Михаил Гельберт - Физиологические основы поведения и дрессировки собак [Учебное пособие]

Следующей структурой сетчатки, определяющей специфику и эффективность зрения собаки, служат фоторецепторы: колбочки и палочки. Они обладают разными свойствами, а потому по-своему формируют особенности зрения. У колбочек более выражено индивидуальное представительство в мозгу, чем у палочек. Это связано с тем, что отдельные нейроны сетчатки соединены с меньшим количеством колбочек, чем палочек. В результате каждое нервное волокно несет информацию в мозг от меньшего числа колбочек в сравнении с палочками [ 2, 87, 93], а значит, о более мелких деталях рассматриваемого объекта. Поэтому в палочковом поле уровень пространственной суммации выше, чем в колбочковом. Например, в сетчатке собак 1 колбочка или не менее 8…10 палочек соединяются с 1 биполярной клеткой, которых в 15…20 раз больше, чем ганглиозных. Кроме того, колбочковая активность после раздражения достигает «своей» ганглиозной клетки быстрее, чем палочковая [ 93], что тоже благоприятствует более детальному рассмотрению объекта. В то же время колбочки обладают низкой светочувствительностью в связи с медленным распадом их зрительного пигмента — йодопсина — на свету. Поэтому они могут работать только при повышенной освещенности. Отсюда понятно, что именно колбочки при высокой концентрации и достаточной освещенности обеспечивают остроту зрения — способность различать мелкие предметы или мелкие детали [ 2].

Палочки, наоборот, имеют высокую светочувствительность в связи с быстрым распадом на свету их зрительного пигмента — родопсина. Поэтому они могут длительно работать только при слабой освещенности. Но поскольку по одному нервному волокну поступают в мозг сигналы от многих палочек, то они не обусловливают остроту зрения. В результате предметы в сумерках воспринимаются расплывчатыми, хотя и могут быть видны далеко.

У человека сетчатка делится на две неравные части: маленькую центральную — центральную ямку, желтое пятно (fovea) и всю остальную, покрытую темным пигментом фусцином. Его назначение — поглощать свет, прошедший через фоторецепторы. Центральная ямка находится на пути прямого хода света, т. е. через узловую точку хрусталика, без преломления. В ней находятся только колбочки с очень высокой плотностью — 147 000 на 1 мм 2(Е. П. Копенкин и др., 1998). Причем не только 1 колбочка соединена с 1 биполярной клеткой, но и 1 биполярная клетка соединена с 1 ганглиозной клеткой, т. е. отношение колбочки и ганглиозной клетки составляет 1:1. Таким образом, у приматов центральная ямка — место наилучшего видения. Однако уже в 10 мм в сторону это отношение увеличивается до 16: 1. Кроме того, по мере отхода от центра сетчатки каждая колбочка окружается сначала одним кольцом палочек, потом все большим с одновременным уменьшением плотности колбочек. Так что у края сетчатки сосредоточены только палочки. В результате снижается острота зрения, но повышается способность видеть в сумерках. Одновременно уменьшается и плотность нейронов от центра к периферии сетчатки. Тем не менее общее их число велико, чему соответствует большое количество волокон в зрительном нерве — 1,2 млн.

У собак, волков и кошек центральная ямка отсутствует, а фоторецепторы рассредоточены в пределах овальной полосы. Она расположена поперек сетчатки перед тапетумом. Такая позиция фоторецепторов обусловливает возможность видеть в сумерках, но снижает остроту зрения за счет рассеивания отраженного от тапетума света. В овальной полосе, более короткой к виску, чем к носу, морфологически максимально благоприятные условия для контакта света с фоторецепторами: малое количество сосудов крупнее капилляров, а нервные волокна проходят от рецепторов к нейронам искривленно, ближе к ее краям.

