Елена Белова - Автостопом по мозгу. Когда вся вселенная у тебя в голове

Самая общая настройка зрения и слуха начинается сразу после рождения человека [11] Вполне возможно, что слух начинает настраиваться еще до рождения: есть данные о том, что новорожденные младенцы по-разному реагируют на знакомые звуки и голоса, которые слышали еще в утробе, и новые звуки, слышимые впервые [1]. — Прим. авт. : младенцы обучаются различать знакомые предметы и лица близких, звуки родной речи, а затем и узнавать отдельные слова, запоминая их значение. Примерно то же самое происходит, когда человек учит иностранный язык: мы обучаем слуховую и зрительную системы узнавать новые объекты — звучание и написание слов — и связываем их со значениями. Спустя время натренированный мозг перестает воспринимать иностранный язык как абракадабру и тарабарщину и начинает улавливать значение того, что видит и слышит. В арсенале мозга появляются новые шаблоны, которые можно прикладывать к реальности, чтобы придавать происходящему смысл.

Слух «самонастраивается» еще до рождения ребенка, так как новорожденные по-разному реагируют на звуки, которые слышали и не слышали, пока были в утробе матери.

Зрительное восприятие можно разделить на два этапа: то, что происходит со светом внутри глаза, и обработку зрительной информации, отправляемой по зрительным нервам, внутри мозга. Начальный этап, на первый взгляд, напоминает работу фотокамеры (хотя даже здесь все намного сложнее, чем в фотокамере), а второй не имеет с фото- или видеофиксацией ничего общего.

Принципиальное устройство глаза действительно напоминает фотокамеру: спереди расположена система фотофиксации, а сзади находится чувствительная матрица, на которую попадает изображение. Передняя часть глаза работает на фокусировку и может регулировать поток света, попадающий внутрь, а задняя улавливает и анализирует сфокусированный свет. Фокусное расстояние изменяется с помощью хрусталика: его растягивает специальная цилиарная мышца, меняя радиус кривизны, фокусируясь на предметах вдали или, наоборот, перед самым носом. Радужная оболочка придает глазам цвет и может менять диаметр зрачка, регулируя размер диафрагмы — отверстия, через которое свет попадает в глаз.

В нашей сетчатке примерно 4,5–6 миллионов колбочек и 90-120 миллионов палочек.

Сфокусированное изображение попадает на сетчатку перевернутым: то, что находится справа, проецируется в левую часть сетчатки, а то, что было снизу, — наверх. На сетчатке свет улавливают специальные фоторецепторы — палочки и колбочки. Колбочки имеют коническую форму, они малочисленны [12] По сравнению с палочками; по разным оценкам, колбочек в сетчатке 4,5–6 млн, а палочек — 90–120 млн. — Прим. авт. , сосредоточены в центре сетчатки и отвечают за цветное зрение. Колбочки содержат один из трех типов йодопсина — это фоточувствительные пигменты, способные различать синий, красный или зеленый цвета [13] Если у человека нет одного из типов колбочек, говорят о цветовой слепоте (дальтонизме). Неспособность различать зеленый и красный встречается довольно часто. Среди мужчин дальтоников намного больше (8 %), чем среди женщин (всего 0,5 %). Так получается, потому что пигменты красной и зеленой колбочек кодируются в половой X-хромосоме (у женщин их две, а у мужчин одна). Неспособность различать синий цвет (сине-желтый дальтонизм, или тританопия) встречается чрезвычайно редко — примерно один случай на несколько тысяч человек. — Прим. авт. .

Палочки имеют цилиндрическую форму, их особенно много на периферии сетчатки, и они способны улавливать даже слабый свет благодаря фотопигменту родопсину — он гораздо чувствительнее, чем йодопсин, и способен реагировать даже на единичные фотоны. Палочки обеспечивают нам сумеречное зрение, но при ярком свете не слишком полезны, поскольку родопсин засвечивается даже в темных областях изображения.

Глаза улавливают свет с помощью палочек и колбочек. Всего их около 200–250 миллионов.

Над палочками и колбочками располагается несколько слоев нервных клеток, сквозь которые свет проходит перед тем, как его улавливают фоторецепторы. Возбуждаясь, палочки и колбочки передают сигналы не дальше в сторону мозга, а в обратном направлении — к слою биполярных клеток, лежащих снаружи от фоторецепторов, а те в свою очередь — на ганглионарные клетки, лежащие еще ближе к хрусталику и дальше от мозга. В итоге отростки ганглионарных клеток собираются все вместе и идут прямо через сетчатку по дороге к мозгу. Здесь возникает слепое пятно, где проходят только нервные волокна, и нет никаких светочувствительных клеток. Обычно мы не замечаем, что в глазном дне есть слепые пятна: во-первых, в правом и левом глазах они расположены в разных участках зрительного поля, а во-вторых, мозг умеет достраивать тот кусочек изображения, который, как ему кажется, может быть в слепом пятне.

Строение сетчатки неоднородно: в центре находятся желтое пятно и центральная ямка — область наибольшей четкости и максимальной цветности изображения [2]. В центральной ямке расположены только рецепторы-колбочки, чувствительные к цветовым различиям. Здесь они очень плотно упакованы, и над ними нет слоя нервных клеток и волокон, которые могут искажать световые волны. В центральной ямке передача зрительной информации идет без сжатия — каждая колбочка передает сигнал своей биполярной клетке, а та, в свою очередь, — единственной ганглионарной клетке, которая отправляет сигнал по собственному нервному волокну в составе зрительного нерва.

Отростки центральных ганглионарных клеток составляют 70 % всех волокон в зрительном нерве, то есть огромная область зрительного поля за пределами центральной ямки дает только 30 % информации о том, что мы видим. Так происходит потому, что чем дальше от центральной ямки, тем сильнее сжатие информации — здесь преобладают не колбочки, а палочки, помогающие нам видеть в сумерках, при этом множество палочек передают свои сигналы небольшому числу клеток в следующих слоях. По этой причине мозгу сложно точно определить форму и расположение объектов, которые проецируются на периферию сетчатки — для этого необходимо перевести взгляд в сторону, чтобы изображение попало в центр поля зрения.

Чем же заняты остальные клетки сетчатки, помимо палочек и колбочек (их, между прочим, насчитывается более 50 типов)? Эти клетки обрабатывают и ужимают информацию, облегчая мозгу задачу. У нас в глазах около 200–250 миллионов палочек и колбочек, при этом на 20 палочек приходится всего 1 колбочка, зато она сидит в центре и получает эксклюзивный доступ к остальным клеткам сетчатки. А вот в каждом зрительном нерве миллион аксонов, так что всего глаза покидает 2 миллиона аксонов. То есть уже в самой сетчатке информация ужимается как минимум в сто раз.