3 в нём всегда многократно больше, чем фотонов-4. Например, от Солнца идёт поток фотонов, где большинство из них — это силовые фотоны, ответственные за энергетические силовые взаимодействия, но среди них есть и информационные (фотоны-4), несущие информацию о Солнце.

Благодаря фотонам-3 обеспечивается энергетический поток (а также различные силовые взаимодействия в материальном мире), благодаря же фотонам-4 обеспечивается доставка информации в данном энергетическом потоке (то есть участие в процессах позволяющих, например, человеку видеть окружающий мир).

_____________

Так как же человек видит окружающий мир?

Фотон-3, двигающийся в энергетическом потоке от источника света, сталкивается с поверхностью предметов или объектов при определённых условиях благодаря ускоренному спиралевидному вращению частичек По, входящих в состав фотона-3, он захватывает головную информационную частичку По, входящую в структуру элементарной частички встречного предмета. В итоге фотон-3 преобразуется в фотон-4, состоящий из четырёх фантомных частичек По.

Именно вхождение этой чужой головной фантомной частички По в состав фотона-4 делает его информационно наполненным, то есть несущим информацию о данной чужой элементарной частице. А в целом, когда таких фотонов много, они несут информацию о том или ином предмете, объекте, явлении и так далее.

_____________

Отражённые от объектов или предметов, уже наполненные информацией, фотоны-4 движутся и улавливаются, в том числе, механизмом системы зрения человека, где создаются условия для того, чтобы фотоны-4 сбросили захваченные частички По, которые несут в себе информацию об окружающем мире. После чего механизмом системы зрения эта информация преобразовывается в электрические сигналы и передаётся по специальным путям в зрительную зону коры головного мозга. А дальше мозг превращает электрическую информацию, например, в панорамное обозрение огромного бушующего моря или изображение лиц людей, или в работы величайших мастеров изобразительного искусства.

_____________

Но вот вопрос: «Кто тот, кто видит, выстроенные мозгом встроенный ряд, образы, электронные картинки внешнего мира? Для кого показывают это кино? И какую роль при этом играет наше первичное сознание?» Ответы на эти вопросы можно получить, посмотрев фильм «Сознание и Личность. От заведомо мёртвого к вечно Живому» на канале АЛЛАТРА ТВ.

Вам понравилась информация из этого выпуска? Поделитесь ею с друзьями. Вы тоже прочли доклад «ИСКОННАЯ ФИЗИКА АЛЛАТРА»? Тогда давайте вместе попробуем объяснить самые обычные природные явления с помощью знаний, изложенных в этом докладе. Например, почему прозрачное стекло не нагревается от солнечных лучей? Или почему днём мы легко видим сквозь стекло в окне, а ночью при включённом освещении в комнате это же стекло превращается в зеркало? Присылайте ваши новые понимания уже изученных или неизученных природных явлений на нашу почту:

В заключении мы с друзьями хотим поблагодарить вас, дорогие зрители, за ваши отклики на первую передачу и помощь в создании этого выпуска!

Правообладатель иллюстрации SPL

Корреспондент BBC Future рассказывает об удивительных свойствах нашего зрения — от способности видеть далекие галактики до возможности улавливать невидимые, казалось бы, световые волны.

Окиньте взглядом комнату, в которой находитесь – что вы видите? Стены, окна, разноцветные предметы – все это кажется таким привычным и само собой разумеющимся. Легко забыть о том, что мы видим окружающий нас мир лишь благодаря фотонам — световым частицам, отражающимся от объектов и попадающим на сетчатку глаза.

В сетчатке каждого из наших глаз расположено примерно 126 млн светочувствительных клеток. Мозг расшифровывает получаемую от этих клеток информацию о направлении и энергии попадающих на них фотонов и превращает ее в разнообразие форм, цветов и интенсивности освещения окружающих предметов.

У человеческого зрения есть свои пределы. Так, мы не способны ни увидеть радиоволны, излучаемые электронными устройствами, ни разглядеть невооруженным глазом мельчайшие бактерии.