Эффективность зрения собак определяется распределением фоторецепторов в сетчатке. Этот вопрос изучается давно, но мнения по нему неоднозначные. Впервые I. Zürn (1902) сообщил о нахождении в центре сетчатки собак, охотящихся по зрению (немецкие беговые, русские псовые и т. д.), в отличие от охотящихся по чутью (некоторые терьеры), беспалочковой ячейки с повышенной плотностью колбочек. Однако G. L. Walls (1942) опроверг это с точки зрения целесообразности: животные с тапетумом не имеют такой ячейки, поскольку ее достоинства аннулируются рассеиванием отраженного тапетумом света. H. B. Parry подтвердил такое мнение в результате сравнения сетчатки у грейхаундов, охотящихся по зрению, и у сеттеров и ретриверов, охотящихся по чутью. Он не обнаружил центральную беспалочковую ячейку с высокой плотностью колбочек. Через некоторое время появилось сообщение о наличии на сетчатке центрального круглого пятна. Поскольку оно находится на оптической оси, то является местом наилучшего видения [ 2, 32]. Правда, авторы не указали, какие и сколько там фоторецепторов, хотя это обусловливает эффективность зрения. Через много лет после первого исследования фоторецепторов в сетчатке собак, охотящихся по зрению и по чутью (I. Zürn, 1902), S. A. Koch и L. F. Rubin (1972) изучили распределение колбочек в сетчатке у 10 аляскинских маламутов, которые, будучи ездовыми собаками, ориентируются, используя зрение. Подсчет велся на участках сетчатки диаметром 50 мкм, содержавших не менее 10 колбочек: центральной, промежуточной (по другую сторону от головки глазного нерва, слепого пятна) и периферической (у носового края) зонах. В этих участках среднее число колбочек составляло 5,09 ± 1,47; 4,62 ± 1,38 и 3,86 ± 1,30 соответственно (р<0,01). Тем не менее считается, что разница между ними очень мала (сформирована близкими минимумам и максимумами по зонам: 1…10, 1…8 и 1…8 соответственно), что означает широкое распространение колбочек по всей сетчатке. Доказательством служит сохранение световоспринимающей функции при расширенном зрачке у таких же маламутов с различными поражениями центральной части сетчатки, включая атрофию обоих видов фоторецепторов.

Обнаруженное у собак большее число колбочек в центре сетчатки по сравнению с периферией не противоречит мнениям об отсутствии в ней беспалочковой центральной зоны, «населенной» колбочками, и об овальной полосе как ложе фоторецепторов и нейронов. Исходя из определяющей роли колбочек для остроты зрения и снижения зрительной функции в периферической части сетчатки, вполне естественно уменьшение их числа с удалением от центра. В то же время само количество колбочек в той или иной зоне сетчатки не указывает на связь с ними эффективности зрения. Значительно более информативны их относительное количество, соотношение с палочками и ганглиозными клетками, а также связь с мозгом. По данным G. Schubert (1950), у собак отсутствует центральная зона, как у человека, в которой каждая отдельная колбочка имеет собственную центральную связь. P. E. Miller и С. J. Murphy (1995) предполагают, что в центре сетчатки у собаки их менее 10 %, т. е. большая часть фоторецепторов представлена палочками, а отношение колбочек и ганглиозных клеток примерно такое же, как у кошки: 4:1 в центре (значит, связь колбочек даже здесь с мозгом не индивидуальна) и 20:1 на периферии. Полагают, что собаки по этому признаку ближе к кошкам, чем к приматам. В центральной зоне (25°) находятся преимущественно палочки; во всей овальной зоне отмечена высокая концентрация их пигмента — родопсина. Все эти данные указывают на невозможность у собак острого зрения. Этому же способствует и малое число ганглиозных клеток в сетчатке, с чем связано малое количество волокон (167 тыс.) в зрительном нерве. Таким образом, у приматов в центральной ямке только колбочки, а в зрительном нерве 1,2 млн волокон. Кстати [ 44], наличие 12…15 % колбочек во всей овальной полосе собаки еще не указывает на низкую остроту зрения. У человека их во всей сетчатке 5,2 % [ 2], но у него есть беспалочковая зона, состоящая из колбочек, расположенная в месте наилучшего видения.