Біологія. 8 клас. Андерсон
§ 42. Сприйняття світла й аналізування зорової інформації
Деякі люди здатні «змішувати» сенсорні відчуття різного типу. Наприклад, вони сприймають цифри різнокольоровими або відчувають смак слів. Це явище називають синестезією. Це унікальна властивість мозку, яка робить сприйняття світу яскравішим і цікавішим.
Фоторецептори. Фоторецептори бувають двох типів: палички й колбочки. Паличок набагато більше порівняно з колбочками (120 і 6-7 млн відповідно). Колбочки розташовані переважно в центральній частині сітківки, а палички — на периферії. У ділянці сітківки, яка розташована в місці перетину з головною оптичною віссю кришталика, розташовані самі колбочки. Це місце називають жовтою плямою (іл. 169). Тут забезпечується найбільша гострота зору. Тому для того, щоб найкраще розрізнити дрібні деталі, потрібно сфокусувати зображення саме на цю ділянку. У місці виходу з сітківки зорового нерву та кровоносних судин немає фоторецепторів, тому його називають сліпою плямою (іл. 169).
Іл. 169. Розташування жовтої і сліпої плям сітківки
Механізм сприйняття світла. У будові фоторецепторів виокремлюють зовнішній і внутрішній сегменти (іл. 170). Внутрішній сегмент містить ядро, основні органели, а також утворює з нервовими клітинами синапс. Безпосередньо сприйняття світла забезпечують спеціалізовані сполуки — зорові пігменти, вбудовані в мембрани зовнішніх сегментів фоторецепторів. До них входить білкова частина — опсин, із яким сполучена небілкова речовина ретиналь. Саме ретиналь здатен поглинати кванти світла, запускаючи складний каскад біохімічних реакцій. Ного результатом є розвиток на плазматичній мембрані клітини електричного сигналу. Він поширюється до синапсу, де спричинює вивільнення медіатору, який впливає на сполучені нервові клітини. Нейромережі сітківки утворені нейронами багатьох типів і забезпечують початкове аналізування зорової інформації. Його результатом є виникнення нервових імпульсів, які волокнами зорового нерва прямують до головного мозку.
Іл. 170. Будова фоторецепторів
• Підготуйте повідомлення про синестезію як цікавий феномен роботи мозку. Знайдіть тести на виявлення синестезії. Оцініть, чи властива вона й вам?
Фоторецептори здатні адаптуватися до кількості світла, що потрапляє до ока. За денного яскравого освітлення їхня чутливість знижується (це називають світловою адаптацією). Коли ж ми переходимо в затемнене приміщення, спочатку світла недостатньо, і ми майже нічого не бачимо. За деякий час чутливість повертається до початкового рівня — ми знову добре бачимо.
Сприйняття кольорів. Зорові пігменти різних фоторецепторів неоднакові за будовою та функціями. У паличках вони однакові, а зорові пігменти колбочок містять опсини трьох типів. Ці опсини мають максимальну чутливість до світлових хвиль різної частоти, що лежить в основі нашої здатності розрізняти кольори (іл. 171). Пороги збудження паличок є меншими (отже вони більш чутливі) в порівнянні з колбочками, тому саме палички відіграють вирішальне значення у забезпеченні сутінкового зору.
Іл. 171. Максимуми чутливості зорових пігментів паличок (П) і колбочок (К)
• Можна бачити, що пігменти колбочок мають максимальну чутливість у синій (СК), зеленій (ЗК) та червоній (ЧК) частинах спектру видимого світла. Поміркуйте, до світла якого кольору найбільш чутливі палички. А до якого найменш? Який вплив це має на наш сутінковий зір?
Порушення світлосприйняття. Порушення сприйняття світла може бути наслідком нестачі синтезу одного чи кількох зорових пігментів. За нестачі пігментів паличок людина втрачає здатність сприймати світло за умов низького рівня освітлення («куряча сліпота»). Це може бути через низький вміст вітаміну А в їжі, оскільки він є хімічним попередником ретиналю. Нестача кожного з колбочкових пігментів призводить до часткової кольорової сліпоти. Найчастіше трапляється генетично зумовлена втрата зелено- або червоночутливого пігменту — дальтонізм. При втраті двох або всіх колбочкових пігментів спостерігають повну кольорову сліпоту.