(Другие статьи сайта BBC Future на русском языке)

Благодаря прогрессу в области физики и биологии можно определить границы естественного зрения. «У любых видимых нами объектов есть определенный «порог», ниже которого мы перестаем их различать», — говорит Майкл Лэнди, профессор психологии и нейробиологии в Нью-Йоркском университете.

Сперва рассмотрим этот порог с точки зрения нашей способности различать цвета — пожалуй, самой первой способности, которая приходит на ум применительно к зрению.

Правообладатель иллюстрации SPL Image caption Колбочки отвечают за цветовосприятие, а палочки помогают нам видеть оттенки серого цвета при низком освещении

Наша способность отличать, например, фиолетовый цвет от пурпурного связана с длиной волны фотонов, попадающих на сетчатку глаза. В сетчатке имеются два типа светочувствительных клеток — палочки и колбочки. Колбочки отвечают за цветовосприятие (так называемое дневное зрение), а палочки позволяют нам видеть оттенки серого цвета при низком освещении — например, ночью (ночное зрение).

Содержащиеся в светочувствительных клетках рецепторы — опсины — поглощают электромагнитную энергию фотонов и производят электрические импульсы. Эти сигналы по оптическому нерву попадают в мозг, который и создает цветную картину происходящего вокруг нас.

В человеческом глазе есть три вида колбочек и соответствующее им число типов опсинов, каждый из которых отличается особой чувствительностью к фотонам с определенным диапазоном длин световых волн.

Колбочки S-типа чувствительны к фиолетово-синей, коротковолновой части видимого спектра; колбочки M-типа отвечают за зелено-желтую (средневолновую), а колбочки L-типа — за желто-красную (длинноволновую).

Все эти волны, а также их комбинации, позволяют нам видеть полный диапазон цветов радуги. «Все источники видимого человеком света, за исключением ряда искусственных (таких, как преломляющая призма или лазер), излучают смесь волн различной длины», — говорит Лэнди.

Правообладатель иллюстрации Thinkstock Image caption Не весь спектр полезен для наших глаз…

Из всех существующих в природе фотонов наши колбочки способны фиксировать лишь те, которые характеризуются длиной волн в весьма узком диапазоне (как правило, от 380 до 720 нанометров) – это и называется спектром видимого излучения. Ниже этого диапазона находятся инфракрасный и радиоспектры – длина волн низкоэнергетических фотонов последнего варьируется от миллиметров до нескольких километров.

По другую сторону видимого диапазона волн расположен ультрафиолетовый спектр, за которым следует рентгеновский, а затем — спектр гамма-излучения с фотонами, длина волн которых не превышает триллионные доли метра.

Хотя зрение большинства из нас ограничено видимым спектром, люди с афакией — отсутствием в глазу хрусталика (в результате хирургической операции при катаракте или, реже, вследствие врожденного дефекта) — способны видеть ультрафиолетовые волны.

В здоровом глазе хрусталик блокирует волны ультрафиолетового диапазона, но при его отсутствии человек способен воспринимать волны длиной примерно до 300 нанометров как бело-голубой цвет.

В исследовании 2014 г. отмечается, что в каком-то смысле мы все можем видеть и инфракрасные фотоны. Если два таких фотона практически одновременно попадут на одну и ту же клетку сетчатки, их энергия может суммироваться, превратив невидимые волны длиной, скажем, в 1000 нанометров в видимую волну длиной в 500 нанометров (большинство из нас воспринимает волны этой длины как холодный зеленый цвет).

Сколько цветов мы видим?

В глазе здорового человека три типа колбочек, каждый из которых способен различать около 100 различных цветовых оттенков. По этой причине большинство исследователей оценивает количество различаемых нами цветов примерно в миллион. Однако восприятие цвета очень субъективно и индивидуально.

«Точно подсчитать, сколько мы видим цветов, не представляется возможным, — говорит Кимберли Джемесон, научный сотрудник Калифорнийского университета в Ирвайне. – Некоторые видят больше, некоторые — меньше».

