Иванов-Петров Александр (ivanov_petrov) wrote,
Иванов-Петров Александр
ivanov_petrov

Эта пакость - глаз...

Выяснилось, что удивительно многим мешает глаз. У млекопитающих и человека глаз устроен так, что нервы ближе к источнику света, чем светочувствительный слой, и потому в конструкции всякие штуки вроде слепого пятна, а изображение не очень резкое, не столь резкое, как могло бы быть. Эта нерациональность отчего-то кажется непростительной, аппендикс не мешает, зуб мудрости нагло болит, но не мешает, а глаз - очень мешает.

Растерянный этим обстоятельством, я записал ассоциации, которые у меня возникли. К сожалению, я довольно плохо знаю физиологию зрения, но все же представляю, сколько там еще неизученного, так что даже скромная попытка сказать нечто почти общеизвестное может невольно выйти за пределы познанного.

Все рассуждения о том, почему же именно такое строение глаза - глупость, основаны на аналогии глаза и фотоаппарата.
Пожалуй, можно сказать очень осторожно, что есть еще странно и нелогично устроенная деталь. Вот ноги. Ясно, что это опоры, есть отчетливые инженерные соображения о строении опор, ноги должны устойчиво стоять. Ноги же - вот глупость! - они же движутся, более того - гнутся! Причем всего в одну сторону, хотя понятно, что если уж желать гибкости, то по всем направлениям, а если делать устойчиовсть - то надо, чтобы они были неподвижны.

То есть сравнивать глаз и фотоаппарат столь же умно, как ноги и опоры Эйфелевой башни. Какие-то вещи таким сравнением удастся поймать - строение Эйфелевой башни находит аналогию в устройстве кости, в ажурном плетении ребер жесткости. Но в целом ноги служит много чему, это не только опора, и потому лобовое сравнение весьма недостаточно. Про глаз тоже не стоит торопиться и говорить, что он - фотоаппарат.

В какой-то связи мне вспомнились четыре темы. 1) развитие глаза Я не очень хорошо это помню, но дело обстоит примерно так. Существует план строения живого существа, который заколадывается очень рано в эмбриональном развитии. Каждая небольшая деталь "начального плана" связана наследственными корреляцими с другими, позднейшими деталями. Скажу очень грубо и упрощенно: дело обстоит не так, что в генах записан план всей постройки. Совершенно иначе: постройка идет сама по себе, а где встрпечаются выборы, развилки возможного - на нужный путь переключают гены (ну, или опять же не гены, но сейчас не об этом). То есть самые первые элементы развития запускают всю дальнейшую программу построения тела. Если эти начальные кирпичики-этапы убрать или изменить, произойти может что угодно. Развитие глаза повязано на начальный этап сворачивания нервной трубки, это самое-самое начало, еще до всего - и всё от этого зависит. Там получилось так, что светочувствительные элементы обращены внутрь тела, а не наружу. Обычно говорится, что это произошло у ланцетника, а он маленький и прозрачный, ему все равно, но у него зарепилось и с тех пор у всех хордовых вот так. Мне это объяснение не представляется убедительным (например, потому, что ланцетник - просто дожившее примитивное хордовое, отчего надо и всех прочих по нему представлять вплоть до детали прозрачности - не знаю, думаю, потому, что нет данных). Это не очень хорошее объяснение, но все остальные наталкиваются на нехватку данных и совсем уж безудержное фантазирование. Так что можно считать - по каким-то причинам у первых хордовых "схватилось" определенное устройство, а потом столько всего сверху оказалось зависимым.. Это как самая основа фундамента в полностью построенном здании - весьма рискованно переделывать, разобрать-то нельзя. Итак, самое ходовое объяснение - что огромная и крайне важная система корреляций, которая обеспечивает все развитие хордовых, включает в себя инверсию глаза относительно света, изменить это нельзя и последующие модификации цустройства работали с определенной готовой схемой, пытаясь сделать ее функциональной - и, в общем, видим мы очень неплохо. Знаменитая острота зрения орла достигается таким же по устройству глазм - то есть вообще все самое зоркое, что мы можем представить, сделано на этой основе, так что она позволяет очень многое и мнение о ее нерациональности основано на сравнении с определенным техническим устройством. Иначе говоря, мы не знаем, мог бы глаз видеть лучше, если бы не было инверсии сетчатки.

