Химико-биологическое функционирование глаза

Разберемся с функционированием ведущего сенсорного аппарата человека - зрения . В основе глаза лежит хрусталик - двояко выпуклая линза с изменяемой формой. Данная линза подвижна благодаря системе зрительных мышц. За хрусталиком находится т.н. стекловидное тело, на дне которого находится эпителиальный слой нервных окончаний - колбочек и палочек. Колбочки и палочки суть собственно сенсоры, в которых и происходит фиксация внешней картинки видимой нами. Поток света, преломляясь через хрусталик, попадает на слой нервных окончаний, вызывая раздражение в соответствующих колбочках и палочках. Это официальная трактовка, принятая в биологии и физиологии глаза.

Первое, колбочки и палочки, являясь нервным окончанием, реагируют строго на определенный спектр цвета и света.
Второе, попадая на колбочку или палочку, световой импульс вызывает определенное изменение химического состава данного окончания, в результате чего возникает электрический импульс, соответствующий уровню воздействия, которое оказал на данное нервное окончание световой импульс.

Импульс в нервном окончании может варьироваться в достаточно широких пределах, от нижнего порога восприимчивости до запредельного. После отправления сигнала - нервного импульса, происходит восстановление химического состава окончания колбочка или палочка вновь готова к работе. Разумеется для каждой клетки свой период восстановления. Данные особенности световой волны вызывают соответствующие изменения в импульсе, возникающем в нервном окончании - или в колбочке или палочке. Таким образом, если мы попытаемся представить, что творится в передающих нервных ответвлениях от глаза, то это будет больше похоже на хаос сигналов различной амплитуды как во времени, периодичность, так и в силе импульса.

Во-первых, каждая колбочка и палочка связана со своей нервной клеткой, собственно палочка и колбочка являются модифицированным нервным окончанием - аксоном. То есть, каждый сигнал идет на свою личную клетку, где и происходит его первичная обработка. Но мало того. Мы уже упоминали о мышцах отвечающих за подвижность хрусталика. Так вот, восприятие глубины, пространства, объема формируется за счет этих мышц. Или по-другому, эпителиальный слой дает плоскую картинку, на которой не существует перспективы. Перспектива создается за счет подвижности данных мышц, с одной стороны, и соотнесении данных напряжений двух глаз. У нас бинокулярное зрение.
Во-вторых, фокус восприятия информации человеческого глаза не очень то и большой, всего 2 - 3 градуса, наглядно - рублевая монета на расстоянии 2 метров . Все остальное это периферическое зрение, играющее вспомогательную роль.

Для наглядности, для того, чтобы прочитать одну строчку данного текста, вам потребуется не менее 3 - 5 перемещений глаза, а ведь угол страницы при расстоянии до нее в 40 см составляет всего 18 - 22 градуса. Опознание предмета происходит так называемыми скадирующими скачками - перемещение фокуса зрения по предмету. Мы с вами видим предмет за счет того, что наш зрачок находится в постоянном движении и как бы ощупывает видимый нами предмет. Для опознания мало-мальски знакомого предмета требуется от 10 до 50 таких ощупываний. И это четвертая переменная формирования зрительного образа. Первые три это: нервные импульсы от эпителия, нервные импульсы от мышечных волокон, контролирующих кривизну хрусталика и соотнесение разности между импульсами от мышечных волокон разных глаз. Именно по этому сравнение глаза с примитивной кинокамерой или хуже того обычным фотоаппаратом - есть элементарная безграмотность.

А теперь давайте перейдем к тому, что обычно остается за рамками обычной школьной и вузовской программы по физиологии человека, даже если вы специально изучаете физиологию и в том числе офтальмологию. В принципе это известно только спецам по ВНД - высшей нервной деятельности , и то часть.

Итак, как мы уже упоминали колбочки и палочки это окончание нервной клетки, каждая колбочка и каждая палочка, из примерно 137 миллионов, присоединена к собственной нервной клетке, не пересекаясь. Соответственно добавим к ним нервные окончания мышечных волокон это еще, скажем так 2 - 3 тысячи нервных клеток. Все это называется зрительным узлом или ганглиями. Для того чтобы понять дальнейший процесс формирования зрительного образа необходимо остановится, и разобраться в строении и функционировании нервной клетки

Общее строение нервной клетки . Она состоит из сомы - тела, аксона - одного отростка, и дендрита - другого отростка. Аксон обычно один и заканчивается особым окончанием, в котором собственно и происходит формирование нервного импульса. Аксон служит для передачи возбуждения к телу клетки. Дендрит - отросток, иногда древовидной формы, имеющий множество окончаний. У нервной клетки может быть их несколько. Дендрит служит для передачи нервного импульса от тела клетки к другим потребителям. Он может соединяться с мышечной тканью, другими нервными клетками. Функционирование нервной клетки обычно рассматривают с возникновения импульса на конце аксона. Данный импульс передается, за счет изменения химического состава в ткани волокна отростка, на тело нервной клетки. Характеристики изменения импульса находятся в зависимости от множества факторов, среди которых длина аксона имеет одно из последних значений. Важными являются химический состав клетки, уровень ее возбудимости, время, прошедшее с окончания последнего сигнала. Но это тоже только косвенные условия, влияющие на характер изменения сигнала пришедшего из аксона. Помимо аксонов и дендритов, являющихся ответвлениями клетки, к ее телу может быть присоединено до полутора тысяч окончаний от других клеток, как аксонов, т.е. принимающих сигнал от данной клетки, так и дендритов, т.е. передающих сигнал на данную клетку от другой.