Джемесон знает, о чем говорит. Она изучает зрение тетрахроматов – людей, обладающих поистине сверхчеловеческими способностями к различению цветов. Тетрахроматия встречается редко, в большинстве случаев у женщин. В результате генетической мутации у них имеется дополнительный, четвертый вид колбочек, что позволяет им, по грубым подсчетам, видеть до 100 млн цветов. (У людей, страдающих цветовой слепотой, или дихроматов, всего два типа колбочек — они различают не более 10 000 цветов.)

Сколько нам нужно фотонов, чтобы увидеть источник света?

Как правило, колбочкам для оптимального функционирования требуется гораздо больше света, чем палочкам. По этой причине при низком освещении наша способность различать цвета падает, а за работу принимаются палочки, обеспечивающие черно-белое зрение.

В идеальных лабораторных условиях на тех участках сетчатки, где палочки по большей части отсутствуют, колбочки могут активироваться при попадании на них всего нескольких фотонов. Однако палочки справляются с задачей регистрации даже самого тусклого света еще лучше.

Правообладатель иллюстрации SPL Image caption После операции на глазе некоторые люди приобретают способность видеть ультрафиолетовое излучение

Как показывают эксперименты, впервые проведенные в 1940-х гг., одного кванта света достаточно для того, чтобы наш глаз его увидел. «Человек способен увидеть один-единственный фотон, — говорит Брайан Уонделл, профессор психологии и электротехники в Стэнфордском университете. – В большей чувствительности сетчатки просто нет смысла».

В 1941 г. исследователи из Колумбийского университета провели эксперимент – испытуемых заводили в темную комнату и давали их глазам определенное время на адаптацию. Для достижения полной чувствительности палочкам требуется несколько минут; именно поэтому, когда мы выключаем в помещении свет, то на какое-то время теряем способность что-либо видеть.

Затем в лицо испытуемым направляли мигающий сине-зеленый свет. С вероятностью выше обычной случайности участники эксперимента регистрировали вспышку света при попадании на сетчатку всего 54 фотонов.

Не все фотоны, достигающие сетчатки, регистрируются светочувствительными клетками. Учитывая это обстоятельство, ученые пришли к выводу, что всего пяти фотонов, активирующих пять разных палочек в сетчатке, достаточно, чтобы человек увидел вспышку.

Самый маленький и самый удаленный видимые объекты

Следующий факт может вас удивить: наша способность увидеть объект зависит вовсе не от его физических размеров или удаления, а от того, попадут ли хотя бы несколько излучаемых им фотонов на нашу сетчатку.

«Единственное, что нужно глазу, чтобы что-то увидеть, — это определенное количество света, излученного или отраженного на него объектом, — говорит Лэнди. – Все сводится к числу достигших сетчатки фотонов. Каким бы миниатюрным ни был источник света, пусть даже он просуществует доли секунды, мы все равно способны его увидеть, если он излучает достаточное количество фотонов».

Правообладатель иллюстрации Thinkstock Image caption Глазу достаточно небольшого количества фотонов, чтобы увидеть свет

В учебниках по психологии часто встречается утверждение о том, что в безоблачную темную ночь пламя свечи можно заметить с расстояния до 48 км. В реальности же наша сетчатка постоянно бомбардируется фотонами, так что один-единственный квант света, излученный с большого расстояния, просто затеряется на их фоне.

Чтобы представить себе, насколько далеко мы способны видеть, взглянем на ночное небо, усеянное звездами. Размеры звезд огромны; многие из тех, что мы наблюдаем невооруженным взглядом, достигают миллионов км в диаметре.

Однако даже самые близкие к нам звезды расположены на расстоянии свыше 38 триллионов километров от Земли, поэтому их видимые размеры настолько малы, что наш глаз не способен их различить.

С другой стороны, мы все равно наблюдаем звезды в виде ярких точечных источников света, поскольку испускаемые ими фотоны преодолевают разделяющие нас гигантские расстояния и попадают на нашу сетчатку.

