Марк Дингман - Ваш мозг. Что нейронаука знает о мозге и его причудах

Попав на глаз, свет проникает в его темную часть – зрачок. Размер зрачка (и, соответственно, количество света, которое он может принять) зависит от того, насколько сокращены или расслаблены мышцы структуры под названием «радужка», которая окружает зрачок. В радужке содержится пигмент, по ней определяют цвет глаз человека.

Размер зрачка и цвет радужки – наиболее примечательные черты человеческого взгляда. Важную роль играют и точки фокусировки – на что направлен взгляд человека. Взгляд не зря занимал особое место в мировой культуре еще с древних времен. Это можно объяснить строением глаз: кажется, будто они нарочно созданы, чтобы привлекать внимание. Глаза у людей довольно большие (если сравнивать соотношение размера глаз и остального тела у различных представителей царства животных), поэтому на них нельзя не обратить внимания. У многих животных – в том числе приматов вроде шимпанзе и других обезьян – белок глаза, окружающий радужку (и называемый белочной оболочкой или склерой), не виден. Благодаря белому «фону» радужка человеческого глаза живее и отчетливее, поэтому человеческий взгляд кажется завораживающим.

Согласно предположениям исследователей, мы придаем такое значение глазам потому, что наша способность учиться или делать что-то сообща зависит от того, куда смотрят другие 4. Если человек знает, на какой предмет смотрит другой, это помогает ему также сфокусироваться на нем. Благодаря этому происходило своего рода общение еще до появления языков.

Расстройство, при котором человек не различает лица окружающих, называется прозопагнозией. Чтобы распознавать людей, приходится использовать другие отличительные черты – походку, голос и др.

Однако с точки зрения физиологии главная задача радужки – следить за размером зрачка и, как следствие, за количеством света, которое улавливает глаз. Затем этот свет собирается в задней части глаза благодаря хрусталику, расположенному прямо за зрачком. Хрусталик отвечает за то, чтобы достаточное количество света попало на тот участок сетчатки, который позволит как следует вглядеться в нужный предмет.

Просто представьте, сколько различных задач должен выполнять мозг, чтобы вы могли видеть. Ему необходимо обрабатывать огромное количество сведений (сетчатка отправляет мозгу примерно по 10 млн битов информации в секунду – что сравнимо со скоростью работы локальной сети компьютеров) 5. Чтобы работать с этой информацией, мозг должен преобразовывать фотоны (частицы света) в понятные ему сигналы – потенциалы действия или нейромедиаторы. Далее, эти электрические и химические сигналы активируют различные зоны мозга и человек распознает окружающие его предметы. Все это происходит настолько быстро, что вы безо всякого труда видите все, что находится в поле вашего зрения.

Распознавание окружающих предметов сложно и требует работы различных участков мозга. Преобразование же фотонов в понятные мозгу сигналы целиком происходит в сетчатке глаза. Нельзя не поразиться той огромной работе, которую проделывает этот тончайший (толщиной примерно с бритвенное лезвие) слой клеток, расположенный в самой отдаленной от внешнего мира части глаза. Ключевые этапы зрительного восприятия возможны благодаря группе нейронов в сетчатке, называемых фоторецепторами.

Фоторецепторы – это особый вид нервных клеток, которые способны улавливать свет. Такие нейроны содержат в себе поглощающие свет вещества под названием «ретиналь». Они меняют форму при столкновении с фотонами. Изменение формы молекул ретиналя запускает в клетке биохимические процессы, благодаря которым от фоторецептора к другим клеткам в сетчатке (а затем и к головному мозгу) направляется сигнал.

Полагаю, вы еще с уроков биологии помните, что существует два вида фоторецепторов: палочки и колбочки. Колбочки отвечают за цветовосприятие, а палочки – за черно-белое зрение. Палочки нужны только в полумраке; когда уровень освещения близок к лунному, они улавливают весь доступный им свет. На более яркое освещение палочки не отзываются: даже если вокруг станет светлее, передавать больше зрительной информации они не станут.

А вот колбочки способны подстраиваться под разные уровни освещения и поглощать различное количество фотонов. Поэтому днем зрительную информацию передают только колбочки. Ретиналь в колбочках прикреплен к пигментным молекулам – опсинам. Благодаря опсинам колбочки поглощают световые волны различной длины, что составляет основу цветовосприятия. (Ретиналь в палочке также прикреплен к опсину – но лишь к одной его молекуле, поэтому ретиналь в палочках не может отправлять сигналы, связанные с различными цветами.)

Колбочки бывают трех видов, каждый из которых чувствителен к световым волнам определенной длины – коротким, средним и длинным (им соответствуют синий, зеленый и красный цвета). Остальные участники зрительной системы переводят направляемые различными колбочками сигналы в понятную мозгу форму, чтобы человек мог различать цвета.

Тем, что колбочки позволяют нам воспринимать цвета, можно объяснить и всем известное заболевание – дальтонизм. Дальтонизм в основном встречается у мужчин (около 8 %) и намного реже – у женщин (0,5 %)6. Причина такого разрыва в том, что самые распространенные виды дальтонизма связаны с отклонениями в работе колбочек, которые чувствительны к красному и зеленому цвету. А гены, отвечающие за чувствительность колбочек к световым волнам этой длины, находятся в X-хромосоме. Снова вспомним уроки биологии: у мужчин только одна X-хромосома, а у женщин – две. Если у женщины присутствует мутация в одной X-хромосоме, ее наверняка перекроет здоровый ген в другой. Если же подобная мутация встречается в X-хромосоме мужчины, то он столкнется с недостатком зрения (в данном случае – с дальтонизмом).

МОРКОВЬ ПОМОГАЕТ УЛУЧШИТЬ ЗРЕНИЕ?

Возможно, вы слышали, что морковь благотворно влияет на зрение – например, от родителей, которые пытались скормить вам побольше овощей. В моркови содержится очень много вещества под названием «бета-каротин», которое организм преобразует в витамин А, необходимый для зрения. Если нехватка витамина А и способна привести к слепоте, то поедание моркови при нормальном уровне витамина А в организме вряд ли улучшит ваше зрение. Но при дефиците витамина А человеку намного проще и быстрее принять соответствующие витамины, а не есть морковь килограммами. Так что пусть в заявлениях ваших родителей и было здравое зерно, по большей части это все-таки миф. Морковь полезна для здоровья, но, даже активно употребляя ее, человек с недостатками зрения вряд ли в ближайшее время откажется от очков.