Все люди в какой-то степени — дальтоники. Определенный цвет может быть образован смешением множества лучей светового спектра, которые человеческий глаз не способен различать, так как информация о цвете воспринимается посредством только трех сигналов относительной силы от клеток, чувствительных к красной, зеленой и синей частям спектра. Трех так называемых «основных» цветов оказывается достаточно, чтобы воспроизвести любой оттенок, — свойство, известное под названием трехцветности.
Роговица, прозрачный роговой слой, покрывающий глазное яблоко, строит вместе с хрусталиком глаза изображение внешних объектов на сетчатке — внутренней поверхности глаза. Таким образом, глаз в некоторых отношениях похож на фотоаппарат, в котором тоже есть линза (хрусталик), экран (сетчатка) для построения изображения. Хрусталик тоже позволяет наводить изображение на резкость. Однако в фотоаппарате все поступающие световые лучи собирает линза, а в глазу фокусировка производится за счет кривизны поверхности и лишь незначительную роль в этом играет хрусталик. Правда, тот факт, что хрусталик способен быстро изменять кривизну поверхности при построении резкого изображения разноудаленных объектов, придает глазу гибкость фокусировки, недоступную для фотоаппарата, в котором приходится перемещать линзу. Построить на пленке изображение, в котором близкие и далекие объекты выглядели бы одинаково резкими, чрезвычайно сложно.
Сходство глаза с фотоаппаратом кончается с момента воздействия света на сетчатку. В сетчатке имеются специальные клетки, палочки и колбочки, которые поглощают свет и преобразуют его в электрические сигналы, а те в свою очередь вызывают изменения в длинной цепи клеток, ведущих к коре, или внешней оболочке головного мозга. Сетчатка содержит несколько видов нервных клеток, которые частично анализируют информацию, полученную от палочек и колбочек, прежде чем передать ее в мозг.
Зрение человека при тусклом освещении зависит от палочек, а зрение при обычном дневном освещении и определении цветов зависит от колбочек. Обычно в глазу есть три вида колбочек, и колбочки каждого вида содержат свой особый пигмент. Каждый пигмент поглощает лучи определенной части спектра в большей степени, чем другие. Так, один пигмент поглощает больше синих лучей, другой — зеленых, третий — красных. Но колбочки каждого вида поглощают в известной мере все лучи спектра и посылают электрический сигнал. Как показано на рисунке 1, особенно велико наложение кривых поглощения красных и зеленых лучей. Красночувствительная колбочка, скажем, может реагировать на слабый красный свет так же, как на яркие лучи, исходящие из зеленой области спектра.
|
|
| Рис. 1. Реакции колбочек на цвет |
Реакции колбочек трех видов позволяют нам судить о цвете светового потока. В сетчатке имеется более шести миллионов колбочек - каждая толщиной две тысячных миллиметра. Кривые поглощения пигментов колбочек каждого вида захватывают широкие участки и пересекаются друг с другом. Коротковолновые синие лучи вызывают сильную реакцию — электрический сигнал другим клеткам — в синих колбочках, но слабую или никакой реакции в колбочках двух других видов. Зеленые (cредневолновые) или красные (длинноволновые) лучи вызывают значительную реакцию в зеленых и красных колбочках, но самая сильная реакция на зеленые лучи возникает в зеленых колбочках, а на красные — в красных колбочках.
Если мозг чувствителен к цвету, ему необходим механизм, который сравнивал бы сигналы, посылаемые колбочками трех разновидностей. На пути к мозгу сигналы должны через промежуточные стадии поступить в нервные узлы - ганглии, которые обеспечивают окончательный выход из сетчатки. Колбочки при помощи сложных соединений связаны с ганглиями. Ганглий определенного вида, называемый «противоположным», может получить «возбуждающие» сигналы от колбочки одного вида — сигналы, которые, будучи однородными, заставят ганглий передать сигнал мозгу. Но ганглий может и «выключиться», если одновременно примет «запрещающие» сигналы от колбочек другого вида. Рисунки на следующей странице показывают, как противоположные ганглии обрабатывают информацию, поступающую от колбочек.