Правообладатель иллюстрации Thinkstock Image caption Острота зрения снижается по мере увеличения расстояния до объекта

Все отдельные видимые звезды на ночном небосклоне находятся в нашей галактике – Млечном Пути. Самый удаленный от нас объект, который человек в состоянии разглядеть невооруженным глазом, расположен за пределами Млечного Пути и сам представляет собой звездное скопление – это Туманность Андромеды, находящаяся на расстоянии в 2,5 млн световых лет, или 37 квинтильонов км, от Солнца. (Некоторые люди утверждают, что особо темными ночами острое зрение позволяет им увидеть Галактику Треугольника, расположенную на удалении около 3 млн световых лет, но пусть это утверждение останется на их совести.)

Туманность Андромеды насчитывает один триллион звезд. Из-за большой удаленности все эти светила сливаются для нас в едва различимое пятнышко света. При этом размеры Туманности Андромеды колоссальны. Даже на таком гигантском расстоянии ее угловой размер в шесть раз превышает диаметр полной Луны. Однако до нас долетает настолько мало фотонов из этой галактики, что она едва различима на ночном небе.

Предел остроты зрения

Почему же мы не способны разглядеть отдельные звезды в Туманности Андромеды? Дело в том, что у разрешающей способности, или остроты, зрения есть свои ограничения. (Под остротой зрения подразумевается способность различать такие элементы, как точка или линия, как отдельные объекты, не сливающиеся с соседними объектами или с фоном.)

Фактически остроту зрения можно описывать так же, как и разрешение компьютерного монитора — в минимальном размере пикселей, которые мы еще способны различать как отдельные точки.

Правообладатель иллюстрации SPL Image caption Достаточно яркие объекты можно разглядеть на расстоянии в несколько световых лет

Ограничения остроты зрения зависят от нескольких факторов — таких как расстояние между отдельными колбочками и палочками сетчатки глаза. Не менее важную роль играют и оптические характеристики самого глазного яблока, из-за которых далеко не каждый фотон попадает на светочувствительную клетку.

В теории, как показывают исследования, острота нашего зрения ограничивается способностью различать около 120 пикселей на угловой градус (единицу углового измерения).

Практической иллюстрацией пределов остроты человеческого зрения может являться расположенный на расстоянии вытянутой руки объект площадью с ноготь, с нанесенными на нем 60 горизонтальными и 60 вертикальными линиями попеременно белого и черного цветов, образующими подобие шахматной доски. «По всей видимости, это самый мелкий рисунок, который еще в состоянии различить человеческий глаз», — говорит Лэнди.

На этом принципе основаны таблицы, используемые окулистами для проверки остроты зрения. Наиболее известная в России таблица Сивцева представляет собой ряды черных заглавных букв на белом фоне, размер шрифта которых с каждым рядом становится все меньше.

Острота зрения человека определяется по тому, на каком размере шрифта он перестает четко видеть контуры букв и начинает их путать.

Правообладатель иллюстрации Thinkstock Image caption В таблицах для проверки остроты зрения используются черные буквы на белом фоне

Именно пределом остроты зрения объясняется тот факт, что мы не способны разглядеть невооруженным глазом биологическую клетку, размеры которой составляют всего несколько микрометров.

Но не стоит горевать по этому поводу. Способность различать миллион цветов, улавливать одиночные фотоны и видеть галактики на удалении в несколько квинтильонов километров – весьма неплохой результат, если учесть, что наше зрение обеспечивается парой желеобразных шариков в глазницах, соединенных с полуторакилограммовой пористой массой в черепной коробке.

Прочитать оригинал этой статьи на английском языке можно на сайте BBC Future.

Анализаторы

С первого дня появления ребёнка на свет зрение помогает ему познавать окружающий мир. С помощью глаз человек видит чудесный мир красок и солнца, зримо воспринимает колоссальный поток информации. Глаза дают человеку возможность читать и писать, знакомиться с произведениями искусства и литературы. Любая профессиональная работа требует от нас хорошего, полноценного зрения.

