Участник:Миг/Черновик-10

en:Vitamin_a

Рис.1. Принципиальная схема организации цветного зрения (на примере сетчатки цыплёнка).
А. Фоторецептор-колбочка с пигментами. Свет проходит сквозь хрусталик и фиксируется (фильтруется) соответствующим пигментом в конусной мембране колбочки, расположенной на её «дне». Как видим имеются четыре сечения мембраны с пигментами четырёх цветов. (У человека три сечения цветов пигмента RGB — трихроматизм). Колбочка А с четырьмя вариантами работы при её освещении.
Б.1-Б.4 У птиц обычно четыре варианта работы колбочки (они «тетрахроматы»), что позволяют им синтезировать многоцветное изображение, и различать цвета лучше, чем человек. Обработка полученных разностных сигналов, происходящая в нейронной сети сетчатки (десятки типов клеток) обеспечивает возможность ясного различения тысяч цветов и оттенков. Важно, что схема цветного зрения человека может быть показана в виде колбочки A, способная принимать любой луч основного цвета RGB в трёх соответственных сечениях внешней мембраны S,M,L — трихроматизма. В зависимости от расположения колбочки её внешняя мембрана может принять красные, зелёные лучи (M,L) в зоне фовея, лучи (L,M,S) в периферийной части сетчатки, а в наиболее удалённых поясах сетчати — (S - синие лучи спектра). Работа мембран фоторецепторов сетчатки глаза как волновод физика Медейроса, Специфика работы мембраны колбочек сетчатки глаза.

Фиг.1.Трихроматизм. После повторных исследований в 2009 году работы фоторецепторов на живой сетчатке глаза бабуина в своих выводах по теме:Функциональная нейроанатомия сетчатки, Кафедра офтальмологии, Моран глазной центр, Университет штата Юта; Кафедра офтальмологии, доктор Роберт Э. Марк сформулировал принцип трихроматизма — в цветном зрении в условиях дневного освещения работают колбочки RGB (красные, зелёные, синие), (палочки серо-голубые, работают при слабом и ночном освещении и цвета не воспринимают). . Замечание, на изображении трихроматизма показаны три колбочки с разными цветами, хотя здесь варианты работы одной колбочки тоже в режиме трихроматизма . См. рис.1.

Цветовое зрение человека: При освещении предметов светом с определёнными спектральными характеристиками часть света отражается. Рецепторы глаза воспринимают это излучение, формируют нервные сигналы, которые обрабатываются в нервных клетках размещённых в слоях сетчатки глаза и отправляют его в мозг, где формируется ощущение, которое ассоциируется у человека с понятием, цвет.

Снимок работы клиновидного волокна как волновода лучей спектра света (Дж. Мейдерос)

Теория трёхкомпонентного цветного зрения основана на базе физики цвета (RGB) и взаимодействия с ним живой среды обитания — биологической, а также на основе колориметрических, гистологических, генетических исследований, на базе достижений в этой области более, чем за 30‒35 лет, на основе биофизики, биохимии, пересмотра основ прежнего сложившегося процесса зрения с разных точек зрения:

• С точки зрения биологической, в области цветного зрения начиная с 1966 по 2009 годы (Труды доктора Р.Е.Марка и его лаборатории) с основными экспериментальными данными исследований живой клетки, на срезах сетчатки установлена работа колбочек и (S,M,L) в блоке RGB и палочек. В условиях дневного освещения (цветного зрения) — колбочек и работа палочек, в период сумеречного и ночного освещения (не цветного) изолировано от колбочек. Работа фоторецепторов связана с полученными данными работы видоизменяющихся разновидностей фотопигментов на базе белков опсинов:
• Кон-опсины(конопсин) — у колбочек,
• Род-опсин(родопсин) — у палочек.
• С точки зрения чисто физической на базе труда (2011 года) учёного физика Джеральда К. Хата, который на базе физики взаимодействия света с внешними долями мембран фоторецепторов сетчатки глаза, где в основном осуществляется первичное взаимодействие со светом на наноуровне («nanostructural») (рецепторное) и доктора физика Джона Медейроса, который рассмотрел работу внешних долей мембраны колбочек и палочек с точки зрения аналогичной работе волноводов конической и цилиндрической формы в среде прозрачного тела глаза (жидкая среда).