Центральна обробка зорової інформації. Зорові нерви прямують під нижньою частиною головного мозку, де зближаються й зазнають часткового перехресту (іл. 172). Поверхню сітківки можна умовно розділити на дві частини: внутрішню, що ближче до носа, та зовнішню, що ближче до вух. Відростки нейронів зовнішньої частини сітківки прямують до півкулі, розміщеної з того самого боку тіла, що й око. Натомість відростки нейронів внутрішньої частини сітківки прямують до протилежної півкулі. Таким чином, обидві півкулі отримують інформацію від обох очей, що має значення для формування цілісної картини світу. Волокна зорового нерва входять до головного мозку й прямують до таламуса, бічні колінчасті ядра якого є головною перемикальною структурою на шляху до кори великих півкуль головного мозку. У цих та деяких інших таламічних ядрах відбувається початкове аналізування зорової інформації, зокрема її фільтрування або посилення, що лежить в основі зорової уваги.
Іл. 172. Шляхи передавання зорової інформації
• Створіть проєкт щодо гігієни зору, розкривши одну або кілька запропонованих тем: «Правильне освітлення для читання й роботи»; «Оптимальна тривалість використання гаджетів»; «Вправи для зняття втоми очей»; «Першочергові дії при потраплянні до очей сторонніх предметів чи опіку»; «Профілактика інфекційних захворювань очей».
Частина зорового збудження надходить до середнього мозку, який забезпечує автоматичні реакції, пов’язані із зоровим сприйняттям — регуляцію діаметра зіниці, узгодження рухів двох очей тощо. Спостерігати зміну діаметра зіниці можна під час проведення лабораторного дослідження (іл. 173).
Від таламуса збудження прямує до потиличних ділянок кори великих півкуль (іл. 172), де здійснюється подальша обробка зорової інформації. Вона багатоетапна: спочатку виділяються прості характеристики, як-от лінії та кути, а далі з них — усе складніші й складніші форми. Виокремлюють дві підсистеми подальшого аналізування зорової інформації. Система «Що» пов’язана зі скроневою корою, де обробляється інформація про об’єкти, їхні форми та кольори. Завдяки їй ми розпізнаємо та можемо назвати знайомі речі. Система «Де» пов’язана з тім’яною корою та відповідає за визначення розташування об’єктів у просторі, їхніх розмірів і рухів відносно нас («зір для рухів»). Далі зорова інформація прямує до асоціативних ділянок кори великих півкуль, де зіставляється з інформацією від інших сенсорних систем для формування цілісної картини оточення.
Цікаво, що збудження в кожному оці має фізіологічний дефект, адже в сліпій плямі немає фоторецепторів і з цієї частини сітківки не надходить інформації. Проте зазвичай ми цього не помічаємо, адже зорова кора добудовує відсутні фрагменти зображень на основі інформації від протилежного ока. Виявити наявність сліпої плями можна під час лабораторного дослідження (іл. 174).
Іл. 173. Зіничний рефлекс — зміни діаметру зіниці залежно від освітлення
• Сформулюйте мету та складіть план лабораторного дослідження. Співпрацюючи з однокласником чи однокласницею, можна спостерігати реакції зіниці на зміни рівня освітлення: увімкни / вимкни додаткове освітлення, затули одне око долонею.
Іл. 174. Виявлення сліпої плями
• Сформулюйте мету та складіть план лабораторного дослідження. Закривши долонею праве око, сфокусуйте зір на хрестику. Наближаючи або віддаляючи зображення, зловіть момент, коли зображення кружечка зникне.
1. Назвіть два типи фоторецепторів. 2. Схарактеризуйте спільне й відмінне в будові рецепторів. 3. Поясніть, як світло перетворюється на нервові імпульси. 4. Які особливості фоторецепторів забезпечують нашу здатність бачити кольори? 5. Опишіть механізм і значення зіничного рефлексу. 6. Поясніть функції зорової кори.
