Фоторецепторы: палочки и колбочки

Существует два типа фоторецепторов: палочки, которые чувствительны к низкому уровню освещения, и колбочки, которые чувствительны к свету различных областей спектра.

Подавляющее большинство фоторецепторов в глазу - палочки.

Подсчитано, что сетчатка содержит примерно 120 миллионов палочек и всего 6 миллионов колбочек. Кроме этого, палочки примерно в 300 раз более чувствительны к свету, чем колбочки.

Ночное зрение

Многочисленность и высокая светочувствительность делает палочки идеальным инструментом для видения в сумерках и при низком уровне освещенности. Однако палочки передают в мозг только черно-белое изображение низкой четкости. Это происходит потому, что количество палочек, в особенности на периферии сетчатки, значительно превышает число биполярных клеток, которые, в свою очередь, передают электрические импульсы в мозг через еще меньшее количество ганглионарных нейронов. Таким образом, получается, что одна ганглионарная клетка, передающая информацию из глаза через зрительный нерв, дает мозгу информацию, собранную с большого числа палочек. Именно поэтому видимое изображение в сумеречное время выглядит составленным из большого числа крупных серых пятен.

Дневное зрение

В отличие от палочек, колбочки функционируют преимущественно при сильном свете и позволяют мозгу построить цветное, с высокой степенью четкости, изображение. Этому способствует тот факт, что каждая отдельная колбочка имеет «прямую линию», соединяющую ее с мозгом: одна колбочка соединена с одной биполярной клеткой, которая, в свою очередь, взаимодействует только с одним ганглионарным нейроном. Таким образом, мозг получает информацию об активности каждой отдельно взятой колбочки.

Человек имеет цветовое зрение благодаря тому, что в его глазу содержатся колбочки трех разных видов, каждый из которых чувствителен к свету с определенной длиной волны. Содержащийся в них фотопигмент - вещество, реагирующее на свет определенной частоты и меняющее электрическую возбудимость клетки, - различен для всех трех видов. Выделяют синие, зеленые и красные колбочки. Следует, однако, отметить, что эти названия не связаны напрямую с участком спектра, который активирует их лучше всего. Например, зеленые колбочки лучше всех из трех групп клеток отвечают на зеленый свет, но сильнее всего они активируются желтым светом.

Различение цветов

Мы способны различать цвета потому, что волны света разной длины активируют синие, зеленые и красные колбочки в неодинаковой степени. Колбочки посылают в мозг импульсы, сила которых пропорциональна степени активации. Мозг преобразует соотношение нервных импульсов, приходящих от трех типов колбочек, в изображение определенного цвета.

Цветовая слепота

Красно-зеленая цветовая слепота - относительно распространенное наследственное нарушение, которое поражает 1 мужчину из 12 и 1 женщину из 100. Пораженные люди имеют недостаточное количество красных или зеленых колбочек, что делает для них невозможным отличить красное от зеленого и оранжевое от желтого.