Человеческий глаз способен различать мельчайшие детали, что позволяет нам читать мелкий шрифт, узнавать лица на расстоянии и замечать особенности природы. Ученые давно спорят о том, как устроено такое острое зрение на клеточном уровне и как мозг и глаза взаимодействуют, чтобы обеспечить его.
Исследование, проведенное в Университете Алабамы в Бирмингеме, дает четкие ответы на вопросы, которые могут повлиять на будущее офтальмологии и коррекции зрения. Статья, опубликованная в Nature Communications, напрямую указывает на сетчатку как источник зрения с высоким разрешением у человека и демонстрирует, как глаз посылает точные визуальные сигналы в мозг.
Исследование, проведенное под руководством Лоуренса Синчича, показало, что самое острое зрение человека обеспечивается сигналами, поступающими от отдельных колбочковых фоторецепторов. Эти светочувствительные клетки, расположенные в сетчатке глаза, очень маленькие и сосредоточены в центральной ямке, которая является основным центром зрения. Индивидуальные сигналы из центральной ямки передаются по специальному зрительному пути в мозге, который отвечает за сохранение визуальных деталей.
«Люди думали, что этот результат уже не подлежит сомнению, поэтому он может показаться кому-то неожиданным, — говорит Синчич, профессор кафедры оптометрии и науки о зрении Университета Алабамы в Бирмингеме. — Многие анатомические исследования предполагали, что сигналы от одной колбочковой клетки могут передаваться в мозг по своего рода отдельной линии. Но были и основания полагать, что эти сигналы смешиваются с сигналами от соседних клеток, что снижает нашу способность различать мелкие детали».
Предыдущие физиологические исследования показали, что нейроны, участвующие в этом процессе, собирают сигналы от множества колбочек. Это не согласуется с анатомическими данными и исследованиями восприятия, которые выявили явление, называемое сверхвысокой остротой зрения, когда люди могут различать детали, размер которых меньше размера отдельных светочувствительных клеток в глазу.
«Все это создавало настоящую головоломку, — говорит Синчич. — После коррекции зрения острота зрения зависит от сетчатки, мозга или от того и другого вместе?»
Исследование показало, что при оптимальной коррекции зрения зрительные сигналы, поступающие в мозг, соответствуют расстоянию между отдельными колбочками сетчатки. Другими словами, сетчатка может передавать пространственно точную информацию, ограниченную только физическим расположением колбочек, и мозг способен ее использовать.
Полученные данные помогают объединить результаты многолетних анатомических, физиологических и перцептивных исследований, чтобы прояснить механизм, который в конечном счете ограничивает остроту зрения человека. Для оптометристов полученные результаты подтверждают важность обеспечения наилучшей оптической коррекции. Согласно исследованию, зрительный тракт, начинающийся в сетчатке, всегда готов передавать информацию, соответствующую расстоянию между колбочками.
«Именно благодаря этой способности сетчатки у пациентов наступает момент, когда они восклицают: «О-о-о!», когда им впервые надевают хорошие очки, — говорит Синчич. — Их мозг еще не адаптировался к плохому зрению, и вдруг они начинают четко видеть мелкие детали».
Это открытие углубляет научные представления о том, как работает зрительное восприятие, и подтверждает роль сетчатки в обеспечении высокого разрешения зрения у человека.
[Фото: xb100 / Freepik.com]