На человека постоянно действует непрерывный поток внешних раздражителей и разнообразная информация о процессах внутри организма. Понять эту информацию и правильно отреагировать на большое число происходящих вокруг событий позволяют человеку органы чувств. Среди раздражителей внешней среды для человека особенно большое значение имеют зрительные. Большая часть наших сведений о внешнем мире связана со зрением. Зрительный анализатор (зрительная сенсорная система) является важнейшим из всех анализаторов, т.к. он даёт 90% информации, которая идёт к мозгу от всех рецепторов. При помощи глаз мы не только воспринимаем свет и узнаём цвет объектов окружающего мира, но и получаем представление о форме предметов, их удалённости, размерах, высоте, ширине, глубине, иначе говоря, об их пространственном расположении. И всё это благодаря тонкому и сложному строению глаз и их связям с корой головного мозга.

Строение глаза. Вспомогательный аппарат глаза

Глаз — находится в орбитальной впадине черепа — в глазнице, сзади и с боков окружён мышцами, которые его двигают. Он состоит из глазного яблока со зрительным нервом и вспомогательных аппаратов.

Глаз — самый подвижный из всех органов человеческого организма. Он совершает постоянные движения, даже в состоянии кажущегося покоя. Мелкие движения глаз (микродвижения) играют значительную роль в зрительном восприятии. Без них невозможно было бы различать предметы. Кроме того, глаза совершают заметные движения (макродвижения) — повороты, перевод взора с одного предмета на другой, слежение за движущимися предметами. Различные движения глаза, повороты в стороны, вверх, вниз обеспечивают глазодвигательных мышцы, расположенные в глазнице. Всего их шесть. Четыре прямые мышцы крепятся к передней части склеры — и каждая из них поворачивает глаз в свою сторону. А две косые мышцы, верхняя и нижняя, прикрепляются к задней части склеры. Согласованное действие глазодвигательных мышц обеспечивает одновременный поворот глаз в ту или иную сторону.

Орган зрения нуждается в защите от повреждений для нормального развития и работы. Защитными приспособлениями глаз являются брови, веки и слёзная жидкость.

Бровь — парная дугообразная складка толстой кожи, покрытая волосами, в которую вплетаются лежащие под кожей мышцы. Брови отводят пот со лба и служат для защиты от очень яркого света. Веки закрываются рефлекторно. При этом они изолируют сетчатку от действия света, а роговицу и склеру — от каких-либо вредных воздействий. При моргании происходит равномерное распределение слёзной жидкости по всей поверхности глаза, благодаря чему глаз предохраняется от высыхания. Верхнее веко больше, чем нижнее, и его поднимает мышца. Веки закрываются за счёт сокращения круговой мышцы глаза, имеющей циркулярную ориентацию мышечных волокон. По свободному краю век располагаются ресницы, которые защищают глаза от пыли и слишком яркого света.

Слёзный аппарат. Слёзная жидкость вырабатывается специальными железами. Она содержит 97,8% воды, 1,4% органических веществ и 0,8% солей. Слёзы увлажняют роговицу и способствуют сохранению её прозрачности. Кроме того, они смывают с поверхности глаза, а иногда и век попавшие туда инородные тела, соринки, пыль и т.п. В слёзной жидкости содержатся вещества, убивающие микробов через слёзные канальцы, отверстия которых расположены во внутренних уголках глаз, попадает в так называемый слёзный мешок, а уже отсюда — в носовую полость.

Глазное яблоко имеет не совсем правильную шаровидную форму. Диаметр глазного яблока составляет примерно 2,5 см. В движении глазного яблока принимает участие шесть мышц. Из них четыре прямые и две косые. Мышцы лежат внутри глазницы, начинаются от её костных стенок и прикрепляются к белочной оболочке глазного яблока позади роговицы. Стенки глазного яблока образованы тремя оболочками.

Оболочки глаза

Снаружи оно покрыто белочной оболочкой (склерой). Она самая толстая, прочная и обеспечивает глазному яблоку определённую форму. Склера составляет приблизительно 5/6 часть наружной оболочки, она непрозрачна, белого цвета и частью видна в пределах глазной щели. Белковая оболочка — очень прочная соединительнотканная оболочка, которая покрывает весь глаз и защищает его от механических и химических повреждений.

