Чувства: Нейробиология сенсорного восприятия

Бейсболисты, чей удар сильно зависит от остроты зрения, должны определять скорость и распознавать вращение мяча задолго до того, как тот достигнет пластины, чтобы замах битой был своевременным и точным. Например, посчитали, что неправильная оценка скорости подачи всего на 4 км/ч ведет к тому, что игрок пытается отбить мяч либо на 30 см раньше, либо позже. Все подачи для великих питчеров выглядят по-разному. Вот для меня все одно: что фастбол, что слайдер, что форкбол или чейндж-ап[35] – я вижу лишь мутное пятно (именно поэтому моя карьера в бейсболе закончилась еще в средней школе). А для Уэйда Боггса или великого Теда Уильямса фастбол выглядит белым, при слайдере появляется красная точка, а кервбол характерен вращающимися полосами. Некоторые питчеры при ударе достигают состояния бейсбольной нирваны, называемой точной фовеальной фиксацией. Это состояние, когда питчер видит мяч с такой точностью, что может определить, где именно тот пересечет пластину, и нахождение в той самой зоне, по-видимому, и вызывают эйфорию. Фовеа, или центральная ямка, – это крошечная область сетчатки, где достигается наиболее сфокусированное, четкое и детальное зрение, она и отвечает за фовеальную фиксацию. Лучше всего это можно объяснить на примере известного теста. Посмотрите на изображенные ниже фигуры и в течение нескольких секунд сосредоточьте взгляд на символе зарегистрированного товарного знака (®), а затем, продолжая концентрировать внимание на этом символе, попытайтесь понять, как вы видите фигуры справа и слева от него.

Если вы все сделали правильно, то другие фигуры кажутся немного размытыми. Это происходит потому, что на знаке регистрации вы фокусируете фовеальную область сетчатки, и это единственное, что вы способны видеть с остротой зрения 6/6 (или 20/20). Есть кое-что особенное в строении центральной ямки, необходимое для понимания работы зрения.

Второй интернет-мем – это китайский мальчик-кот, которого зовут Нонг Юхуй. В 2012 году стало известно, что этот мальчик может видеть в темноте, а его глаза светятся, как у кошки. Сторонники теории инопланетного заговора тут же дополнили историю красочными подробностями (увы, такова сущность интернета), и информация о Нонге сейчас довольно сумбурна. Однако это не отменяет того факта, что мальчик действительно хорошо видит в темноте. А кошачье свечение появилось из-за недостатка пигмента в клетках глаз, вызванного расстройством, называемым глазным альбинизмом. Животные с исключительно прекрасным ночным зрением, такие как кошки, имеют отражающий слой ткани, связанный с сетчаткой, который называется тапетум (tapetum lucidum). Благодаря ему на сетчатку поступает больше света. Тапетум отражает свет, поэтому и светится в темноте, однако глаза Нонга – это другой случай. Между глазным альбинизмом и наличием тапетума нет ни генетической, ни анатомической связи.

Глаза животных с ночным зрением имеют повышенное количество клеток сетчатки. Сетчатка состоит из тысяч маленьких палочек и колбочек. У кошек в сетчатке гораздо больше палочек, и, хотя сетчатку Нонга никто не исследовал, держу пари, что в ней тоже преобладают палочки. Вероятно, после этих двух историй вам стало любопытно узнать о строении сетчатки и о всех этих палочках и колбочках.

Глаза позвоночных устроены довольно сложно, в них множество структур, с помощью которых мы фильтруем свет и фокусируем взгляд, однако большая часть событий происходит на сетчатке, поэтому имеет смысл рассмотреть ее подробнее. Для начала запомните, что на сетчатке и возникает потенциал действия, посылающий в мозг электрические импульсы (в главе 10 вы узнаете, куда именно в мозге приходят в итоге эти сигналы).

Сетчатка – это в буквальном смысле поле, на котором находятся два вида специализированных рецепторных клеток: палочек и колбочек. Все они напрямую связаны с мозгом. На самом деле многие неврологи считают сетчатку частью мозга[36]. То, как все эти палочки и колбочки распределяются по сетчатке и какой свет они чувствуют, в большей степени определяет, что происходит с нашим зрением. Надо заметить, что на сетчатке есть еще и третий тип фоторецепторов – светочувствительные клетки [pRGC]. Их обнаружили примерно сто лет назад у слепых мышей. Эти клетки будут реагировать на свет, даже если палочки и колбочки отсутствуют или выведены из строя. Клетки pRGC участвуют в поддержании суточных биоритмов и лишь опосредованно связаны со зрением.

Колбочки отвечают за остроту зрения, или разрешающую способность, поэтому фовеа, или центральная ямка, заполнена только клетками этого типа. Чем больше колбочек в фовеа, тем лучше она функционально согласована с остротой или разрешением. Кроме того, именно здесь подбирается наилучшее цветовое разрешение для нашей зрительной системы. Но неверно было бы предположить, что цветоощущение и острота каким-то образом связаны. Несмотря на то что обе эти функции выполняются колбочками, это разные явления.