Фоторецепторы: как мы воспринимаем цвет
Более 80%1 информации об окружающем мире мы получаем с помощью глаз. Они помогают нам определять вид, размер, форму предметов, а также их цвет.
Глаза чувствительны к изменению цветовых тонов, особенно в оранжево-красной, оранжево-желтой, зелено-голубой и сине-фиолетовой частях спектра. Мы расскажем, почему человек видит различные оттенки, и как устроены наши зрительные фоторецепторы.
Что такое фоторецепторы
Это чувствительные клетки, расположенные в сетчатке глаза. Они воспринимают световые сигналы и преобразуют их в нервные импульсы, которые передаются по зрительному нерву в головной мозг. При определенном освещении человеческий глаз способен различить более 150 цветовых оттенков.
Существует два вида фоторецепторов глаза: палочки и колбочки. Из 130 миллионов2 светочувствительных клеток около 7 миллионов являются колбочками, остальные — палочками. Структуры различаются по форме и функциональности.
Палочки обеспечивают ахроматическое (черно-белое) зрение и работают в условиях плохой освещенности, например, в сумерках. Для восприятия цвета
достаточно 2-12 квантов света3. Палочки составляют скотопическую систему сетчатки.
Колбочки содержат пигменты, которые помогают глазу различать цветовые оттенки, обеспечивают остроту зрения. Для определения цвета им необходимо порядка 30 – 110 квантов света. Колбочки составляют систему дневного зрения или фотоскопическую систему сетчатки.
Что такое палочки
Клетки имеют цилиндрическую форму и внешне похожи на палочки. Диаметр структуры составляет около 0,002 мм.
Палочки — это фоторецепторы глаза с высокой светочувствительностью. Чтобы вызвать нервный импульс, достаточно двух фотонов света, поэтому человек может видеть практически в полной темноте.
Особенность палочек — черно-белое зрение. Клетки одинаково реагируют на все оттенки спектра, потому что за реакцию на свет отвечает только один пигмент родопсин. Механизм преобразования цветового сигнала таков, что палочки практически не различают изменения светового потока и плохо «видят» движение.
Что такое колбочки
Строение этих фоторецепторов более сложное, чем у палочек. По форме колбочки похожи на одноименную лабораторную посуду, а диаметр клетки в самом широком месте достигает 0,004 мм.
Клетки дневного зрения делятся на три вида:
-
колбочки синего спектра — улавливают короткие световые волны;
-
колбочки зеленого спектра — чувствительны к волнам средней длины;
-
колбочки красного спектра — улавливают длинные волны.
Комбинация трех видов клеток позволяет человеческому глазу различать сотни оттенков.
У колбочек низкая чувствительность к свету: для возбуждения необходим поток в 30 и более фотонов. В клетках содержится пигмент йодопсин, который реагирует на изменения цветового сигнала в несколько раз быстрее, чем родопсин, поэтому колбочки различают широкий спектр оттенков, «видят» движение объектов, четко определяют картинку.
Как мозг человека воспринимает цвет
Человек видит отраженный свет от предметов. Наличие фотонов — главное условие для зрения.
Обычный дневной свет (белый свет) состоит из волн (частиц) разной длины и включает в себя все оттенки видимого спектра. Когда такой луч попадает на предмет, допустим, синего цвета, этот предмет поглощает все волны, кроме волн синего спектра. Отраженные фотоны улавливаются фоторецепторами сетчатки глаза человека и вызывают реакцию пигмента в колбочках и палочках — мы видим синий цвет.
В зависимости от длины волны в реакцию вступает светочувствительное вещество, которое отвечает за видение определенного цветового спектра.
Фоторецепторы сетчатки глаза передают световое раздражение на зрительный нерв, который связан со зрительным центром, расположенным в коре затылочной доли головного мозга. Характер сигнала зависит от того, какие пигменты и в какой пропорции сработали в чувствительных клетках.
Нерв от каждого глаза идет к противоположному полушарию. Получается, что изображение, полученное фоторецепторами левого глаза, анализируется в правом полушарии, и наоборот. Мозг обрабатывает информацию от палочек и колбочек и понимает, какой цвет видит человек.
Почему люди могут видеть один оттенок по-разному
Предметы в окружающем нас пространстве не имеют цвета. Их поверхность поглощает одни световые волны и отражает другие световые волны, которые анализируются мозгом и воспринимаются как определенный оттенок.
Степень отражения зависит от множества факторов:
-
интенсивность и характер освещения;
-
фон изображения;
-
дополнительная зрительная информация.
Отраженные волны активизируют определенное количество фоторецепторов - палочек и колбочек. Мозг одного человека обрабатывает информацию, основываясь на собственном опыте.
Например, если человеку кажется, что предмет находится в тени, оттенок воспринимается как более темный. Та же самая поверхность при ярком освещении кажется намного светлее. Оттенок также зависит от того, каких фоторецепторов больше на сетчатке конкретного человека.
Как фоторецепторы влияют на нашу повседневную жизнь
От работы палочек и колбочек зависит цветовосприятие человека — то, каким он видит окружающий мир. Чувствительные клетки в сетчатке глаза позволяют нам определять движущиеся объекты, различать сигналы светофора, правильно идентифицировать предметы.
Оттенки окружающей среды также сообщают нам жизненно важную информацию: предупреждают об опасности, указывают на какие-либо процессы и изменения. Существует множество психологических исследований, которые доказывают влияние цвета на эмоциональное состояние человека. Поэтому важно следить за здоровьем глаз и вовремя обращаться к врачу при нарушениях зрения.
Итак, фоторецепторы глаза позволяют нам видеть мир многоцветным. Если два человека видят один и тот же предмет в разном оттенке — это нормально. А корректировать остроту зрения помогают контактные линзы Bausch + Lomb. Запишитесь в ближайшую оптику на проверку зрения и получите первую пару линз в подарок.Список используемых источников.
1. https://cyberleninka.ru/article/
2. https://meduniver.com/Medical/Physiology/298.html
3. https://cyberleninka.ru/article/
RUS-VSC-UOD-UOD-09-2024-5261