В конечном итоге, физики Дж. К. Хат и Джон Медейрос пришли к общепринятому принципу трихроматизма. (См. Пересмотр традиционных взглядов на зрительный процесс физика К. Хата, Работа внешних мембран колбочек и палочек сетчатки глаза как волновод).

Так с точки зрения чисто физичекой физика, доктора К.Хата работа сетчатки укладыается в направление, которое подводит к «nanostructural», когда свет рассматривается с вопросом как электромагнитная волна в классической физике, который проходит через пространственную размерность (названной «нано-антеннами») и фильтруется в виде трёх основных цветов RGB в мембранах колбочек и палочек — образуя систему трихроматизма.

Падающий на сетчатку свет и его восприятие следует подразумевать, что при поглощении света имеет место взаимоотношение в пространственной размерности элементов между смежной колбочкой и палочкой, но не в виде чистого кванта и подразумевается, что фотоны взаимодействуют непосредственно в пределах образования — фоторецепторов: 1 колбочка:8 или 6 палочки вокруг неё!.

Последние данные Джеральда К. Хата (2010‒2011) не противоречат полученным результатам известных учёных всей предыдущей истории цветного зрения на базе биофизики, а только их уточняет, исправляет во взаимодействии с ним.

И с точки зрения доктора, физика Джона Медейроса, внешние доли мембран колбочек и палочек он рассматривает как биологические волноводы, которые воспринимают световые лучи с фиксацией их в сечениях волноводов, равных размерам поперечного сечения фронта световой волны в обратном порядке прохождения их (внешних долей мембран колбочек) в жидкой среде, нежели в обычных оптических волноводах в воздухе. (Связано с влиянием показателей преломления сред).

Введение

С учётом современных взглядов биофизики, биохимии пересмотрены основы прежнего сложившегося процесса зрения с разных точек зрения:

• С точки зрения биологической, в области цветного зрения начиная с 1966 по 2009 годы (Труды доктора Р.Е.Марка и его лаборатории) с основными экспериментальными данными исследований живой клетки, на срезах сетчатки установлена работа колбочек (LMS (цветное зрение)|S,M,L) в блоке RGB и палочек. Установлено, что в условиях дневного освещения (цветного зрения) работают колбочки и в период сумеречного и ночного освещения (не цветного) работают палочки, в режиме изолированном от колбочек. Работа фоторецепторов связана с видоизменяющимися, разновидностями фотопигментов на базе белков опсинов (См. Ретиномоторная реакция фоторецепторов сетчатки глаза) — это Кон-опсины (конопсин) — у колбочек, Род-опсин (родопсин) — у палочек.
• С точки зрения чисто физической на базе труда (2011 года) учёного физика Джеральда К. Хата предложено рассматривать взаимодействия света с внешними долями мембран фоторецепторов сетчатки глаза на основе первичного взаимодействия со светом (рецепторное) на уровне «нано-антен». По данным доктора физика Джона Медейроса рассмотрена работа внешних долей мембраны колбочек и палочек аналогично работе волноводов конической и цилиндрической формы в среде прозрачного тела глаза (жидкая среда).

В итоге, физики К.Хат и Джон Медейрос пришли к общепринятому принципу трихроматизма. (См. Пересмотр традиционных взглядов на зрительный процесс физика К. Хата, Работа внешних мембран колбочек и палочек сетчатки глаза как волновод).

• На основе проведённых фундаментальных исследований академика РАН биохимика М. А. Островского в области работы фотопигмента родопсин (версия Миг) в палочках (Биохимия зрения и свободно-радикальное окисление клеток сетчатки глаза) было также подтверждено, что палочки с фотопигментом родопсином участвуют в зрительном процессе в условиях сумеречного и ночного зрения (чёрно-белого).

Важными открытиями также являются:

• Работа фоторецепторов колбочек, палочек — Ретиномоторная реакция фоторецепторов сетчатки глаза;

• Применение флюоресцентной микроскопии сечений живой сетчатки цыплёнка (Цветное зрение у птиц (версия Миг));

• Открытие третьего ганглиозного фоторецептора сетчатки ipRGC c фотопигментом меланопсином;

• Работа лаборатории Р. Е. Марка в области цветного зрения начиная с 1966 года доказала, что цветное зрение основано на принципах трихроматизма.

