Беседы о Третьем Элементе

Сетчатка представляет собой сложную многослойную систему нервных клеток, находящихся на задней стенке глаза, слоистость раскрывает наличие сложных нейронных сетей, похожих на те, что работают в структурах головного мозга. Эволюционно, сетчатка образовалась из ткани мозга, выдвинутой наружу. У ланцетников, древних хордовых родственников рыб, доживших до наших дней, светочувствительные клетки расположены непосредственно в ткани мозга в виде множества глазков, состоящих из одной рецепторной клетки и одной пигментной. Во время развития человеческого зародыша эмбриональный промежуточный мозг выдвигает два отростка, называемых зрительными бокалами. Они и есть будущая сетчатка.

Сетчатка умеет различать только точки, их цвет и их движение, вся более сложная обработка изобюражения происходит в мозгу. Нейроны сетчатки функционально делятся на три основных слоя, Первый слой состоит из рецепторных нейронов, которые непосредственно чувствуют свет и измеряют его силу. Эти нейроны работают в аналоговом режиме, то есть их реакция на выходе пропорциональна количеству попадающего на них света. Следующий слой биполярных нейронов получает аналоговый сигнал от рецепторных и превращает его на выходе в дискретный, несущий два состояния — «Да» или «Нет». И в последнем слое ганглионарных нейроновпринимается окончательное решение по поводу характеристик точки, за которую отвечает данный нейрон и его результат посылается в мозг.

Физиология работы сетчатки стала понятной к 50-м годам XX века, тогда же появились первые компьютеры, и воодушевленные исследователи немедленно попробовали создать искусственную нейросеть по принципу работы сетчатки. Первая принципиальная схема нейросетевого устройства, позволяющего узнавать зрительный образ назвали перцептроном, от латинского слова perceptio (восприятие). Эта модель была впервые реализована в 1960-м году виде машины Mark1, которая была способна распознавать буквы английского алфавита.

Дно сетчатки выстлано клетками, содержащими черный пигмент меланин, и образующими так называемый пигментный слой. Он служит черным экраном, который поглощает не воспринятый свет и убирает световой шум и блики. У ночных животных, таких как кошки и собаки, за этим слоем присутствует еще один — зеркальный, отражающий свет, поэтому у кошек глаза светятся в темноте.

У нас нейронные слои сетчатки расположены так, что самый первый, слой рецепторных нейронов расположен дальше всех от источника света, прилегает к пигментному, и поэтому путь световых лучей заслоняется всеми остальными слоями нейронов, что создает некоторую помеху. Подобное странное «перевернутое» инвертированное строение сетчатки свойственно рыбам, от которых мы унаследовали глаз и строение нервной системы, и в принципе всем последующим позвоночным. Объясняется эта странность, возможно, тем, что восстановление светочувствительных веществ (родопсина и йодопсина) происходит в пигментном слое и близость рецепторов к этому слою критична.

Сетчатка может быть и не инвертированной. На заре эволюции, пути многих жизненных форм разошлись задолго до формирования полноценного глаза, поэтому у разных типов жизненных форм зрительный анализатор эволюционировал независимо. У осьминогов, первичноротых головоногих моллюсков (родственников улиток) имеется полноценный, хорошо сформированый глаз, возникший параллельно нашему, но сетчатка у них не инвертирована, то есть светочувствительные элементы обращены наружу. У осьминога хорошо развитая нервная система, которая устроена уже совсем не как у нас, помимо центрального мозга в каждой ноге осьминога присутствует отдельный полноценный мозг. Удивительные существа! Исследователи утверждают, что эта странная федерация мозгов обеспечивает осьминогу своеобразный интеллект на уровне птиц и млекопитающих.

Остроту зрения и точность цветовосприятия в человеческом глазе обеспечивает центральная ямка или желтое пятно. В середине этого участка сетчатки размером в полтора миллиметра имеются только колбочки, упакованные с максимальной плотностью, поэтому днем в центре поля нашего зрения мы четко различаем мелкие детали в цвете, а в сумерках четкость падает, цвет исчезает, и мы лучше видим боковым зрением, основанном на палочках. На периферии центральной ямки они уже начинают преобладать.

3. Граница Света и Тьмы

Этой ночью мне не спалось, я был слишком взволнован предстоящим путешествием. Под утро ветер зашелестел кронами деревьев, и я вышел взглянуть вдаль. Было темно, но на Востоке небо уже начало светлеть, а на Западе оно все еще было во власти ночной тьмы. Сколько я ни всматривался, я не нашел четко различимой (дискретной) границы Света и Тьмы.