Искра жизни. Электричество в теле человека

Каждую секунду наши глаза воспринимают тысячи зрительных образов, трансформируют световые сигналы в перевернутые изображения на сетчатке и преобразуют их в нервные импульсы, которые поступают в мозг для обработки. Фокусирующая способность глаза почти на две трети зависит от прозрачной наружной оболочки, роговицы, остальное делает хрусталик, подвешенный позади зрачка на тысячах тонких связок. Роговица имеет фиксированное фокусное расстояние, а фокусное расстояние хрусталика может изменяться под действием мышц, прикрепленных к его кромке. Они делают хрусталик толще или тоньше, когда вы фокусируете зрение на близких или далеких предметах. С возрастом упругость хрусталика человека снижается, и изменять его фокусировку становится труднее, именно поэтому многим из тех, кому за 50, приходится надевать очки при чтении.

Слева. Глаз в разрезе, где показано положение роговицы, хрусталика и сетчатки. Справа. Фоторецептор-палочка. Внешний сегмент палочки плотно упакован мембранными дисками, наполненными зрительным пигментом родопсином. На другом конце клетки находятся везикулы с нейромедиатором. Химические и электрические сигналы передают возбуждение фотопигмента под действием света от дисков к окончанию палочки, а оттуда к следующей клетке в цепочке.

Зрачок — это отверстие, через которое входит свет. Он кажется черным потому, что свет не выходит через него обратно. Радужка — окрашенная оболочка глаза, в ней находятся мышцы, регулирующие размер зрачка в зависимости от интенсивности окружающего освещения. Они расширяют зрачок при тусклом освещении и сужают его до точки на очень ярком свете. Размер зрачка, кроме того, отражает эмоциональное состояние человека — он расширяется при испуге, от боли и когда вы видите что-нибудь очень интересующее вас, ну, например, предмет обожания.

Сетчатка содержит светочувствительные клетки двух видов: палочки и колбочки. Вместе взятые они позволяют нам различать две основные характеристики света — интенсивность и длину волны (цвет). Палочки не различают цвета, но они зато чрезвычайно чувствительны к свету низкой интенсивности и могут даже регистрировать отдельные фотоны (кванты, или частицы света). В сумерках мы видим исключительно с помощью палочек, вот почему в свете звезд и луны мир кажется нам окрашенным в оттенки серого. На большей части сетчатки палочек заметно больше, чем колбочек: их около 120 млн, а колбочек всего 6,5 млн. Исключением является центральная ямка (фовеа), область сетчатки, где свет фокусируется наиболее четко. Здесь значительно выше плотность колбочек. Именно они обеспечивают нам остроту зрения, а также восприятие цветов. Колбочки работают лучше всего на ярком свету, поэтому в темноте мы нередко лучше видим краем глаза, где сконцентрированы палочки. Далекие звезды кажутся намного ярче, если не глядеть прямо на них. Единственной частью сетчатки, где нет ни палочек, ни колбочек, является место выхода зрительного нерва глаза, которое называют слепым пятном, поскольку в отсутствие светочувствительных клеток видеть ничего нельзя.

Светочувствительность

Одно главнейших свойств любого глаза — способность видеть — обусловлено специальными молекулами, которые преобразуют свет в химическую энергию. В наших глазах есть несколько фотопигментов, которые реагируют на свет с разной длиной волны (цвет). Все они содержат производное витамина А — ретиналь, который связан с белком опсином. Ретинальная часть молекулы отвечает за поглощение света, именно поэтому при недостатке витамина А чувствительность глаза снижается, и возникает «куриная слепота»2. В время Второй мировой войны британское правительство распустило слух о том, что в рацион летчиков-истребителей входит много моркови, которая богата витамином А и этим якобы объясняется их успех в борьбе с вражескими бомбардировщиками. Это, однако, не более чем миф, а слух был распущен для отвлечения внимания и сокрытия факта использования радиолокаторов, которые на самом деле и обеспечивали успех.

Другая составляющая зрительного пигмента, опсин, определяет спектральную чувствительность ретиналя. Таким образом, различные опсины позволяют воспринимать свет с разной длиной волны. Фотопигмент в палочках, так называемый родопсин, наиболее чувствителен к сине-зеленой части спектра света с длиной волны 498 нм. Наш глаз имеет три типа колбочек, каждый из которых содержит свой фотопигмент, настроенный на свою длину волны. Традиционно для простоты их называют красными, зелеными и синими колбочками, хотя на самом деле они чувствительны к желто-зеленой (длинные волны, 564 нм), к зеленой (средние волны, 535 нм) и сине-фиолетовой части спектра (короткие волны, 433 нм). Бесчисленные оттенки цвета, которые мы различаем, образуются в результате объединения электрических сигналов от этих трех типов колбочек. Аналогичным образом в цветном телевизоре всего три цветовых сигнала воспроизводят на экране всё множество цветов, которые мы видим.