А теперь просто представьте, что происходит с сигналом пришедшим , например от колбочки на нервную клетку, при условии что, данная клетка одновременно завязана еще, по меньшей мере, с одной тысячей клеток, получающих и, соответственно, передающих свой, непохожий на другие, импульс. Сигнал, пришедший по аксону на тело клетки, и тот сигнал, который уйдет от нее к другим клеткам по дендриту, или по отросткам других клеток, будут иметь между собой мало общего. Просто попробуйте представить картину тех изменений, которые могут произойти с сигналом при всех вышеперечисленных условиях, а именно, собственный химический состав клетки, химический состав ее оболочки после прохождения последнего сигнала, наложение нескольких сигналов пришедших от других клеток. Но это полдела, добавьте к этому то, что одновременно, только для глаза, в этой деятельности участвует, по меньшей мере, 137 миллионов клеток только одного глаза. И все они переплетены друг с другом. Одновременно, эти же клетки взаимосвязаны с другими клетками мозга, которые тоже не сидят без дела. И теперь самое интересное. Клетка постоянно находится в процессе передачи сигналов, перерыв составляет доли секунды. Пришедший сигнал не останавливается, он идет дальше, изменяясь и трансформируясь по мере его перехода от одной клетки в другую. Он может затухнуть, может усилится, может породить совершенно другой сигнал. И все это в миллионных вариациях и вариантах и только от зрения. А ведь помимо зрения есть еще и другие сенсоры. А ведь к каждой клетке нашего организма, как принято считать, подходит до 3 нервных окончания, из которых один обязательно аксон, и один дендрит.

А теперь давайте сформулируем модель процесса видения , исходя из известной нам физиологии нервной деятельности клеток. Итак, 137 миллионов нервных окончаний эпителиального слоя глаза, одновременно (хотя одновременность, это очень уж сильное допущение), получают световой сигнал с очень высоким уровнем вариативности. Каждая, из этого скопища нервных окончаний, по-своему реагирует на попавший именно на нее раздражитель и формирует свой собственный сигнал. Данный сигнал по аксону поступает на тело нервной клетки, где в зависимости от состояния данной клетки, и пришедших на нее других импульсов, происходит изменение начального. В дальнейшем эти импульсы разрастаясь в соответствующей пропорции, связанной с количеством нервных окончаний от клеток к которым они пришил, и от окончаний находящихся на теле данных клеток других нервных клеток, переходит на кору головного мозга, вызывая, те или иные изменения в типе и характере реакций на тот сигнал который пришел от глаза на эпителиальный слой. Это называется цикл. 24 кадра в секунду - это количество циклов в секунду, которые в состоянии передать нервные окончания глаза. 25 кадр - это немного другой вопрос и он связан как раз с тем, что не все нервные окончания реагируют одновременно, это, во-первых. Во-вторых, не все из этих 137 миллионов клеток одного глаза, работают непосредственно на сознание, в ряде трудов по физиологии глаза указывается на то, что непосредственно воспринимаемое сознанием, т.е. нами, информация предается от 7 миллионов нервных клеток, остальные 130 это периферия бессознания. А теперь отвлекитесь на несколько минут и оглядитесь. Выгляните в окно, посмотрите на соседа, можете закрыть глаза и вспомнить яркие эпизоды вашей жизни. Море летом, зимний парк, прогулка на лыжах. Теперь попытайтесь сопоставить то, что вы видели с тем, что вы только что прочитали о том, как именно вы это видите. Сопоставили? Не получается? В основе нашего представления о работе зрительной системы лежит убеждение о том, что эта работа очень похожа на работу кинокамеры или фотоаппарата. Но, не углубляясь в процесс считки информации, есть еще одно важнейшее различие. И кинокамера, и даже цифровая видеокамера, и уж тем более фотоаппарат основан на фиксации изображения и его хранении. Ни чего подобного в наших мозгах не происходит! Максимальное что может произойти - это химическое изменение состава оболочки нервной клетки и то длительностью не более 1/24 секунды, и то если к данной клетки подходит всего одно подводящее нервное окончание! То есть человеческий глаз - уникальная био-оптическая система!

наверх