Пока у колбочек выделены разновидности фотопигмента йодопсин — фотопигменты хлоролаб и эритролаб, у палочек — родопсин (версия Миг).

Фотопигмент с общим названием Йодопсин (версия Миг) содержится в колбочках и участвует в механизме цветового зрения. Согласно теории трёхкомпонентного цветного зрения в настоящее время принято, что существуют три вида этого пигмента и сетчатка глаза соответственно содержит одинаковые колбочки, которые в зависимости от воздействия световых лучей с разными длинами волн (LMS (цветное зрение)|S,M,L]]) трансдукцируют биосигналы в мозг оппонентно отобранных, выделенных основных лучей спекторв света предметных точек: голубого, зелёного и красного цвета RGB. Однако пока известно, что йодопсин находится во всех колбочках глаза. Он включает в себя фотопигменты хлоролаб, который поглощает лучи жёлто-зелёной части спектра) и эритролаб который поглощает лучи жёлто-красной части спектра. На сегодня пока не выделены все типы фотопигментов. Обнаружить присутствие третьего только теоретически предсказанного синечувствительного фотопигмента «цианолаба», который (по трёхкомпонентной теории цветового зрения) содержится в колбочке «в третьем случае приёма синих лучей», пока не удалось (ни у дихроматов, ни у трихроматов), что объясняется жёлтой пигментацией в районе центральной ямки, которая по мнению исследователей затрудняет идентифицировать фотопигмент при измерении, отборе, фототранслукции сигнала при ввоздействии на мембрану колбочек-S лучей фиолетово-синего спектра, обладающих высокой частотой колебаний элетромагнитных волн и малой задержкой в период выделения биосигнала сфокусированной предметной точки в фокальной поверхности сетчатки. (См. Идентификация разновидностей йодопсина — цианолаба).

Установлено, что в восприятии отдельных цветов S,M,L (RGB) участвуют фоторецепторы с разновидностями фотопигментов на базе опсинов (йодопсина):

• S-спектр — фотопигменты β кон-опсин — синий цвет(цианолаб (версия Миг))(фоторецепторы: Колбочки-S), фотопигмент меланопсин (версия Миг) — (фоторецепторы — ганглиозные клетки сетчатки глаза ipRGC) — УФ и синие части спектра. Фотопигмент восприятия синих лучей S-спектра колбочками-S пока не выделен, так как энергонасыщенные синие лучи при взаимодействии с фотопигментом фоторецепторов колбочек-S c повышеной чувствительностью и скоротечностью процеса фототрансдукции на фоне жёлтого цвета ямки представляют затруднения в индентификации разновидности фотопигмента β кон-опсина),
• M-спектр — фотопигменты γ кон-опсин с разновидностью йодопсина (это фоторецепторы Колбочек-M) — с фотопигментом хлоролабом, чувствительного к жёлто-зелёным частям спектра),
• L-спектр — фотопигменты ρ кон-опсин, разновидность йодопсина (это фоторецепторы: Колбочки-L) — с фотопигментом эритролабом, чувствительного к жёлто-красной частям спектра).

Тем не менее, получены снимки синей колбочки-S в плане на сетчатке глаза. (См. ниже рис.S,5).

На основе проведённых фундаментальных исследований доктора биохимика М.А.Островского в области работы фотопигмента родопсин (версия Миг)а в палочках (Биохимия зрения и свободно-радикальное окисление (версия Миг)) подтверждено, что палочки работают в условиях слабого освещения (ночное и сумеречное)и чувствительны к синим ультрафиолетовым лучам.

Уже можно утверждать, что в настоящее время не стоит вопрос о принципах теории трёхкомпонентного цветного зрения в целом. Известные лаборатории в области зрительной системы занимаются в настоящее время вопросами работы всех нервных клеток глаза и мозга, участвуют в создании, проведения биосигнала предметной точки оптического изображения на рецепторном (сетчатка) и нейронном уровне в мозгу. То есть ведётся работа по разработке атласов прохождения сигналов с целью возможности диагностирования, лечения заболеваний зрительной системы. (См. Труды доктора Р.Е.Марка и его лаборатории).

