История зрения: путь от светочувствительности до глаза - Вадим Бондарь

Если вы, как и я, увлечены бегом, то представляете, как неудобно без опыта бежать в сумерках, особенно в лесу или в поле. В лесу дороги неровные, есть ямы, лужи, корни деревьев, вы можете наткнуться на ветку, споткнуться и упасть. В общем, бегать ночью в лесу – не самая лучшая затея. Однако бег – это удовольствие, а в удовольствии сложно себе отказывать, и тут на помощь приходит темновая адаптация.

Что это такое? Это способность зрения адаптироваться к сумеркам настолько, чтобы можно было пользоваться зрением при низком освещении. Темновая адаптация наступает не сразу, а через несколько минут после того, как вы оказываетесь в темноте, потом постепенно повышается и достигает максимума через 30 минут. Условие для ее возникновения – нахождение в сумерках. Чем меньше света, тем выше ее уровень.

Темновая адаптация запускается благодаря тому, что включается палочковое зрение. В сетчатке, как мы помним, есть два типа клеток, чувствительных к свету: колбочки и палочки. Колбочки (мы обсуждали это в главе, посвященной строению глаза) помогают видеть четко и воспринимать цвета. Нет четкости без различия цвета, это связанные функции. Колбочка, как и палочка, – это клетка-фоторецептор, генерирующий импульс при попадании на него света. Благодаря тому, что существуют разные фотопигменты, разные колбочки максимально чувствительны к разным цветам.

У большинства людей три типа колбочек соответствуют трем типам фоторецепторных пигментов-протеинов (почему у большинства, а не у всех, смотрите в главе об ахроматопсии и людях, видящих больше оттенков, чем другие, стр. 132). Различное сочетание возбуждений разных типов колбочек дает нам представление об оттенках. Колбочки сконцентрированы в центральной части сетчатки, они помогают очень четко видеть и различать цвета. У этих клеток есть недостатки: они отсутствуют на периферии сетчатки, поэтому мы нечетко видим периферическим зрением. (Проверьте это прямо сейчас, попробуйте продолжать читать книгу боковым зрением.) И второй недостаток – они не работают в сумерках, когда темно, мы не различаем цвета. Отсюда пошло выражение «ночью все кошки серы».

В сумерках включаются палочки. Они нуждаются в очень низкой интенсивности света. Но совсем без света зрение не может работать никак. Возвращаясь к теме пробежки по лесу, можно сказать, что достаточно света луны или отражения света города от облаков. Примерно через двадцать минут темновой адаптации зрение в сумерках значительно улучшается, появляется возможность видеть объекты. Для меня это определяющий фактор, когда я бегу через лес. Если пробежка ночная, глаза адаптируются к низкой освещенности улиц сельской дороги на краю района. Когда я бегу из города в сторону леса, адаптация становится лучше – чем дальше от города и ближе к лесу, тем ниже уровень освещенности. Полной адаптации мои глаза достигают, когда я уже бегу по лесу, дорога 3 км – это примерно 18 минут медленным темпом. Темновая адаптация позволяет видеть почти всё. Достаточно света луны или его отражения от облаков, чтобы видеть объекты, расположенные на любом расстоянии, без хорошего освещения. Спустя двадцать минут нахождения в лесу мое зрение полностью готово для ночного бега, на обратном пути я ориентируюсь значительно лучше.

Чтобы достигнуть темновой адаптации, какое-то время нужно находиться в темноте. Она легко нарушается любым ярким светом, поэтому после длительного нахождения в темноте он мучительно ослепляет, это ее недостатки.

Многие коллеги-бегуны используют налобные фонари для бега ночью. С ним темновая адаптация не достигается, однако есть другие преимущества. Можно резко вбегать в темный лес с ярко освещенной улицы и при этом чувствовать себя хорошо. Фонарь обозначает человека для других участников движения. Однако в лесу с фонарем видно только в той части, где он светит, и совершенно невозможно охватить всю картину ночного леса, как это позволяет видение с темновой адаптацией.

Получается, если нужно срочно удалиться в темноту и что-то там быстро увидеть, лучше использовать фонарь. Если вы будете находиться в темноте долго и вам необходимо иметь полное представление о том, что вокруг, лучше прибегнуть к темновой адаптации.

В естественных условиях ночь сменяет день медленно – понятно, почему эволюция не сделала процесс адаптации мгновенным. Слишком мало времени существует электрическое освещение. Темновая адаптация может быть разной у разных людей. При некоторых заболеваниях сетчатки, и при высокой миопии (иначе близорукость) в зрелом возрасте, темновая адаптация может быть ниже. Это стоит учитывать.

Медленный процесс возникновения темновой адаптации связан с восстановлением родопсина в палочках. Родопсин – рецепторный белок, очень чувствительный к свету. В ответ на свет он запускает каскад реакций, которые реализуются в нервном сигнале, идущем от фоторецептора-палочки.

Родопсин сконцентрирован в отдельных дисковидных сегментах палочек, обращенных наружу. В условиях избыточной освещенности он засвечивается, происходит его изомеризация – у него изменяется структура. На восстановление всего количества родопсина в колбочке глаза человека необходимо около 30 минут.

В одном эксперименте было показано, что время темновой адаптации совпадает со временем восстановления родопсина и зависит от освещенности, предшествующей темновой адаптации. Однако ее глубина связана не только с восстановлением родопсина, но и с межклеточной регуляцией, подавлением одних клеток и включением других.

Белок родопсин связан с молекулой 11-цис-ретиналя – формой витамина А.

Неспособность к темновой адаптации наблюдается при дефиците витамина А, но он должен быть выраженным. В настоящее время встречается в странах Африки, где по-прежнему служит частой причиной слепоты у детей, которую можно было бы предотвратить. Витамин А содержится в зеленых, красных и желтых овощах. Кроме неспособности к темновой адаптации дефицит витамина А ведет к нарушению увлажнения глаза, что тоже опасно для зрения.

Мнение, что морковь полезна для зрения, относится только к той редкой ситуации, когда присутствует дефицит витамина А, однако в обывательских кругах морковь – общепризнанное средство от всех глазных болезней. В большинстве случаев она никак не влияет на зрение и специально есть ее не надо.