Сетчатка содержит специализированные клетки, которые позволяют нам видеть цвет. Эти клетки называются колбочками, и они бывают трех разных типов, которые чувствительны к разным длинам волн света. Специфическое распределение и взаимодействие между этими колбочками обеспечивают цветное зрение.
Сетчатка — это тонкий слой ткани в задней части глаза, содержащий фоторецепторные клетки. Существует два основных типа фоторецепторов — палочки и колбочки. Палочки функционируют в основном при слабом освещении и позволяют нам видеть формы, движение и свет/тьму. Колбочки, с другой стороны, лучше всего функционируют при нормальном или ярком свете и позволяют нам видеть цвета и детали.
Существует три типа колбочек, каждый из которых содержит разный фотопигмент, который делает их чувствительными к разным длинам волн света:
Центральная часть сетчатки, называемая макулой, содержит высокую концентрацию колбочек, но не палочек. Это дает нам превосходное цветное зрение в центре нашего поля зрения.
Три типа колбочек неравномерно распределены по сетчатке. Исследования сопоставили их плотность в различных областях сетчатки:
| Тип колбочек | Область с самой высокой плотностью | Пиковая плотность (колбочек/мм2) |
|---|---|---|
| S-колбочки (синие) | Периферическая сетчатка | 11 000 |
| M-колбочки (зеленые) | Центральная сетчатка | 22 000 |
| L-колбочки (красные) | Центральная сетчатка | 34 000 |
Как видно выше, L-колбочки имеют самую высокую плотность в целом, особенно в центральной области макулы, отвечающей за наше центральное цветовое зрение с высоким разрешением. S-колбочки относительно редки, но достигают пиковой плотности в дальней периферийной сетчатке.
Чтобы видеть цвет, недостаточно просто иметь колбочки, чувствительные к разным длинам волн. Оно зависит от сложных взаимодействий и сравнений сигналов от трех типов колбочек. Это начинается в самой сетчатке:
Наличие и функционирование всех трех типов колбочек имеет решающее значение для нормального цветового зрения. Дефекты в любой из систем колбочек могут привести к нарушениям зрения:
В целом, распределение и специфические свойства колбочек, наряду с сетчаточной сетью, позволяют специализированным нейронам сетчатки сравнивать цвета и отправлять цветные сигналы в мозг.
Сигналы, покидающие сетчатку, сначала поступают в латеральное коленчатое тело (ЛГТ) таламуса. Оттуда они достигают первичной зрительной коры (V1), расположенной в задней части мозга.
В V1 клетки демонстрируют специфическую цветовую оппонентность, реагируя либо на сине-желтый, либо на красно-зеленый. Клетки также реагируют на определенные ориентации и простые узоры.
Зрительные сигналы подвергаются непрерывной обработке по мере прохождения через экстрастриарные зрительные области. Извлекаются все более сложные представления формы, движения и объекта:
Высшие корковые области интегрируют цветовую информацию с другими атрибутами, такими как форма, движение и местоположение, для идентификации объектов и управления поведением.
Наша способность видеть цвет полностью зависит от колбочек в наших сетчатках. Гены, которые производят колбочковые фотопигменты, расположены на Х-хромосоме.
В этом процессе задействованы 3 основных гена:
Дефекты в этих генах могут привести к дальтонизму. Например, дефекты в генах OPN1LW или OPN1MW вызывают проблемы с различением красного и зеленого.
Поскольку эти гены находятся на Х-хромосоме, дальтонизм гораздо чаще встречается у мужчин, чем у женщин. У женщин есть вторая Х-хромосома, которая может компенсировать дефект первой.
Дальтонизмом страдает значительный процент людей, особенно мужчин. Точные оценки распространенности различаются в разных исследованиях, но цифры существенны:
| Тип | Распространенность среди мужчин | Распространенность среди женщин |
|---|---|---|
| Дефицит красно-зеленого | 6-7% | 0,4-1% |
| Дефицит сине-желтого | 1 из 10 000 | 1 из 100 000 |
На сегодняшний день дефицит красно-зеленого цвета является наиболее распространенной наследственной формой. В зависимости от тяжести они могут варьироваться от легких аномалий до полной цветовой слепоты.
Цветовая слепота влияет на людей в их повседневной жизни по-разному, включая:
Хотя тяжелые формы встречаются редко, легкие нарушения цветовосприятия могут вызывать трудности, особенно с определенными оттенками красного и зеленого. Это может повлиять на успеваемость и выбор карьеры.
Люди, страдающие дальтонизмом, также могут оказаться в социально неблагоприятном положении, если другие не понимают их состояния. Важно распознать дальтонизм как реальное расстройство и при необходимости принять соответствующие меры.
Цветовое зрение чаще всего проверяется с помощью псевдоизохроматических пластин, таких как тест Ишихары. Они отображают цветные точки в определенных узорах, которые невидимы или трудноразличимы для людей с дальтонизмом:
Также доступны более сложные тесты для классификации нарушений цветового зрения и определения степени тяжести:
Генетическое тестирование также может выявить врожденные нарушения цветового восприятия путем скрининга аномалий в генах фотопигмента колбочек.
Подводя итог, можно сказать, что определенные клетки сетчатки, называемые колбочками, позволяют нам видеть цвета. Существует три типа колбочек, чувствительных к свету с разной длиной волны. Взаимодействие между сигналами колбочек позволяет проводить сравнение цветов. Дефекты в работе колбочек могут приводить к различным типам дальтонизма. Хотя это неизлечимо, тяжесть и последствия можно оценить с помощью проверки цветового зрения.