Что касается других вопросов, то это:

• Создание и совершенствования теорий цветного зрения, которые в общем изложены в статье Теории цветного зрения (версия Миг), и частично — в Истории оптики.
• То, что мы ощущаем как цвет, представляет собой комбинированное воздействие:

1) Спек­трального распределения светового потока из дающего энергию источника света;

2) Физических и/или химических свойств всех материалов, пропускающих или отражающих световой поток (по меньшей мере часть светового потока, переориентированную в сторону глаза);

3) Физиологической реакции глаза на световой поток, включающей в себя нервные импульсы, передаваемые в ту часть коры головного мозга, которая отвечает за зрение;

4) Переработки нашим мозгом этих сигналов в сочетании с сигналами из соседних областей поля зрения, нашими воспоминаниями о сходных ситуациях, имевших место в прошлом опыте.

Хотя это достаточно общее высказывание в целом верно, но для того, чтобы «теория цвета» стала продуктивной, требуется дальше развивать и углублять, связывать с фактами каждую модель уровней цветовосприятия.

Требования к теории восприятия света и цвета

Факты и их объяснение

К главным вопросам, раскрывающих суть теории трёхкомпонентного цветного зрения, относятся:

• Экспериментальные гистологические научные данные, проводимые при микроскопии на базе современных Флюоресцентных микроскопов с использованием живых клеток (сечений сетчатки глаза) с разрешающей способностью 1‒10нм, в цветовом трёхмерном пространстве на атомно-молекулярном уровне. (См. Цветное зрение у птиц (версия Миг));
• Колориметрия (наука о цвете);
• Цветоведение;
• Оптика;
• Физиология и анатомия человека;
• Биохимия восприятия света;
• Генетика;
• Психология восприятия цвета.

Все указанные факторы должны быть непротиворечиво объединены с помощью наиболее понятного понятийного и математического аппарата.

Среди фактов, которые должны быть учтены:

• Данные последних исследований строения сетчатки при микроскопии живых клеток (рентгеноскопии, флюоресцентной наноскопии);
• Учёт спектра чисто земных изображений, который может быть в виде двух основных компонентов:
  • Цветной контраст между короткими и средними длинами длин волн спектра;
  • Цветной контраст между средними и длинными частями длины волны спектра.
• Должна быть использована информация о приматах и человеке, и чтобы извлечь и использовать эту информацию, требуется:
  • Определение в видимой части соответствующей области длины волны;
  • Учёт морфологии (схемы) сетчатки глаза, которая должна приспосабливаться, воспринять спектральную информацию и быть эффективно переданной в мозг.

Животные, приматы, зрительные системы которых отвечают этим требованиям, наделены способностью цветного зрения.

• Должно быть учтено и выдвинуто на первый план недавнее продвижение понимания трех аспектов видения цвета trichromaticу у приматов (2002г):
• 1) поведенческое значение trichromacy,
• 2) развитие и генетика фотопигментов,
• 3) относящиеся к сетчатке глаза кругообороты, которые создают красно-зеленые и синие-желтые цветные каналы в зрительном нерве.

Общие требования

Теория цветного зрения трёхкомпонентная как и любая теория может считаться полезной только при выполнении следующих условий:

• теория должна строиться на базе объективных, подтверждённых экспериментальных данных,
• на основе использования информации современной микроскопии и гистологического анализа (например, флюоресцентной микроскопии живых тканей) на атомно-молекулярном уровне, в цветовом 3D пространстве,
• теория должна основываться на физических законах,
• научные способы (включая Научное моделирование) должны содержать совокупность основных способов и методов решения задач в рамках получения новых знаний,
• умозаключения и выводы должны получаться с помощью правил и принципов рассуждений на основе эмпирических (наблюдаемых и измеряемых) данных об объекте.
• учёт работы всех фоторецепторов сетчатки и фотопигментов, их нейронные связи между собой и мозгом,
• объяснение основных и дополнительных цветов, понимание их влияния на контрастность, спектральную чувствительности человеческого зрительного восприятия яркости света, изображения,
• законов смешивания цветов (например, аддитивный синтез цвета, субтрактивный синтез цвета),
• основываться на биофизических и биохимические законах,
• описываться математическими зависимостями в трёхмерном 3D пространстве.

