Механизм образования зрительного образа

Зрительный анализатор поставляет наибольшее количество инфор­мации в организм человека. Видимым светом называются волны длиной от 300 до 800 нм. Человек воспринимает волны длиной 400-750 нм. Анализ зрительной информации начинается с фотохимических реак­ций в сетчатке и заканчивается в коре.

В палочках содержится пигмент родопсин (зрительный пурпур). Он представляет собой высокомолекулярное соединение, состоящее из ретиналя (альдегида витамина А) и белка опсина. При действии кванта света происходит фотохимическое превращение родопсина: ретиналь отщепляется от опсина и переходит в витамин А. При затем­нении происходит обратный процесс. Родопсин по-разному чувстви­телен к лучам с различной длиной волны (больше всего к сине-зеленой части спектра). В колбочках находится пигмент йодопсин, структура которого близка к строению родопсина. Йодопсин поглощает в боль­шей степени желтый свет.

Для возникновения зрительного ощущения источник света дол­жен обладать энергией. Минимальное число квантов света, которое необходимо для возбуждения рецепторов глаза, колеблется от 8 до 47. Одна палочка может быть возбуждена 1 квантом света. Одиночные палочки и колбочки по световой чувствительности практически не различаются. Но число колбочек в центре в 100 раз меньше количест­ва палочек в периферическом поле. Соответственно и чувствитель­ность палочковой системы на два порядка выше колбочковой.

При переходе от темноты к свету наступает временное ослепление, но постепенно чувствительность глаза снижается (световая адаптация).

При переходе от света к темноте происходит обратное явление: человек ничего не видит из-за пониженной возбудимости фоторецепторов. Постепенно их чувствительность повышается, и человек начинает видеть (темновая адаптация). Чувствительность к видению в темноте повышается неравномерно: в первые 10 минут — в 50—80 раз, а в тече­ние часа — во много десятков тысяч раз. В это время происходит вос­становление зрительных пигментов. Йодопсин колбочек в темноте восстанавливается быстрее родопсина, поэтому первая фаза адапта­ции связана с колбочками. Но этот период не вызывает больших из­менений чувствительности, так как чувствительность колбочкового аппарата невелика. Следующий период связан с процессом восста­новления родопсина, который происходит медленно и заканчивается к концу первого часа. Он сопровождается резким повышением чувст­вительности палочек к свету. Так как в темноте максимально чувстви­тельны палочки, то слабоосвещенные предметы видны лишь в том случае, если они находятся не в центре поля зрения, а когда их изобра­жения падают на периферию сетчатки. Кроме того, в темноте осуще­ствляется пространственная суммация вследствие того, что к одной биполярной клетке подключается большое число фоторецепторов.

Для глаза характерна контрастная чувствительность, проявляю­щаяся во взаимном торможении нейронов. Например, серая полоска на светлом фоне кажется темнее такой же полоски бумаги, лежащей на темном фоне. Светлый тон возбуждает большую часть нейронов сетчатки, а они оказывают торможение на клетки, активируемые сиг­налами от рецепторов, на которые проецируется бумажная полоска. Поэтому бумажка на светлом фоне вызывает более слабое возбужде­ние и кажется темной. Наиболее сильное торможение обнаруживает­ся между близко расположенными нейронами. Это так называемый локальный контраст, проявляющийся при восприятии двух поверх­ностей с разной освещенностью.

Слепящая яркость — неприятное ощущение ослепления. Чем боль­ше адаптирован глаз к темноте, тем ниже граница, которая ослепляет. Например, водителя машины ослепляют фары, при чтении нельзя ис­пользовать открытый источник света — свет должен быть рассеянным.

Латентный период возникновения зрительного образа составляет 0,1 с. Но и исчезает ощущение не сразу после прекращения действия раздражителя: оно держится еще некоторое время (если в темноте водить угольком или свечкой, то наблюдается не точка, а сплошная линия). При вращении круга с черными и белыми секторами он ка­жется серым. Минимальная частота следования стимулов, при кото­рой происходит слияние отдельных ощущений, называется критиче­ской частотой слияния (основа для кинематографии).

Ощущения, продолжающиеся после прекращения раздражения, называются последовательными образами (смотрим на лампу, закры­ваем глаза, еще некоторое время видим свет). Отрицательный после­довательный образ — если долго смотреть на предмет и перевести взгляд на светлый фон, то имеет место негативное изображение. Объ­ясняется это следующим: когда мы смотрим на освещенный предмет, активируются определенные участки нейронов, а при переводе взгля­да на равномерно освещенный экран отраженный свет оказывает бо­лее сильное возбуждение нате клетки, которые не были возбуждены.

В процессе формирования зрительного образа роль движений гла­за очень велика и определяется тем, что для получения зрительной информации необходимо движение изображения на сетчатке. Им­пульсы в зрительном нерве возникают на включение и выключение светового изображения. При непрерывном воздействии света на зри­тельные рецепторы импульсация в нерве быстро прекращается и зри­тельное ощущение исчезает (если источник света укреплен на рого­вице и движется вместе с глазом, то через 1-2 с глаз перестает видеть свет). Таким образом, было обнаружено, что глаз при рассматривании предмета производит неощущаемые человеком непрерывные скачки. Вследствие этого изображение на сетчатке непрерывно смещается с одной точки на другую, раздражая все новые и новые фоторецепто­ры и вызывая вновь импульсацию в ганглиозных клетках. Продолжи­тельность каждого скачка равна сотым долям секунды. Длительность интервалов между скачками 0,2-0,5 с. Это продолжительность фик­сации взора на рассматриваемом предмете. Чем сложнее предмет, тем сложнее кривая движения глаза. Кроме скачков глаз непрерывно мелко дрожит.