Ричард Грегори - Глаз и мозг. Психология зрительного восприятия

«Хрусталик является, таким образом, единственным органом тела, где развитие никогда не прекращается и чье старение начинается еще до рождения».

Мы видим все это достаточно отчетливо на рис. 4, 2, который показывает, как с возрастом ухудшается аккомодация, когда не получающие питания клетки внутри хрусталика отмирают и мы смотрим через их тела.

Рис. 4, 2. Потеря способности хрусталика глаза к аккомодации с возрастом. Хрусталик постепенно становится малоподвижным и не может изменять свою форму. Когда нарушается процесс аккомодации, эффективное изменение фокуса обеспечивают бифокальные очки.

Можно наблюдать за изменениями формы хрусталика у другого человека, когда хрусталик изменяет свою форму при взгляде на различные расстояния. Для этого не потребуется ничего, кроме маленького источника света, например ручного электрического фонаря. Если источник света держать в соответствующем положении, можно видеть отражение света от глаза, и даже не одно отражение, а три. Свет отражается не только от роговицы, но также и от передней и задней поверхности хрусталика. Когда хрусталик изменяет свою форму, размер изображения меняется. Передняя поверхность хрусталика дает большое, но довольно неясное изображение, которое является правильным, в то время как задняя его поверхность дает маленькое перевернутое изображение. Это явление может быть продемонстрировано с помощью обычной ложки. При отражении предмета от задней выпуклой поверхности вы увидите большое правильное изображение, в то время как внутренняя вогнутая поверхность дает маленькое перевернутое изображение. Величина изображения будет различной на большой (столовой) и маленькой (чайной) ложках, что соответствует кривизне хрусталика глаза при взгляде на отдаленные и близкие предметы. (Эти изображения, видимые в глазу, известны как «изображения Пуркинье», они очень полезны при экспериментальном изучении аккомодации).

Радужная оболочка . Радужная оболочка пигментирована, в ней встречается широкий набор цветов. Окрашенный пигмент создает «цвет глаз личности», представляющий особый интерес для поэтов, влюбленных и генетиков. Однако он меньше интересует нас в связи с функциями глаза. Дело не в том, каков цвет радужки, а в том, что она должна быть достаточно светонепроницаемой, чтобы служить эффективной преградой перед хрусталиком. Глаза, лишенные пигмента (альбинизм), плохо приспособлены к яркому свету.

Иногда думают, что изменения размера зрачка являются важным механизмом, позволяющим глазу эффективно работать в широком диапазоне интенсивности света. Однако это вряд ли является главной функцией зрачка, так как его окружность изменяется только примерно в отношении 16:1, в то время как глаз работает эффективно в диапазоне яркости порядка 100 000:1. По-видимому, зрачок сокращается для того, чтобы ограничить поток света в центральную и оптически наилучшую часть хрусталика; полное расширение зрачка необходимо для максимального увеличения чувствительности глаза. Сокращение зрачка происходит также при взгляде на близкие предметы, что увеличивает глубину поля для этих предметов.

С точки зрения инженера, любая система, которая корригируется с помощью внешних сигналов (в данном случае таким сигналом является интенсивность света), представляет собой «сервомеханизм». Имеется много сходного в принципе действия хрусталика и термостата в центральном отоплении, который автоматически включает систему, когда температура падает ниже определенного, заранее установленного уровня, и затем выключает ее вновь, когда температура поднимается. (Одним из первых созданных человеком сервомеханизмов является ветряная мельница, которая направлена к ветру и следует за его изменениями с помощью веерообразных крыльев, поворачивающих вершину мельницы посредством передаточного механизма. Более усовершенствованным аппаратом является автоматический пилот, который удерживает самолет на правильном курсе и высоте, улавливая ошибки и посылая корригирующие сигналы, чтобы управлять плоскостями машины.)

Вернемся к термостату, чувствительному к изменениям температуры в центральной отопительной системе. Представьте себе, что границы между низким уровнем температуры, который включает установку, и высоким, который ее отключает, — очень близки. Как только установка включилась, температура поднимется достаточно высоко, чтобы включить ее вновь. Таким образом, отопительная система будет быстро включаться и выключаться, пока в ней что-нибудь не сломается. Регистрируя частоту включения и выключения установки, а также амплитуду колебаний температуры, инженер может многое сказать о системе. На основе подобных представлений был проделан ряд изящных экспериментов, чтобы выяснить, как работает система сервоконтроля радужки».

Радужная оболочка может осуществлять интенсивные сокращения, направляя узкий пучок света внутрь глаза, так чтобы луч проходил по краю радужки (рис. 4, 4).

Рис. 4, 4. Изменения величины зрачка при сокращениях радужной оболочки под влиянием луча света. Когда зрачок несколько расширяется, на сетчатку попадает больше света, что и является сигналом для уменьшения диаметра зрачка. Однако, когда он несколько уменьшается, на сетчатку попадает меньше света, что служит сигналом для расширения зрачка. Таким образом возникают колебания. Частота и амплитуда колебаний диаметра зрачка характеризуют систему, контролирующую работу радужной оболочки, которая может быть описана в терминах теории сервомеханизмов.

Когда радужка несколько смыкается, луч частично перекрывается, и тогда сетчатка получает меньше света. Однако это является для радужной оболочки сигналом, чтобы раскрыться. Как только зрачок расширится, сетчатка получит больше света — и тогда радужка начнет закрываться, пока не получит вновь противоположный сигнал. Таким образом, происходят колебания в обе стороны. Измеряя частоту и амплитуду колебаний радужной оболочки, можно многое узнать о контролирующей ее нервной сервосистеме.

Зрачок. Он, разумеется, не имеет структуры. Это — отверстие, образованное радужной оболочкой, через которое свет проходит к хрусталику, а затем к сетчатке уже в качестве изображения. Человеческий зрачок круглый, однако существуют зрачки разнообразной формы, причем круглая форма принадлежит к числу довольно редких. По неизвестной причине глаза животных, ведущих ночной образ жизни, имеют щелевидные зрачки, что особенно явно у кошки.