2) действие света на кровь. Тема очень трудная, найдено множество эффектов - от изменения процента форменных элементов крови под действием света до странного физиологического действия побывавшей под светом крови, но в точности механизмы воздействия пока не известны, можно лишь сказать, что они есть. В человеке примерно 6-7 литров крови. Эта кровь находится в темноте - под кожей, во внутренних органах. Но днем вся кровь человека проходит через участок, где она освещена: через глаза. Днем кровь выходит на свет. В глазу кровь течет медленно. Скорость движения крови в капиллярах примерно 0.5-0.8 мм в секунду. Диаметр глаза 25 мм. В глазных капиллярах кровь течет относительно быстро, кровь проходит глаз примерно за 2 секунды. Вся кровь проходит через тело за 27 ударов сердца (систол) (ну, не совсем так - есть кровяные депо, скорость движения крови в разных частях сосудов разная, это всё очень приближенные количества). Полный оборот крови у человека происходит примерно за 20-22 секунды. Тем самым, если очень приближенно: каждые 20 секунд вся кровь человека проходит в том числе и через глаза, где она подвергается действию света на протяжении нескольких секунд.
Это факты, но не известно, какое у этих фактов значение. В точности действие света на кровь пока не изучено. Данные по животным: очень противоречивые, резких эффектов от световой депривации не обнаружено, но вроде бы падает активность - в том числе и пищевая. Грубо говоря, вопреки мифам, при жизни в темноте реже спариваются и меньше едят. Падают все активностные показатели - например, скорость регенерации. Можно сказать, что жизнь в темноте точно не такая же, как жизнь на свету, но как именно влияет темнота на организм, сказать сложно. По крайней мере я не знаю, такое ощущение, что тема мутная и толком не изучена, если говорить о конкретной физиологии.

3) Потребности глаза в кислороде Зрение завязано на потребности глаза в кислороде, зрение - весьма затратный процесс. Сетчатка крайне чувствительна к количеству кислорода и очень нуждается в притоке крови. Можно вспомнить, что мозг забирает примерно 20% всей крови - и этот сравнительно небольшой орган берет очень существенную часть энергии. Говоря метафорически, думать - это не мешки ворочать, мешки-то не в пример легче. И глаза, зрение - это такая особенная операция, которая еще более затратна, чем "средняя по мозгу". Сетчатка глаза берет кислорода относительно больше, чем кусочек мозга такого же размера. Тем самым можно предполагать, что в зрении самая главная операция - это не подведение света к светочувствительным элементам, а чтобы эти элементы и нервы вокруг них не померли. Глаз очень функционален и очень похож на фотоаппарат, но фотоаппарат мертвый и при поломке его несут в мастерскую или выбрасывают. А глаз - живой. Чтобы при такой "функциональной нагрузке", будучи похожим на механизм, он все же жил, самой главной функцией становится обеспечение его выживания, не так поэтически говоря - подведение крови к элементам глаза. И потому там нервные стволы перевиты с кровеносными сосудами, и они лежат как можно ближе друг к другу. От сосудов освобождена область желтого пятна, которой мы видим очень хорошо, и там возникают специфические болезни, связанные с кислородной депривацией, хотя деталей я не помню. Эти болезни - именно в связи с нагрузкой этой области глаза, которая занимает всего 1% от всей поверхности сетчатки. Подробно об обеспечении глаза кислородом http://shkrobius.livejournal.com/143323.html Там объясняется, что "проблема слепого пятна" - не проблема "дырки для нерва", это проблема отношения глаза и крови, кислорода. Говорится, отчего головоногие могут решать проблему иначе - у них кислород доставляется экстраклеточно, вне кровяного русла, не говоря что переносчики крови иные. То есть существует закономерная связка - инверсия сетчатки есть в глазу хордовых и у них кровь такая-то и вот так переносит кислород, а у головоногих нет инверсии и кровь другая и иные игры с кислородом. Можно предположить, что это не просто так и что хордовые платят за свое устройство крови вот таким вот глазом. Тяжелая ли это плата? опять же, есть лишь аналогии с техникой и "я бы сделал глаз по-другому". В реальности трудно сказать, насколько бы мы лучше видели, если б глаз не был инвертирован.
То, что у нас хорошо видит всего 1% глаза (желтое пятно, на деле там еще меньше - что-то вроде 0.4 %), весьма интересное обстоятельство, если посмотреть, что такое зрение - то есть проследить, что происходит в мозге.