Другие ганглии называются «непротивоположными»; они принимают возбуждающие сигналы, например, и от красночувствительных, и от зеленочувствительных колбочек. Таким образом, эти клетки передают скорее не цвет, а яркость светового потока.
Палочки существуют только одного вида, и они наиболее чувствительны к сине-зеленым лучам. Вот почему в сумерки, когда действуют одни палочки, мы не в состоянии различать цвета, а объекты, которые при дневном свете выглядят синими, кажутся нам ярче объектов, которые при дневном свете выглядят красными.
Синечувствительные колбочки несут мало информации о яркости света, хотя их роль в восприятии цветности важна. Их сигналы поступают только к противоположным ганглиям. Можно поставить опыт: утомить красно- и зеленочувствительные колбочки воздействием желтого света, возбуждающего и те и другие клетки. Тогда наблюдатель станет полностью зависимым от синих колбочек и ему трудно будет определить мелкие детали или заметить мерцание раздражающего света.
При рассмотрении очень мелких деталей или при тусклом свете зрение нормального человека сходно со зрением дальтоника, у которого совершенно отсутствуют синие колбочки. Поэтому в цветных рисунках нет смысла использовать тонкие синие линии: их трудно отличить от черных.
Во многом это объясняется тем фактом, что синечувствительных колбочек почти нет в ямке — самой чувствительной во всех других отношениях области сетчатки, соответствующей зрительной оси. Мы особенно нечувствительны к мелким или бледным синим деталям, когда смотрим непосредственно на них.
Глаз регулирует входящий световой поток, меняя размер отверстия радужной оболочки. Но более важной переменной величиной является чувствительность колбочек и палочек. Свет должен преодолеть всю толщу сетчатки прежде чем дойдет до этих чувствительных клеток, которые образуют воспринимающий изображение «экран» на задней стенке глаза. Палочки начинают действовать, когда сила света, падающего на глаз, мала. При своей высокой чувствительности они все же не могут обеспечить разграничение цветов, и эта роль отводится колбочкам. Информация о силе и длинах волн световых лучей, полученная палочками и колбочками, сортируется в сетчатке, и сигналы идут через зрительные нервы по каналам, ведущим к нервным клеткам в задней части головного мозга, для окончательного анализа. Перекрест зрительных нервов передает сигналы от каждого глаза обеим долям головного мозга.
Ганглии (обозначенные буквами А, В и С) на рисунке 2 получают сигналы от колбочек (помеченных как красно-, зелено- и синечувствительные) и посылают свои сигналы в мозг. Сигналы изображены в виде шариков, падающих по каналам. Некоторые клетки (В и С) сравнивают сигналы от колбочек двух видов и срабатывают или включаются, что показано закрытием клапана. Для ясности на рисунке каждая колбочка реагирует или не реагирует на падающий свет; на самом деле каждая колбочка может посылать сильные или слабые сигналы. Существует множество других схем соединения колбочек с ганглиями, которые влияют на информацию, поступающую в мозг.
 |
 |
 |
 |
| Когда никакой свет не действует на колбочки, сигналы не поступают в ганглии, изображенные как утолщения. | Когда синие лучи попадают в колбочки, синечувствительные колбочки посылают сигнал, и ганглий передает его дальше. | При воздействии красных лучей сигналы поступают в клетки А и В, которые не получают запрещающего сигнала. Обе клетки передают сигналы дальше. | Белый свет приводит в действие колбочки всех трех видов, но только клетка А передает информацию, воспринятую и красными и зелеными колбочками. |
| Рис. 2. Сигналы поступающие в мозг человека | |||
По материалам книги: Джон Хеджкоу. Искусство цветной фотографии. Издательство «Планета», 1988