Передняя часть этой оболочки прозрачная. Она называется — роговицей. Роговица имеет безупречную чистоту и прозрачность благодаря тому, что постоянно протирается мигающим веком и промывается слезой. Роговица — единственное место в белковой оболочке, через которое внутрь глазного яблока проникают лучи света. Склера и роговица — довольно плотные образования, обеспечивающие глазу сохранение формы и предохранение его внутренней части от различных внешних вредных воздействий. За роговицей находится кристально прозрачная жидкость.

Изнутри к склере прилегает вторая оболочка глаза — сосудистая. Она обильно снабжена кровеносными сосудами (выполняет питательную функцию) и пигментом, содержащим красящее вещество. Передняя часть сосудистой оболочки называется радужной. Находящийся в ней пигмент обусловливает цвет глаз. Окраска радужки зависит от количества пигмента меланина. Когда его много — глаза тёмно- или светло-карие, а когда мало — серые, зеленоватые или голубые. Людей с отсутствием меланина называют альбиносами. В центре радужки есть небольшое отверстие — зрачок, который, суживаясь или расширяясь, пропускает, то больше, то меньше света. Радужка отделяется от собственно сосудистой оболочки ресничным телом. В толще его находится ресничная мышца, на тонких упругих нитях которой подвешен — хрусталик — прозрачное тело, похожее на лупу, крошечная двояковыпуклая линза диаметром 10 мм. Он преломляет лучи света и собирает их в фокусе на сетчатке. При сокращении или расслаблении ресничной мышцы хрусталик меняет свою форму — кривизну поверхностей. Это свойство хрусталика позволяет чётко видеть предметы как на близком, так и на далёком расстоянии.

Третья, внутренняя оболочка глаза — сетчатая. Сетчатка имеет сложное строение. Она состоит из светочувствительных клеток — фоторецепторов и воспринимает свет, поступающий в глаз. Она расположена только на задней стенке глаза. В сетчатке различают десять слоёв клеток. Особенно важное значение имеют клетки, получившие название колбочек и палочек. В сетчатой оболочке палочки и колбочки расположены неравномерно. Палочки (около 130 млн.) отвечают за восприятие света, а колбочки (около 7 млн.) — за цветовое восприятие.

Палочки и колбочки имеют в зрительном акте различное назначение. Первые работают на минимальном количестве света и составляют сумеречный аппарат зрения; колбочки же действуют при больших количествах света и служат для дневной деятельности аппарата зрения. Различная функция палочек и колбочек обеспечивает высокую чувствительность глаза к очень высоким и низким освещенностям. Способность глаза приспосабливаться к разной яркости освещения называется адаптацией.

Глаз человека способен различать бесконечное разнообразие цветовых оттенков. Восприятие многообразия цветов обеспечивают колбочки сетчатки. Колбочки чувствительны к цветам только при ярком свете. При слабом освещении восприятие цветов резко ухудшается, и все предметы в сумерках кажутся серыми. Колбочки и палочки действуют вместе. От них отходят нервные волокна, образующие затем зрительный нерв, выходящий из глазного яблока и направляющийся в головной мозг. Зрительный нерв состоит примерно из 1 млн. волокон. В центральной части зрительного нерва проходят сосуды. В месте выхода зрительного нерва палочки и колбочки отсутствуют, вследствие чего свет этим участком сетчатки не воспринимается.

Зрительный нерв (проводящие пути)

Сетчатка глаза является первичным нервным центром обработки зрительной информации. Место выхода из сетчатки зрительного нерва называется диском зрительного нерва (слепое пятно). В центре диска в сетчатку входит центральная артерия сетчатки. Зрительные нервы проходят в полость черепа через каналы зрительных нервов.

На нижней поверхности головного мозга образуется перекрест зрительных нервов — хиазма, но перекрещиваются только волокна, идущие от медиальных частей сетчаток. Эти перекрещивающиеся зрительные пути называются зрительными трактами. Большинство волокон зрительного тракта устремляются в латеральное коленчатое тело, головного мозга. Латеральное коленчатое тело имеет слоистое строение и названо так потому, что его слои изгибаются наподобие колена. Нейроны этой структуры направляют свои аксоны через внутреннюю капсулу, затем в составе зрительной радиации к клеткам затылочной доли коры больших полушарий возле шпорной борозды. По этому пути идет информация только о зрительных стимулах.

