Глаз и мозг. Психология зрительного восприятия - [9]

Цилиндрическая линза фасеточного глаза функционирует не благодаря форме ее оптической поверхности, как обычная линза; ее принцип действия не связан и с изменениями ее показателя преломления, который возрастает по мере приближения к центру линзы и убывает на ее периферии. Свет проходит сквозь нее совершенно иным путем, чем в обычной линзе. Фасеточные глаза являются специальными детекторами движения и могут быть чрезвычайно эффективными, как это известно из наблюдения за стрекозами, ловящими свою жертву на лету.

К числу наиболее необычных глаз, существующих в природе, принадлежат глаза Copilia — малоизвестных созданий величиной с булавочную головку. Самки этого животного (самцы по сравнению с самками медлительны) имеют пару глаз, способных создавать изображение и функционирующих иначе, чем глаза позвоночных и фасеточные глаза; принцип их действия аналогичен принципу действия телевизионной камеры. У каждого глаза по две линзы и система фоторецепторов, сходная с той, которая имеется в глазах насекомых, однако в глазах у Copilia существует громадное расстояние между роговичной и цилиндрической линзами. Большая часть глаза погружена в глубь тела животного, последнее же исключительно прозрачно. Глаз Copilia показан на рис. 3, 4.

Рис. 3, 4.Живущий в настоящее время представитель микроскопических существ (Gopilia quadrata). В каждом глазу имеются две линзы: передняя большая и вторая поменьше, находящаяся глубоко в теле. К каждой линзе прикреплен фоторецептор, от которого отходит зрительное нервное волокно к центральному мозгу. Вторая линза и фоторецептор находятся в непрерывном движении, пересекая поле зрения первой линзы. По-видимому, это сканирующий глаз, своего рода подвижная телевизионная камера.

Секрет этого глаза может быть раскрыт при наблюдении за живым животным. Экснер в 1881 году сообщил, что этот рецептор (и прикрепленная к нему цилиндрическая линза) производит «непрерывные быстрые движения». Глаза раскачиваются, переходя за среднюю линию животного и, очевидно, сканируют участки пространства, расположенного перед роговичной линзой. По-видимому, структуры из темных и светлых изображений не воспроизводятся одновременно с помощью многих рецепторов, как это происходит в других глазах, но последовательно передаются по зрительному нерву, как в одноканальной телевизионной камере. Возможно, что многие маленькие фасеточные глаза (например, у Daphnia) также функционируют по методу сканирования, чтобы улучшить разрешающую и пропускную способность своих нескольких элементов. Не является ли глаз Copilia предком фасеточного глаза? Не потому ли принцип сканирования вообще отбрасывается в процессе эволюции, что одно зрительное волокно не может успешно передавать информацию? Является ли глаз, обнаруженный у ископаемого, упрощенным вариантом фасеточного глаза? Или, может быть, это неудачный эксперимент, не связанный с основным направлением эволюционного развития? Независимо от своего места Copilia достойна большего внимания, чем ей уделялось до сего времени.

Сканирующие движения цилиндрической линзы и прикрепленного к ней фоторецептора показаны в виде последовательных кинокадров на рис. 3, 5. Рецепторы двигаются сначала точно в направлении друг к другу, а затем — в разные стороны, но всегда совместно. Скорость сканирования варьирует от пяти движений в секунду до одного сканирующего движения за каждые две секунды.

Рис. 3, 5. Задняя линза Gopilia и прикрепленный к ней фоторецептор (изображен темной линией) в процессе сканирования. Частота сканирования может достигать 5 движений в секунду.

Было бы очень интересно узнать, почему это происходит и не являются ли эти глаза сохранившейся формой наиболее раннего типа глаз. Если даже Copilia является ошибкой эволюции, она заслуживает признания за оригинальность.

4. Глаз

Каждая часть глаза является в высшей степени специализированным образованием (рис. 4, 1). Совершенство глаза как оптического инструмента свидетельствует о большом значении зрения в борьбе за существование. Не только части глаза удивительно тонко организованы — специализированы даже ткани глаза. Роговица — особая ткань, не снабжающаяся кровью; ткань роговицы получает питание не с помощью кровеносных сосудов, а непосредственно из жидкой среды глаза. Вследствие этого роговица достаточно изолирована от остального тела. Именно благодаря этому счастливому обстоятельству возможна пересадка роговицы от одного человека другому в случае помутнения роговицы, так как антитела не достигают и не разрушают ее, как это происходит с другими чужеродными тканями.

Рис. 4, 1.Глаз человека, самый главный оптический прибор. В нем имеется фокусирующая линза (хрусталик), создающая небольшое перевернутое изображение на невероятно плотным слоем лежащей мозаике светорецепторов, которые переводят узоры световой энергии на язык, доступный мозгу, — последовательность электрических импульсов.

Подобной системой особо организованных структур, полностью изолированных от кровеносных сосудов, является не только роговица. То же самое справедливо и по отношению к хрусталику: и в том, и в другом случае кровеносные сосуды могли бы нарушить оптические свойства этих структур. То же самое наблюдается и в образованиях внутреннего уха, хотя здесь дело обстоит иначе. В кохлеарном аппарате, где вибрация превращается в нервную активность, имеется особое образование, известное как