Как глаза различают мельчайшие детали: что показало исследование

Человеческий глаз умеет различать очень мелкие детали — читать крошечный шрифт, узнавать лица на расстоянии и замечать тонкости в природе. Ученые долго спорили, какие механизмы на клеточном уровне и в мозге обеспечивают такую точность.

Исследование Университета Алабамы в Бирмингеме даёт прямые ответы и может повлиять на подходы в офтальмологии и коррекции зрения.

Статья группы, опубликованная в Nature Communications, указывает на сетчатку как источник высокого разрешения и показывает, как глаз шлёт детализированные визуальные сигналы в мозг. Подробно обзор доступен на сайте UAB.

Под руководством Лоуренса Синчича исследователи обнаружили: за самое острое зрение отвечают сигналы отдельных колбочковых фоторецепторов. Эти светочувствительные клетки сосредоточены в центральной ямке сетчатки и передают индивидуальные сигналы по специализированному зрительному пути в мозг, что сохраняет визуальные детали.

«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».

Ранее физиологические работы указывали, что нейроны суммируют сигналы от множества колбочек — вывод, не согласующийся с анатомией и перцептивными наблюдениями.

Эти последние исследования описывают явление сверхвысокой остроты зрения, когда люди различают элементы меньшие по размеру, чем отдельная колбочка.

«Все это создавало настоящую головоломку, — говорит Синчич. — После коррекции зрения острота зрения зависит от сетчатки, мозга или от того и другого вместе?»

Учёные показали: при оптимальной оптической коррекции зрительные сигналы, приходящие в мозг, соответствуют расстоянию между отдельными колбочками. Иначе говоря, сетчатка способна передавать пространственно точную информацию, ограниченную лишь физическим расположением колбочек, и мозг умеет её использовать.

Полученные данные связывают воедино результаты многолетних анатомических, физиологических и перцептивных исследований и проясняют, что в конечном счёте ограничивает остроту зрения. Для оптометристов это подтверждение важности обеспечения наилучшей оптической коррекции: зрительный тракт, начинающийся в сетчатке, 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».

Открытие углубляет понимание зрительного восприятия и подтверждает ключевую роль сетчатки в формировании высокого разрешения зрения человека.

[Фото: xb100 / Freepik.com]