Феноменология цветовосприятия

Рис.2а. Жировые капельки (нефтяные капельки) определяют классификацию фоторецепторов колбочек цыпленка, (обладающего, как и большинство птиц, четырёхкомпонентным цветовосприятием) (см. Цветное_зрение_у_птиц_(версия_Миг)),

Феноменология цветовосприятия (греч., от phainomenon — феномен, и logos — слово, или наука о явлениях в природе) — когда различные феномены цветного зрения показывают, что зрительное восприятие света, цвета зависит не только от вида воздействующих источников света и цвета и работы фоторецепторов, но также от способа переработки световых сигналов в зрительной системе при зрительной фототрансдукции фоторецепторов сетчатки глаза.

Различные участки видимого спектра света кажутся нам по-разному окрашенными, при этом отмечается непрерывное изменение ощущений восприятия цвета при переходе от фиолетового и синего через зелёный и жёлтый цвета к красному. Одновременно человек может воспринимать цвета, которые не спектральные (отсутствующие в спектре), например, пурпурный цвет, получаемый при смешении красного и синего цветов. Различные физические способы цветового воздействия зрительной системы могут приводить к идентичному восприятию цвета. Например, монохроматический жёлтый цвет не отличается от соответствующей смеси монохроматических зелёного и красного цветов. Или при воздействии на зрительную систему нужным набором цветов RGB,S,M,L, («белого» цвета, например, солнечного) на диске, то при его вращении мы увидим диск белого цвета, и выполнив тоже самое, но c набором XYZ (версия Миг) — мы увидим чёрный цвет (точнее тёмно-коричневый) (см. рис.3).

Феноменологию цветовосприятия описывают законы цветного зрения, выведенные по результатам психофизических экспериментов. На основе этих законов за период более 200 лет было разработано несколько теорий цветного зрения. Однако, приблизительно в последние 35 лет появилась возможность непосредственно проверить эти теории методами электрофизиологии путем регистрации биоэлектрической активности одиночных фоторецепторов зрительной системы, а также расширить область взаимодействия и количество фоторецепторов сетчатки и мозга в цветовосприятии. Например, в 2007 году признано открытие 1991 года фоторецепторов ipRGC (не колбочки и не палочки, расположенных в ганглиозном слое на пути световых лучей оптического изображения в сетчатке глаза).

Фиг.1. Структура сетчатки глаза (у приматов) впервые получена в лаборатории доктора Марка в 1966 году и повторно на живых клетках в 2009 году. На фиг.1 получены три вида колбочек S,M,L (синие, зелёные, красные), участвующие в дневном зрении. (Доказан принцип трихроматизма цветного зрения).

В связи с проведенными ранее исследованиями сетчатки при помощи рентгеноскопии (у приматов) и проводимые в настоящее время исследования живых клеток и в том числе клеток сетчатки (колбочек, палочек и ipRGC) на базе нового микроскопа — Флюоресцентного микроскопа с разрешающей способностью 1-10 нм, на атомно-молекулярном уровне, появилась возможность получать новые данные исследований в цвете (это важно для оценки восприятия цвета экстерорецепторами, чувствительными к определённой длине волны спектральных зон S,M,L с данными стереоизображений на мониторе в заданном масштабе, а также новых методов измерения цвета (см. Измерение цвета) (см. рис. 4а). Так уже проведены работы при исследовании цветного зрения у птиц на живых клетках сечений сетчаток (см. Цветное зрение у птиц (версия Миг)) в 2006—2008 годах . Открытие третьего типа фоторецепторов ipRGC в сетчатке дало возможность более глубже взглянуть в тайны работы зрительной системы, уточнить детали процесса восприятия света и цвета. Также удалось связать работу экстерорецепторов и фоторецепторов сетчатки (палочек, колбочек, ipRGC), расположенных в разных слоях, функционирующих в биологической среде дифференцировано и в единой системе с участием коры головного мозга (осознанно).

