В мгновение ока свет проникает в наши глаза; за считанные доли секунды наш мозг декодирует и обрабатывает изображения. Замедлите этот замечательный процесс, и он станет еще более удивительным.
Цвета, которые мы видим - все разные длины волн - движутся микробами, роящимися на поверхности наших глаз, проникают через роговицу и проходят через зрачок. Они изгибаются через линзу и проплывают через стекловидное тело, которое удерживает глаз. На сетчатке, задней части глаза, световые лучи проходят прямо через нервные клетки, которые будут передавать сигналы в мозг, но пока игнорируют их. Они достигают колбочек, которые выстилают заднюю часть глаза и чувствуют различия в цветах, и палочек, которые являются дальтониками, но еще более чувствительны к свету.
Когда вы впервые узнали эту последовательность (возможно, в средней школе после рассечения овечьего глаза), она казалась немного отсталой. Интуитивно можно ожидать, что палочки и колбочки будут торчать в желеобразное стекловидное тело, чтобы поймать проходящий свет и передать его обратно в нервные клетки, скрывающиеся за ними.
«Это давняя головоломка, тем более что у всех позвоночных существует одна и та же структура нейронов до детекторов света, демонстрирующая эволюционную стабильность», - пишет Эрез Рибак, физик из Техниона, Израильского технологического института, для The Conversation (через Scientific American ). Поэтому должна быть веская причина для «обратной» структуры, подумал Рибак.
И есть. Это помогает нам лучше видеть в цвете, сообщил Рибак и его коллеги на заседании Американского физического общества.
К другому типу клеток относятся также линии, заполненные нейронами слоя сетчатки. Их называют глиальными клетками, и они помогают поддерживать нейроны. Но в глазах у них есть вторая роль. Они могут направлять свет «как оптоволоконные кабели». Рибак пишет:
Мой коллега Амихай Лабин и я построили модель сетчатки и показали, что направленность глиальных клеток помогает повысить ясность человеческого зрения. Но мы также заметили кое-что довольно любопытное: цвета, которые лучше всего проходили через глиальные клетки, были зелеными или красными, что глазу больше всего нужно для дневного зрения. Глаз обычно получает слишком много синего - и поэтому имеет меньше чувствительных к синему колбочек.
Дальнейшее компьютерное моделирование показало, что зеленый и красный сконцентрированы в пяти-десяти раз больше глиальными клетками и в их соответствующих конусах, чем синий свет. Вместо этого избыточный синий свет рассеивается на окружающие стержни.
Затем команда внимательно посмотрела на то, как свет рассеивался в сетчатке морских свинок. Как и люди, эти маленькие млекопитающие активны в течение дня и поэтому имеют сходную потребность видеть цвета при дневном свете. Исследователи увидели, что под микроскопом глиальные клетки действительно создают столбики концентрированного света. Так как колбочки не так чувствительны, как палочки, они ценят это дополнительное освещение. И рассеянный синий свет был собран стержнями.
«Эта оптимизация такова, что цветное зрение в течение дня улучшается, а ночное зрение страдает очень мало», - пишет Рибак.
