Какая часть сетчатки распознает цвет?

Сетчатка — светочувствительный слой ткани в задней части глаза, содержащий фоторецепторные клетки, называемые палочками и колбочками. Колбочки отвечают за цветовое зрение. Существует три типа колбочек, каждый из которых обнаруживает различные длины волн света, соответствующие красному, зеленому или синему цвету. Мозг объединяет сигналы от трех типов колбочек, чтобы произвести восприятие всего спектра цветов.

Сетчатка и фоторецепторы

Сетчатка выстилает внутреннюю часть задних двух третей глаза. Она содержит два основных типа фоторецепторных клеток: палочки и колбочки. Палочки функционируют при тусклом свете и обнаруживают оттенки серого. Колбочки функционируют при ярком свете и отвечают за цветовое зрение. В сетчатке человека насчитывается около 120 миллионов палочек и 6 миллионов колбочек.

Палочки и колбочки по-разному распределены по сетчатке. Палочки сосредоточены по периферии, в то время как колбочки в основном находятся в центральной сетчатке, в области, называемой макулой. В самом центре макулы находится фовеа, которая содержит только колбочки и отвечает за четкое центральное зрение.

Колбочки — фоторецепторы цветового зрения

Существует три типа колбочек, каждый из которых содержит разный фотопигмент, представляющий собой светочувствительный белок. Три фотопигмента имеют пиковую чувствительность, соответствующую коротким (синим), средним (зеленым) и длинным (красным) длинам волн видимого света.

Когда свет попадает на сетчатку, фотопигменты в колбочках поглощают фотоны и запускают химические реакции, которые генерируют электрические сигналы. Сигналы поступают через зрительный нерв в зрительную кору головного мозга, которая интерпретирует их как цвет.

Трихроматическое цветовое зрение

Наличие трех различных типов колбочек с перекрывающимися диапазонами чувствительности позволяет нам воспринимать весь видимый спектр света. Это называется трихроматическим цветовым зрением. Оно работает с помощью процесса, называемого оппонентностью, при котором сигналы от колбочек обрабатываются путем сравнения ответов разных типов колбочек.

Например, некоторые нейроны сравнивают ответы колбочек L и M и передают красно-зеленый сигнал оппонента. Другие нейроны сравнивают S с объединенным сигналом L и M для получения сине-желтого сигнала оппонента. Затем эти сигналы оппонента перемещаются в зрительную кору, где они дополнительно обрабатываются для создания широкого спектра цветов, которые мы можем воспринимать.

Цветовая слепота

Иногда фоторецепторы колбочек отсутствуют или не функционируют должным образом, что приводит к нарушениям цветового зрения или цветовой слепоте. Наиболее распространенными формами являются:

• Красно-зеленая цветовая слепота — вызвана отсутствием или дефектом колбочек L или M. Красные, оранжевые и зеленые цвета трудно различить.
• Сине-желтая цветовая слепота — вызвана отсутствием или дефектом колбочек S. Синие и желтые цвета трудно различить.
• Полная цветовая слепота — отсутствие или дефект колбочек S, M и L. Зрение в основном черное, белое и оттенки серого.

Цветовая слепота поражает примерно 1 из 12 мужчин и 1 из 200 женщин во всем мире. В настоящее время лечения не существует, но цветные фильтры и другие вспомогательные средства могут помочь улучшить различение цветов.

Распределение колбочек в сетчатке

Три типа колбочек неравномерно распределены по сетчатке. Исследования распределения колбочек показали:

• В центральной ямке очень высокая плотность колбочек, но она содержит почти исключительно L- и M-колбочки. S-колбочки в центральной ямке встречаются очень редко.
• Ближе к периферии сетчатки общее количество колбочек уменьшается, но доля S-колбочек увеличивается.
• Соотношение L- и M-колбочек значительно варьируется у разных людей: от 1:2 до 16:1.
• В среднем соотношение L- и M-колбочек составляет около 2:1 для представителей европеоидной расы.

Более высокая доля L- и M-колбочек в центральной сетчатке обеспечивает нам превосходное восприятие мелких деталей и цвета при прямом взгляде на объекты. Преобладание S-колбочек по краям усиливает восприятие движения и вызывает улучшенное восприятие синего цвета периферическим зрением.

Адаптации для цветового зрения

Несколько анатомических и физиологических адаптаций позволяют ретинальным колбочкам определять цвет:

• Наличие трех различных фотопигментов колбочек с различной спектральной чувствительностью.
• Колбочки содержат различные цветные масляные капли, которые действуют как фильтры для тонкой настройки чувствительности.
• Колбочки имеют большие открытые внешние сегменты, заполненные фотопигментом для эффективного захвата фотонов.
• Сетчатка содержит взаимосвязанные нейроны, которые обеспечивают обработку оппонента.
• Зрительная кора содержит специализированные цветоселективные нейроны.

Вместе эти адаптации делают цветовое зрение человека очень сложным по сравнению с большинством млекопитающих. Однако некоторые виды, такие как птицы, имеют еще более сложную систему из четырех колбочек, что позволяет им видеть в ультрафиолетовом спектре.

Заключение

Подводя итог, колбочки фоторецепторов в сетчатке обеспечивают цветное зрение. Три типа колбочек с пиковой чувствительностью к синим, зеленым и красным длинам волн позволяют нам воспринимать весь видимый спектр через систему обработки оппонента. Центральная область сетчатки специализируется на остром цветном зрении. Дефекты в функции колбочек могут привести к различным типам дальтонизма. Сложные адаптации колбочек сетчатки и зрительной системы позволяют людям иметь превосходное трихроматическое цветное зрение.