Функции зрения

Системы Придатки и части глаза Функции
Вспомогательные Брови Отводят пот со лба
Веки Защищают глаза от световых лучей, пыли, пересыхания
Слёзный аппарат Слёзы смачивают, очищают, дезинфицируют
Оболочки глазного яблока Белочная
  • Защита от механического и химического воздействия.
  • Вместилище всех частей глазного яблока.
Сосудистая Питание глаза
Сетчатка Восприятие света, светорецепторы
Оптическая Роговица Преломляет лучи света
Водянистая влага Пропускает лучи света
Радужная оболочка (радужка) Содержит пигмент, придающий цвет глазу, регулирует отверстие зрачка
Зрачок Регулирует количество света, расширяясь и суживаясь
Хрусталик Преломляет и фокусирует лучи света, обладает аккомодацией
Стекловидное тело Заполняет глазное яблоко. пропускает лучи света
Световоспринимающая (зрительный рецептор) Фоторецепторы (нейроны)
  • Палочки воспринимают форму (зрение при слабом освещении);
  • колбочки — цвет (цветовое зрение).
Зрительный нерв Воспринимает возбуждение рецепторных клеток и передаёт в зрительную зону коры головного мозга, где происходит анализ возбуждения и формирование зрительных образов

Глаз как оптический прибор

Параллельным потоком световое излучение попадает на радужная оболочку (выполняет роль диафрагмы), с отверстием, через которое свет поступает в глаз; эластичный хрусталик — это своеобразная двояковыпуклая линза, фокусирующая изображение; эластичная полость (стекловидное тело), придающая глазу сферическую форму и удерживающая на своих местах его элементы. Хрусталик и стекловидное тело обладают свойствами передавать структуру видимого изображения с наименьшими искажениями. Регулирующие органы управляют непроизвольными движениями глаза и приспосабливают его функциональные элементы к конкретным условиям восприятия. Они изменяют пропускную способность диафрагмы, фокусное расстояние линзы, давление внутри эластичной полости и другие характеристики. Управляют этими процессами центры в среднем мозгу с помощью множества чувствительных и исполнительных элементов, распределенных по всему глазному яблоку. Измерение световых сигналов происходит во внутреннем слое сетчатки, состоящем из множества фоторецепторов, способные преобразовывать световое излучение в нервные импульсы. Фоторецепторы в сетчатке распределены неравномерно, образуя три области восприятия.

Первая — область обзора — находится в центральной части сетчатки. Плотность фоторецепторов в ней наивысшая, поэтому она обеспечивает четкое цветное изображение предмета. Все фоторецепторы в этой области по своему устройству в принципе одинаковы, отличаются они только избирательной чувствительностью к длинам волн светового излучения. Одни из них наиболее чувствительны к излучениям (средняя части), вторые — в верхней части, третьи — в нижней. У человека есть три вида фоторецепторов, реагирующих на синие, зеленые и красные цвета. Здесь же, в сетчатке, выходные сигналы этих фоторецепторов совместно обрабатываются в результате чего усиливается контраст изображения, выделяются контуры объектов и определяется их цвет.

Объемное изображение воспроизводится в коре головного мозга, куда направляются видеосигналы от правого и левого глаза. У человека область обзора охватывает всего в 5°, и только в ее пределах он может осуществлять обзорно-сравнительные измерения (ориентироваться в пространстве, распознавать объекты, следить за ними, определять их относительное расположение и направление движения). Вторая область восприятия выполняет функцию захвата целей. Она располагается вокруг области обзора и не дает четкого изображения видимой картины. Ее задача — быстрое обнаружение контрастных целей и изменений, происходящих во внешней обстановке. Поэтому в этой области сетчатки плотность обычных фоторецепторов невысока (почти в 100 раз меньше, чем в области обзора), зато имеется множество (в 150 раз больше) других, адаптивных фоторецепторов, реагирующих только на изменение сигнала. Совместная обработка сигналов тех и других фоторецепторов обеспечивает высокое быстродействие зрительного восприятия в этой области. Кроме того, человек способен быстро улавливать малейшие движения боковым зрением. Функциями захвата управляют отделы среднего мозга. Здесь интересующий объект не рассматривается и не распознается, а определяется его относительное расположение, скорость и направление движения и даётся команда глазодвигательным мышцам — быстро повернуть оптические оси глаз так, чтобы объект попал в зону обзора для детального рассмотрения.