В данной биологической системе функционирует прямая и обратная связь между экстрорецепторами и мозгом, при которой образование оптического изображения происходит через несколько этапов: создание, получения «первичного» оптического изображения в сетчатке (на фоторецепторном уровне — палочек, колбочек) с передачей сигналов от изображения предметных точек в головной мозг. Нейронные сети, в режиме принципа «оппонентности» (см. Теория оппонентного цветного зрения (версия Миг)) формируют уже в нашем сознании оптический образ — «изображение» (в зрительных отделах головного мозга). При этом оптические изображения формируются перекрёстно в правом и левом полушарии головного мозга соответственно от левого и правого глаза в стерео, т.е. бинокулярном зрении. И в основе трёхкомпонентного принципа RGB — трихроматизм заложено:

• 1) Создание чёрно-белых оптических изображений в сетчатке «контурно» — (рецепторный уровень),
• 2) Создания цветных оптических изображений в мозгу — (нейронный уровень).

Важными открытиями являются восприятие света экстеро и фоторецепторами сетчатки глаза — это Цветное зрение: у приматов (и человека), у птиц, у рыб и др. (см. Труды доктора Р.Е.Марка и его лаборатории, Цветное зрение у птиц (версия Миг), Ретиномоторная реакция фоторецепторов сетчатки глаза). В настоящее время принято: цветное зрение осуществляеся тремя колбочками S,M,L при дневном освещении, зрение в условиях слабого освещения — не цветное (чёрно-белое), осуществляется палочками. (Более подробно см. ниже).

Принцип трихроматизма — основа цветного зрения

Рис.14a. Для трёх разновидностей колбочек (cones) дан принцип так называемого трехцветного дневного видения (трихроматизм (цветное зрение)) у приматов, который также имеется у большинства людей. Т.е. к длинным волнам чувствительны L-колбочки (красный цвет), как известно они максимально чувствительны к длинам волн максимума вокруг 559 нм, к средним волнам чувствительны M-колбочки (зелёный цвет) с пиком вокруг 531нм и к коротким волнам — S-колбочки (синий цвет) с пиком-419 нм. Палочки чувствительны к длинам волн максимума вокруг 496нм и менеее. Палочки (rod) даны точечной кривой, т.к. в цветном зрении они не участвуют (cм. также Ретиномоторная реакция фоторецепторов сетчатки глаза).

Рис.3,Схема спектра основных цветов и их смешения

Fig.15 Графики данных электронной рентгеноскопии работы колбочек (цветное зрение)

Рис. 6, Гистология колбочек и палочек цыплёнка при флюоресцентной микроскопии

Теория трёхкомпонентного цветовосприятия исторически основана на многие гипотетические теории, предсказательная сила которых была невелика. Даже гениальные предположения учёных прошлого были в основном умозрительны, так как естественные науки прошлого не могли расширяться, так как не обладали в своё время необходимым инструментарием; не был сформирован понятийный аппарат, невозможно было провести многие критически важные эксперименты в силу недостаточной разрешающей способности оптико-механических приборов (например, микроскопов). Бурное развитие естественных наук можно отнести начиная с ХIХ столетия, когда специалисты в области биологии, химии и физики сделали огромный прорыв в естественных науках. (См.Участник:Alexandr/Современные концепции световосприятия и цветного зрения).

Рис. 2a. В Диаграмме CIE rg цветность пространства показывает построенный треугольник, определяющий цветовое пространство CIE XYZ (См. XYZ (цветовая модель)).
Треугольник Cb-Cg-Cr это только xy=(0,0),(0,1),(1,0), треугольник CIE xy— цветность пространства. Линия, соединяющая Cb и Cr это линия нулевой яркости на цветовом графике (alychne).
Обратите внимание, что спектральный локус проходит через rg=(0,0) на 435.8 нм, через rg=(0,1) в 546.1 нм и через rg=(1,0) при 700 нм. (По старой системе применялось цветовое пространство RGB и рассчитывалось без учёта линейной функции, а область полученной цветовой палитры была внутри треугольника с углами в точках 430 нм, 540 нм и 570 нм).
Значение же энергии точки (E) при rg=xy=(1/3,1/3) равное. (См. также XYZ (цветовая модель), Цветовые координаты)

Рис.3/а. Международная комиссия по освещению 1931 XY диаграмма цветности. Местоположение Planckian показывают с цветными температурами, помеченными в градусах Кельвина (в 1960-ых простановку символа «градус» отменили). Внешняя кривая граница — спектральное (или монохроматическое) местоположение, с длинами синих волн в нанометрах

Рис. 2a/a. Значение энергии наиболее яркой точки (E) при rg=xy=(1/3,1/3) равное.

