Биофизика цветного зрения и теория Дж. Хата

Материал из свободной русской энциклопедии «Традиция»
Перейти к: навигация, поиск
Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Цветное зрение
Рис.1 Предполагаемая Хантом восьмугольная симметрия, возможно присутствующая на сетчатке глаза в области за пределами 7-8° от центрального пятна, где статистически плотность палочек достаточна, чтобы полностью окружить каждую из колбочек, доля которых падает к периферии глаза.[1]

Биофизика цветного зрения — исследование процессов восприятия света и цвета глазом с точки зрения физики и биологии, т.е. биофизики.

Зрение, в том числе цветное зрение — вид зрительного ощущения, которое возникает вследствие цепочки процессов взаимодействия света с фоторецепторами сетчатки глаза. В сетчатке глаза происходит первичное взаимодействие со светом, фотоны вызывают изменения в структурах клеток-фоторецепторов и тем самым вызывают генерацию сигналов, которые затем по нейронам передаются в мозг.

История[править]

Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Теории цветового зрения

В результате различных исследований в области зрения по многим направлениям науки: физики, биологии, биохимии получено много различной информации. В частности, проводились исследования: Ретиномоторная реакция фоторецепторов (у млекопитающих отсутствует), флюоресцентная микроскопия сечений живой сетчатки. Опубликовано огромное число исследований в этой области например работы проведённые в лаборатории Р.Е.Марка, и даже чисто теоретические работы Джона А. Медейроса (см. Специфика работы мембраны колбочек, где колбочка гипотетически рассматривается им, как возможный конический волновод в жидкой среде [2]) (предположение гистологически не подтверждно, см. колбочки (сетчатка)). Также существуют работы Джеральда К. Хата[3] основанные на его предположениях, иначе трактующих процессы взаимодействия света с внешними долями мембран фоторецепторов сетчатки глаза.

Современные исследования в области зрительной системы занимаются вопросами изучения работы фоторецепторов сетчатки, нервных клеток глаза и мозга участвующих в генерации нервных сигналов, их дальнейшего прохождения через цепи нейронов и его попадания в мозг. Ведётся работа по созданию атласов прохождения этих сигналов с целью возможности диагностирования, лечения заболеваний зрительной системы. (См. Лаборатория Р.Е.Марка).

Цветное зрение с точки зрения физики[править]

Цветное зрение — вид зрительного ощущения, которое происходит от взаимодействия света с внешними долями мембран фоторецепторов сетчатки глаза. На этих участках сетчатки происходит взаимодействие фотопигментов со светом и первичная обработка возникающих при этом сигналов, приводящей в итоге к формированию цветного зрительного ощущения (у человека или животного).

Предположения Дж. К. Хата[править]

За основу взято утверждение Харта о том, что свет взаимодействует с некой абсорбирующей массой посредством придуманных им оптических антенн.

  • То есть предполагается присутсвие некой пространственной нано-размерности определяющей так и не описанный им механизм взаимодействия фотонов с молекулами пигмента. Т.е. его понятие антенны подразумевает, что все фоторецепторы, относящихся к сетчатке глаза, одинаковы но реагируют на электромагнитные волны различных частот по разному. Он утверждает, что глаз достаточно развит, чтобы однозначно интерпретировать излучение без участия мозга.

Сетчатка, по его предположениям, является подобием некой дифракционной поверхности, расположенной в центральной части сетчатки глаза. Оптическое изображение при этом, кодируются на каждом участке сетчатки глаза в зависимости от интенсивности и фазы поглощенного излучения.

Цветное зрение с точки зрения Трёхкомпонентной гипотезы цветного зрения[править]

Рис.2а. Предположительная схема организации цветного зрения сетчатки цыплёнка.
А. Фоторецептор-колбочка.
Б.1-Б.4 — блок четырёх типов колбочек позволяют различать (дискриминировать) отдельные участки электромагнитного спектра.
Fig.14a Спектры поглощения тканями сетчатки и их интерпретация с точки зрения трёхкомпонентной гипотезы[4]

Трёхкомпонентная теория цветовосприятия исторически основана на многочисленных наивных теориях, предсказательная сила которых была невелика. Даже гениальные предположения учёных прошлого были в основном умозрительны, так как естественные науки прошлого не обладали необходимым инструментарием; не был сформирован понятийный аппарат, невозможно было провести многие критически важные эксперименты. Бурное развитие естественных наук можно отнести начиная с ХIХ столетия, когда специалисты в области биологии, химии и физики сделали огромный прорыв в естественных науках.

В 1966 году впервые при рентгеоскопии среза сетчатки глаза получены изображения фоторецепторов палочек и колбочек и их связей между собой и клетками сетчатки глаза.[5] (см. Лаборатория Р.Е.Марка ). Однако полученные им данные на рентгеноскопии образцов срезов сетчатки глаза приматов не выявили наличия системы трихроматизма цветного зрения — участия трёх колбочек в формировании трёх сигналов (синего, зелёного, красного) при анализе оптического излучения, его преобразовании в нервные импульсы и их последующей передаче в мозг.

Цветное зрение с точки зрения нелинейной теории[править]

Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Нелинейная теория зрения

В 1975 году появилась нелинейная теория зрения советского ученого С. Ременко, предполагающая наличие в глазе человека только двух типов светочувствительных элементов — одного типа палочек и всего одного типа колбочек, содержащих в себе пигменты светочувствительные сразу к нескольким областям спектра, а также нелинейность процессов формирования сигналов цветности. В отличии от всех остальных существующих на сегодня теорий она единственная, которая объясняет механизмы обработки сигналов рецепторами, поддержание баланса белого цвета и моделирует работу глаза в целом.[6] [7] [8] [9]

См. также[править]

Примечания[править]

  1. http://www.ghuth.com/
  2. http://www.conesandcolor.net/home.htm
  3. http://www.ghuth.com/
  4. http://webvision.med.utah.edu/
  5. http://webvision.med.utah.edu/HC.html
  6. С. Ременко, «Цвет и зрение», «Картеа Молдовеняскэ», Кишинёв, 1982 г.
  7. С. Ременко, «Нелинейная модель измерения цвета и уточнение терминов колориметрии», Всеакадемический семинар по проблемам стандартизации и метрологии, Ташкент, 20 — 25 ноября 1986 год, стр 41 — 42.
  8. С. Ременко, «Определение основных понятий в области колориметрии и измерения цветовых параметров излучения», V Всеакадемический семинар по проблемам стандартизации и метрологии Ереван, 16 — 20 ноября 1987 год, стр 58 — 59.
  9. С. Ременко, «Как построить глаз», журнал «Техника Молодёжи», 1981 год,№ 7, стр. 21 — 25.