4) Устройство мозга в зрительной коре. Чтобы рассуждать о том, что из-за расположения кровеносных сосудов у нас падает резкость зрительного восприятия, надо помнить, что восприятие - это не про глаз, а про целый организм, в особенности мозг. То есть все предшествующие рассуждения заканчивались там, где зрение по сути едва начинается. И каждый раз идет рефрен - а если б неинвертирвоанный глаз, то... Например, мы бы видели немного резче. Не на порядки и не в разы, на сколько-то процентов. За счет того, что колбочки с палочками были б развернуты к свету, и не лежали б между ними и светом "провода" нервного слоя.
Мы видим мозгом, а не глазом. Любые рассуждения о точности измерения имеют смысл, если знать, что потом делается с этой точностью - и не надо тогда говорить о двухстах знаках после запятой, коли рубим колуном. Так вот, там многоканальность восприятия, информация от светочувствительных элементов сливается и разливается на многих слоях "переключателей". В зрительной коре слоев - главных - шесть, в каждом различают еще несколько. Каждый слой - сеть элементов, если совсем грубо - на вход такой сети поступают "кабели" от предыдущего слоя, сеть их неким образом объединяет или разделяет и выдает иное число "кабелей" к новому слою.
Возникают т.н. сенсорные воронки. Первая из них: в сетчатке глаза 130 млн. фоторецепторов, а ганглиев, которые принимают от них сигнал, в 100 раз меньше. Дальше, после зрительной хиазмы, в проекционной области мозга много слоев, в каждом из которых происходит нечто подобное. Правда, воронки чередуются - на следующем уровне число воспринимающих ганглиев будет в 100 раз больше, чем число исходных. После 130 млн. фоторецепторов - в первом слое проекционной коры 1.250.000 ганглиев. Говоря проще - идет последовательная редукция информации о точном размещении сигнала относительно места на сетчатке, и одновременно "аналитическая" обработка с выделением специальных признаков. Чередуются слои, где информация в 100 раз редуцируется, и те слои, где она "дифференцируется" и становится в 100 раз подробнее - но не за счет воспринятого ранее. Напомню, таких воронок минимум 6, по числу главных слоев, а если отследить по устройству каждого слоя - там чуть не 36 таких воронок. Итак, если считать, что единицей обработки информации служит нервная клетка - ганглий - и брать по минимуму всего 6 слоев, при чередовании воронок получится, что в 1000000 раз идет редукция. Три редукции, каждая - стократная. Это, разумеется, не то что грубый подсчет, а совершенно топорный, но общее представление дает.
Следовательно, разговор о том, что из-за расположения сосудов и нервов поверх слоя сетчатки несколько уменьшается резкость изображения, не учитывает, что вся последующая обработка связана с редукцией зрительной информации. Фотоаппарат напоминает лишь область сетчатки, а дальше творится совсем другое - распознавание образов. Как именно оно происходит - сказать трудно, но там огромную роль играют конструкционные процессы. По некоторым признакам изображение достраивается, конструируется в мозгу, а вовсе не берется из внешней среды. Достаточно сказать, что человек с 60 фотоэлементами (таков предел его зрения) способен управлять автомобилем. Говоря иначе (и тоже метафорически): резкость, с которой мы наблюдаем мир, создается не органом зрения в первую очередь, а органом восприятия - мозгом, мы видим то, что создается, синтезируется в мозгу как зрительный образ. Видит не глаз, а мозг - и неплохо видит.
Может быть, можно сказать даже так: мозг видит лучше, чем глаз. Если б мы могли напрямую "увидеть" то, что видит наш глаз, мы бы не порадовались - он видит немногое и весьма смутно. Замечательная картина, которую мы видим, создается мозгом. Это не значит, что видимое субъективно. Просто тот орган, который вносит большой вклад в видимую картину, называется "мозг". Еще точнее: человек видит, а не его глаз.

(Приношу извинения, если допустил грубые ошибки. Кто хорошо знает тему, поправьте, пожалуйста)
Tags: biology4, science4
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 144 comments
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →