Глаз и мозг. Психология зрительного восприятия - [8]

Весьма вероятно, что фоторецепторы скрывались в углублениях, потому что там они оказывались защищенными от яркого света, который уменьшал их способность улавливать движущуюся тень, предупреждающую о приближении опасности. Миллионы лет спустя по той же самой причине древние греческие астрономы выкапывали глубокие ямы в земле, откуда они могли наблюдать звезды в дневное время.

Простейшим глазным орбитам угрожала опасность попадания в них чужеродных частиц, мешающих восприятию света. Чтобы защитить их от опасности, над глазными орбитами развилась прозрачная защитная мембрана. Когда при мутационных изменениях эта мембрана стала тоньше в центре, она превратилась в примитивную линзу. Первые линзы обеспечивали только увеличение интенсивности света, однако позже они начинают успешно создавать изображение предметов. Древний тип глаза сохранился у одного вида моллюсков. Одно из живущих созданий — Nautilus — имеет еще более примитивный глаз без линзы, но с отверстием величиной с булавочную головку, с помощью которого он создает изображения. Внутренность глаза Nautilus’a омывается морем, в котором он живет, в то время как глаз с линзой заполнен специально вырабатываемой жидкостью, заменяющей морскую воду. Человеческие слезы — это видоизмененная вода первобытного океана, в котором находился первый глаз (рис. 3, 1).

Рис. 3, 1.Различные примитивные глаза и глаз позвоночных. Все эти глаза имеют один и тот же общий план, в каждом из них есть линза, образующая изображение на мозаике светочувствительных рецепторов.

В этой книге нас интересует человеческий глаз и то, как мы воспринимаем мир. Наши глаза представляют собор типичные глаза позвоночных, и они не самые сложные и не самые высоко организованные, хотя человеческий мозг — наиболее совершенный в животном мире. Сложно организованные глаза часто бывают при простом мозге — мы находим глаза невероятной сложности у представителей допозвоночных, обладающих крошечным мозгом. Сложные фасеточные глаза членистоногих (включая насекомых) содержат не одну линзу с сетчаткой, состоящей из многих тысяч или миллионов рецепторов, а большое число линз, в каждой из которых имеется один-единственный рецепторный элемент. Наиболее древние из всех известных ископаемых глаз принадлежат трилобитам (ископаемым членистоногим), которые жили 500 000 00 лет тому назад; эти наиболее ранние из сохранившихся ископаемых были обнаружены в каменных породах Кембрийского периода. У многих видов трилобитов были высокоразвитые глаза. Наружные структуры этих; наиболее древних глаз, как это видно на рис. 3, 2, полностью сохранились. Но мы не можем теперь рассмотреть внутреннее устройство этих глаз, и только внешняя форма волнует наше воображение. Это были фасеточные глаза, очень похожие на глаза современных насекомых: они содержали свыше тысячи фасеток.

Рис. 3, 2.Ископаемый глаз представителя вида трилобитов. Это самый ранний тип глаз, сохранившийся до наших дней. Фасетки — это роговичные линзы, по существу такие же, как и в современных глазах насекомых. Некоторые трилобиты могли видеть все вокруг, но не видели ничего наверху.

На рис. 3, 3 изображен глаз насекомого.

Рис. 3, 3.Части фасеточного глаза. Примитивный глаз трилобитов, вероятно, был сходен с этим типом глаз, хотя его внутренние структуры не сохранились. Мы видим этот тип глаз у членистоногих, включая насекомых, например, у пчел и стрекоз. Каждая роговичная линза создает отдельное изображение, воспринимаемое единичным рецептором (который часто состоит из семи светочувствительных клеток), однако нет оснований думать, что эти существа видят мозаику. Фасеточный глаз — это специализированный детектор движения.

Позади каждой фасеточной линзы («роговичной») расположена вторая линза («цилиндрическая»), сквозь которую проходит свет, достигая светочувствительного элемента, содержащего обычно семь клеток, сгруппированных в мельчайшую, похожую на цветок гроздь. Каждая законченная единица фасеточного глаза известна под названием «омматидий». Принято думать, что каждый омматидий представляет собой изолированный глаз — так что насекомые должны видеть тысячи миров, — однако трудно согласиться с тем, что это именно так, поскольку в каждом омматидии нет изолированной сетчатки, нет также и отдельных нервных волокон, идущих от каждой маленькой группы рецепторов. Каким образом тогда каждый отдельный сигнал может воссоздавать полное изображение? Безусловно то, что каждый омматидий сигнализирует о наличии света, направленного непосредственно на него, и что комбинация сигналов эффективно воспроизводит простые изображения.

Глаза насекомых имеют чрезвычайно любопытный механизм, обеспечивающий адаптацию к темноте или свету. Омматидии изолированы друг от друга темными конусами пигмента; при уменьшении света (или в ответ на сигнал, идущий из мозга) пигмент перемещается по направлению к рецепторам, так что свет может теперь проникать сквозь стенки каждого омматидия в соседние рецепторы. Это увеличивает чувствительность глаза, однако за счет уменьшения остроты зрения; подобный баланс обнаружен также и в глазах позвоночных, хотя он осуществляется совершенно иными механизмами.