На базе полученных новых данных максимумов спектральной чувствительности фотопигментов клеток сетчатки (S,M,L), палитра цветов, которую может различать глаз, работающий в соответствии с теорией трёхкомпонентного цветного зрения с учётом всех фоторецепторов сетчатки глаза и мозга, имеет вид согласно диаграммы палитры. На рис.2а,3а,Fig.15 видим области цветовой палитры, характеристику графиков кривых цветного восприятия колбочек с оппонентным отбором самых ярких основных, базовых цветов S,M,L (RGB, XYZ (цветовая модель), Цветовое пространство CIE 1931), которые анализируются или синтезируются при известных максимумах чувствительности фотопигментов йодопсина (см. рис.3, Fig. 15, рис.2a).

Клетки ipRGC, расположенные в сечатке, в зоне Ganglioniс layer и рефлекторно связанны с палочками и колбочками, имеют прямую и обратную сязь с мозгом. Они учавствуют в обработке информации, поступающей изначально при зрении, являясь фильтром УФ падающих лучей и взаимодействуют с фоторецепторами сетчатки (колбочки и палочки) и мозгом, так как они непосредственно своими синапсами связаны с ними. Содержа фотопигмент меланопсин (версия Миг) (воспринимает и фильтрует фиолетово-синие лучи) фоторецепторы ipRGC автоматически участвуют в работе колбочек-S и зрительных отделов головного мозга в создании оптического изображения.

В итоге нормальное объяснение трихроматизму состоит в том, что у обычного человека сетчатка глаза содержит три разновидности «цветных» фоторецепторов, названных колбочками сетчатки глаза. В зависимости от сфокусированной на них предметной точки изображения они способны воспринимать видимые лучи предметной точкии и выделять из них три вида основных, базисных самых ярких световых лучей (S,M,L); с последующей передачей их в мозг.

Визуальное цветное зрение

Визуальное цветное зрение — основа современных теорий цветного зрения.

Цветовое зрение происходит в зрительной системе, где инициируется поглощение света с помощью трех различных спектральных классов «шишек» — колбочек. Следовательно, цветовое видение описывается как трёхвариантное, на основе трихроматизма восприятие основных цветов или как восприятие, ощущение цвета. Первоначально психофизические исследования показали, что цвета могут быть настроены на использование трех различных систем (праймериз). В 1802 году, Томас Молодых предложил модель, по которой восприятие цвета может быть закодировано на восприятие цвета трёх основные фоторецепторов, но не на кодировании тысяч цветовых рецепторов для отдельных цветов.

Спектральная чувствительность колбочек

Доктор Kalloniatis теперь Роберт г. Leitl профессор Оптометрии кафедры Оптометрии и Видение Науки, университет Auckland.

Спектральная чувствительность колбочек может быть определена посредством нескольких методов. Два из этих метода включают изолирующую рецепторные (receptoral) ответы (Бейлор et al., 1984) с использованием вычисленных от цвета функции нормалей и дихроматизма или двухкомпонентности восприятия цвета (dichromats) (Смит и покорного, 1975; dichromat является предметом, в основе которого сетчатка имеет одну колбочку с фотопигментом в мембране (photopigment), достаточного для этого), микроспекрометрии (microspectrometry) (Bowmaker и Dartnall, 1980) или на основе отражения световых лучей — денситометрии (Раштон, 1963, 1966). Метод микроспектометрии предполагает выделение одной колбочки, пропуская свет через неё. Изменения в передаче различных длин волн может быть использовано для вычисления спектрального поглощения колбочкой или возможность определить изменения в электрическом ответе. Отражение денситометрии включает режиссуру, структуру света в сетчатке и определение изменения в поглощении как функция длины волны. Эти результаты впоследствии используются для расчета спектральных поглощений.

Было принято три класса колбочек в человеческой сетчатке глаза, которые были изолированы от указанных технологий. Эти три класса (колбочек) «шишек» представляют:

• Короткие волны (S): чувствительность к ним S-колбочки (S-конуса),
• Средние волны (M): чувствительность к ним M-колбочки (М-конуса),
• Длинные волны (L): чувствительность к ним L-колбочки (L-конуса).