Третью область образуют краевые участки сетчатки, на которые не попадает изображение объекта. В ней плотность фоторецепторов самая маленькая — в 4000 раз меньше, чем в области обзора. Ее задача — измерение усредненной яркости света, которая используется зрением как точка отсчета для определения интенсивности попадающих в глаз потоков света. Именно поэтому при различном освещении зрительное восприятие меняется.

Создано 23.05.2012 14:10 Евгений

Поверхность Земли изгибается и пропадает из поля видимости на расстоянии 5 километров. Но острота нашего зрения позволяет видеть далеко за горизонт. Если бы Земля была плоской, или если б вы стояли на верху горы и смотрели на гораздо больший участок планеты, чем обычно, вы смогли бы увидеть яркие огни на расстоянии сотен километров. В темную ночь вам удалось бы даже увидеть пламя свечи, находящейся в 48 километрах от вас.

Насколько далеко может видеть человеческий глаз зависит от того, сколько частиц света, или фотонов, испускает удаленный объект. Самым далеким объектом, видимым невооруженным глазом, является Туманность Андромеды, расположенная на громадном расстоянии в 2,6 миллионов световых лет от Земли. Один триллион звезд этой галактики испускает в общей сложности достаточно света для того, чтоб несколько тысяч фотонов каждую секунду сталкивались с каждым квадратным сантиметром земной поверхности. В темную ночь этого количества достаточно для активизации сетчатки глаза.

В 1941 году специалист по вопросам зрения Селиг Гехт со своими коллегами из Колумбийского университета сделал то, что до сих пор считается надежным средством измерения абсолютного порога зрения – минимального количества фотонов, которые должны попасть в сетчатку, чтобы вызвать осознание визуального восприятия. Эксперимент устанавливал порог в идеальных условиях: глазам участников давали время, чтобы полностью привыкнуть к абсолютной темноте, сине-зеленая вспышка света, действующая как раздражитель, имела длину волны 510 нанометров (к которой глаза наиболее чувствительны), и свет был направлен на периферический край сетчатки, заполненный распознающими свет клетками палочками.

По данным ученых, для того, чтоб участники эксперимента смогли распознать такую вспышку света более чем в половине случаев, в глазные яблоки должно было попасть от 54 до 148 фотонов. На основании измерений ретинальной абсорбции ученые подсчитали, что в среднем 10 фотонов в действительности впитываются палочками сетчатки человека. Таким образом, абсорбция 5-14 фотонов или, соответственно, активация 5-14 палочек указывает мозгу, что вы что-то видите.

«Это действительно очень малое количество химических реакций», — отметили Гехт и его коллеги в статье об этом эксперименте.

Принимая во внимание абсолютный порог, яркость пламени свечи и расчетное расстояние, на котором светящийся объект тускнеет, ученые пришли к выводу, что человек может различить слабое мерцание пламени свечи на расстоянии 48 километров.

Но на каком расстоянии мы можем распознать, что объект представляет собой нечто большее, чем просто мерцание света? Чтобы объект казался пространственно протяженным, а не точечным, свет от него должен активировать не менее двух смежных колбочек сетчатки – клеток, отвечающих за цветное зрение. В идеальных условиях объект должен лежать под углом не менее 1 аркминута, или одна шестая градуса, чтобы возбудить смежные колбочки. Эта угловая мера остается одной и той же вне зависимости от того, близко или далеко находится объект (удаленный объект должен быть гораздо больше, чтобы находиться под тем же углом, что и ближний). Полная Луна лежит под углом 30 аркминут, тогда как Венера едва различима как протяженный объект под углом около 1 акрминуты.

Объекты величиной с человека различимы как протяженные на расстоянии лишь около 3 километров. В сравнении на таком расстоянии мы смогли бы четко различить две фары автомобиля.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *