Сложность человеческого глаза – от слепого пятна и макулы до сфокусированного и периферийного зрения

Наши глаза эволюционировали в течение 500 миллионов лет, начиная с простой светочувствительной точки. Это является очень важным эволюционным шагом, потому что зрячие существа имеют явные преимущества перед слепыми особями. Исследователи никак не могут прийти к единому мнению относительно того, произошли ли эти глаза от одного прото-глаза или же в каждом отдельном случае глаза развивались независимо друг от друга. Потребности разных организмов привели к возникновению разных типов глаз: от плоских глаз, глаз в виде ямочки, глаз в виде отверстия, а также фасеточных или сложных глаз до глаз с хрусталиком у позвоночных, включая людей. Последний тип глаз считается одним из наиболее совершенных органов зрения, созданных природой. Развитие глаз с хрусталиком позволило четко и ясно воспринимать окружающую среду. Несмотря на это, человеческий глаз имеет свои эволюционные слабости...

Работая совместно с глазами, мозг играет важную роль в мире человеческого зрения. Прилагая незаметные минимальные усилия, он компенсирует недостатки наших глаз. Это лучший пример командной игры!

Когда глаз с хрусталиком у позвоночных (и, конечно же, у человека) эволюционировал, произошло нечто необычное. Например, в отличие от каракатицы, имеющей очень сложный пузыреобразный глаз с хрусталиком, появившийся в результате впячивания эпидермиса, человеческий глаз (по-видимому, случайно) формировался совершенно по-другому по мере развития мозга. На первый взгляд, это может показаться незначительным отличием, к тому же, зачастую более предпочтительным является наличие большего количества зрительных рецепторов. Как этом ни странно, наши зрительные рецепторы расположены неправильно вокруг сетчатки и направлены внутрь организма, а нервные клетки – к источнику света. Это означает, что у нас «перевернутый глаз», из-за чего мозгу требуется устанавливать предметы в соответствии с правильной перспективой. Это также означает, что люди и другие позвоночные имеют так называемое слепое пятно.

Слепое пятно (скотома) – место в глазах, в котором зрительный нерв проходит через сетчатку в мозг. Сеть нервных клеток, являющаяся частью зрительного нерва, создает некое подобие «отверстия» в сетчатке, т.е. часть поля зрения, которая не воспринимается из-за недостатка светочувствительных зрительных фоторецепторов. Эта неудачная конструкция сетчатки, которая приводит к возникновению слепого пятная в нашем поле зрения, называется у специалистов «перевернутым глазом». Слепое пятно расположено на 15 градусах к носу относительно зрительной линии. Здоровые люди не замечают недостающей зрительной информации, поскольку наш мозг интерполирует слепое пятно на основании информации об окружающей среде, информации от другого глаза и обработки изображений, получаемых в результате движений глаз.

Слепое пятно было впервые описано французским физиком Эдмом Мариоттом в 1660 г.

1. Слепое пятно                    2. Макула
3. Зрительный нерв              4. Конъюнктива
5. Роговица                           6. Камера глаза
7. Зрачок                               8. Радужка
9. Хрусталик                        10. Ресничная мышца
11. Стекловидное тело       12. Склера
13. Сосудистая оболочка    14. Сетчатка

Вот как это делается:
Закройте левый глаз и сфокусируйте правый глаз на точке слева. Расположитесь таким образом, чтобы ваш глаз находился от экрана на расстоянии, примерно в два раза больше расстояния между точкой и центром сетки на экране. Теперь медленно поверните голову назад от экрана. В определенной точке вы заметите, что пустой центр сетки «заполнен». Это и есть слепое пятно – точка, в которой недостающая зрительная информация передается мозгу.

Так же, как и слепое пятно, каждый человеческий глаз имеет зону на сетчатке, в которой обеспечивается максимально сфокусированное зрение – так называемая макула (macula lutea). Центр макулы содержит наибольшую концентрацию колбочек, одного из двух типов зрительных фоторецепторов глаза. Данная небольшая центральная ямка (fovea centralis) располагается точно в середине макулы и отвечает за четкое центральное зрение.

Животные, которым требуется хорошее ночное зрение, обычно имеют большие глаза, например, совы, экзотические животные (долгопяты) и даже кошки. Фактически у кошек тоже есть специальная сетчатка, содержащая отражающий слой, который пропускает больше света к сетчатке. Глаза ночных охотников устроены не так, как у людей. По сравнению с людьми, ведущими дневной образ жизни, ночные животные имеют гораздо больше палочек (отвечающих за восприятие яркости), чем колбочек (отвечающих за цветовосприятие).

Наши колбочки играют ключевую роль в цветном зрении. У нас всего три типа колбочек, которые имеют максимальную чувствительность к красному, синему или зеленому свету, соответствующие определенным длинам волн дневного света. Ночью нет света с данными длинами волн. В результате мы теряем доступ к информации о цветах, активными остаются только палочки, из-за чего все кажется серым.

Вы можете сказать, что все существа имеют глаза, которые они заслуживают. Потенциальным жертвам хищников важно иметь отличное круговое поле зрения. Именно поэтому глаза у зайцев, оленей и других травоядных животных глаза расположены на боковых сторонах головы. Однако это усложняет восприятие глубины и расстояния.

Благодаря глазам, направленным вперед, люди могут очень точно оценивать глубину и расстояние, хотя у нас и нет кругового поля зрения, возможно, из-за того, что оно нам не нужно.

Строго говоря, мы не можем пристально смотреть на предмет, когда фокусируемся на нем. Зрительные фоторецепторы на нашей сетчатке реагируют только на изменения условий освещения. Таким образом, если мы начнем пристально смотреть на предмет, то неподвижное изображение начнет расплываться. Природа, как всегда, имеет решение: наши глаза непрерывно совершают небольшие движения, чего мы даже не замечаем, чтобы предмет находился в фокусе и мы могли воспринимать предметы вокруг себя. Даже когда мы фокусируем взгляд в одной точке, наши глаза совершают небольшие и быстрые перемещения, известные как саккада.

Периферийное зрение является частью вашего зрения, которое находится за пределами центрального сфокусированного поля зрения. Целью периферийного зрения является формирование первоначального представления или контекста перед тем, как вы сможете сфокусироваться на чем-либо, поэтому оно работает не так, как сфокусированное зрение. Периферийное зрение занимает более 90% поля зрения, используя при этом около 50% зрительных фоторецепторов. Это означает, что в нашем периферийном зрении способность различать мелкие детали отходит на второй план из-за гораздо меньшей остроты зрения или разрешения. Однако наше периферийное зрение гораздо лучше позволяет воспринимать движение, потому что нам нужно быстро распознавать потенциальные риски.