Часть I. Эволюция зрительной системы

мембранного напряжения бывает различным, импульсы вдоль аксона подчиняются закону «всё или ничего». Для этого внутри нейрона аналоговый сигнал (постепенные изменения мембранного напряжения) преобразуется в цифровой (импульсы, или спайки, вдоль аксона). Это преобразование очень похоже на работу аналого-цифрового преобразователя в электронике — например, когда ПЗС-матрица цифровой камеры превращает зрительное изображение в последовательность цифровых битов. В синапсе этот импульсный, или цифровой, сигнал снова преобразуется в отклонение мембранного потенциала (аналоговый сигнал).

Синапс — специализированная область, где два нейрона очень близко подходят друг к другу. В синапсе первая клетка (пресинаптический нейрон) выделяет химическое вещество — нейромедиатор — в количестве, пропорциональном числу потенциалов действия. В мембране постсинаптического нейрона есть рецепторные молекулы, которые связывают этот нейромедиатор и открывают ворота ионных каналов, что изменяет мембранное напряжение постсинаптической клетки. У большинства нейронов много синапсов, поэтому все изменения мембранного напряжения суммируются и создают новое мембранное напряжение постсинаптического нейрона, которое определяет частоту его потенциалов действия и количество нейромедиатора, выделяемого на третий нейрон. Процесс продолжается, и синапс по сути выполняет математическую операцию над передаваемой информацией: одни синапсы просто складывают сигналы, другие определяют их частоту, третьи интегрируют и так далее. Таким образом, наши синапсы работают как отдельные процессоры, а характер обработки определяется и веществом, служащим нейромедиатором в данном синапсе, и молекулой его рецептора. Вместе они определяют тип обработки в каждом синапсе. Учитывая, что в нашем мозге около 100 миллиардов нейронов и у каждого может быть тысяча синапсов, мозг равноценен массивно-параллельному компьютеру из 100 миллиардов процессоров [1].

Какое же отношение всё это имеет к фоторецепторам? Палочки и колбочки — клетки зрительной системы, создающие первое изменение мембранного потенциала, которые затем передают эту информацию следующим клеткам через свой синапс. ПЭС регенерирует зрительный пигмент, позволяя фоторецепторам работать снова и снова.

Слепое пятно

В каждом глазу есть особое место, где нет никаких фоторецепторов. Здесь из глаза выходит зрительный нерв и входят и выходят кровеносные сосуды, питающие сетчатку. Эта область называется диском зрительного нерва, или слепым пятном, потому что в ней мы ничего не видим. Она расположена на несколько миллиметров носовее фовеа и поэтому для каждого глаза приходится на противоположную сторону поля зрения.

Центр диска зрительного нерва находится примерно в 4–5 мм от фовеа, а его диаметр обычно около 1,5–2 мм. Он не является правильным кругом, и его форма несколько различается у разных людей. Диск необходим для нашего высокоточного зрения: через этот «порт» поступает кровь, питающая метаболически активную сетчатку, и уходит из глаза информация. Но в этой области мы не видим света. Почему же мы не замечаем этого отсутствия зрения [1, 2]?

Во-первых, у нас бинокулярное зрение: каждый глаз передаёт информацию об одной и той же зрительной сцене, но с немного другой точки. Это, конечно, позволяет определять расстояние до разных предметов, но также позволяет восполнить полную картину сцены, если её часть отсутствует в одном глазу.

Во-вторых, даже когда мы смотрим на сцену одним глазом, зрительный центр мозга восполняет недостающую информацию. Поэтому, когда у нас нет информации