У всех разная, но пересекающаяся спектральная чувствительность. Спектральная чувствительность S-колбочек с пиком, примерно, в 440 нм, М-колбочек — 545 нм и L-колбочек с пиком в 565 нм после исправлений при предварительной потери света сетчаткой. Однако различные методы измерения дали результаты с несколько различными вариантами максимального значения чувствительности (рис.1).

Рис.1. Спектральная чувствительность S-колбочек, М-колбочек и L-колбочек. Комбинированные результаты от разных авторов, используя различные способы, в том числе сетчатки денситометрия от Раштон (т и Ñ), microspectrometry от Коричневого и Вальд (n и ") и прирост порог производству искусственного monochromasy от Brinley (D и s) и прирост порог измерений от Wald (5) (От Моисея, р. а., Харт, в. м. (Ред.), Адлер " Физиология Глаза, Клиническое Применение. Сент-Луис: C. V. Мосби Компании, 1987.

Трёхцветная природа цвета

Рис. 2c. Для настройки трёх основных лучей цвета на левой стороне двустороннего поля по Матчу стандартный цвет представлен на правой стороне двустороннего поля.

Трехцветная природа цветового зрения позволяет практически получить любой цвет, при смешивании трех основных цветов (RGB). При этом trichromacy цветного зрения является линейной функцией. Это означает, что колориметрические уравнения имеют свойства обыкновенного линейного уравнения. (См. Линейное уравнение цветного зрения и цветового пространства).

Цвет, соответствующий количеству Cs стимула S, может быть выражен как:

Cs(S) = C1(1i) + C2(2i) + C3(3i)

где li-3i есть три основных цвета (не обязательно монохроматического цвета спектра) и C1-C3 — трехстимульные значения.

Трехстимульные значения представляют собой количества каждого из трех первичных выборов, необходимых для достижения соответствия для цвета и яркости (рис. 2c). Они могут быть выражены в единицах светового потока или потока излучения, или даже произвольным масштабом, при условии, что произвольный масштаба передает относительные пропорции трёх количеств. (Это RGB).

Трихроматизм и компонентный характер цветного зрения

• (Данный материал создан совместно с Алекандровым и учтён при написании данной статьи.)

Понятие трихроматизма вводится для цветного зрения, что бы выразить связь причины появления цветного зрения, цвета с биологисеским инструментом, создающий это явление как цветное зрение. В природе все биофизические и биохимические процессы подчинены общим законам, которые мы стремимся раскрыть. Не случайно луч света диспергируется на монолучи (спектр (версия Миг)), которые участвуют в зрительном процессе. Однако как оказалось, спектр содержит основные и не основные лучи света. Основными лучами оказались три монолуча: красный, зелёный, синий — то есть RGB (аббревиатура английских слов Rred, Ggreen, Bblue — красный, зелёный, синий) — аддитивная цветовая модель, как правило описывающая способ синтеза цвета для цветовоспроизведения. Откуда весь набор биологических структур цветного зрения подчинён закону аддитивного синтеза цвета. Например, это три цвета реализуются колбочками. Собственно отсюда и названия трихроматизм, трёхкомпонентный принцип цветного зрения. Это случай совпадения триады лучей и триадой фоторецепторов, участвующих (колбочек) при цветном зрении.

При этом существуют одно, двух, трёх, четырёх и более компонентные структуры цветного зрения, но в любом случае (биологическая) система зрения — глаз в результате эволюции имеет в принципе одинаковые структуры для процесса зрения. Это оптическая система, сетчатка с фоторецепторами и зрительные отделы мозга

На сегодняшний день учёные не гипотетически, а на опытах доказали и получили изображения трёх, четырёх и более типов разных колбочек, которые при фокусировании на низ лучей предметных точек изображения оппонентно выделяют самые яркие, базовые основные спектральные монохроматические лучи света RGB в виде биосигналов для посылки их в мозг. Т.о. такая теория на сегодняшний день является основной. В таблице ЗОНЫ ОСНОВНЫХ ЦВЕТОВ RGB определены спектры поглощения фоторецепторами сетчатки, их спектральные максимумы поглощения видимого излучения света — это S, M.,L, зоны основных цветов трихроматизма (номинальные, наиболее яркие спектральные области работы фоторецепторов сетчатки при цветном зрении).(См. также Ретиномоторная реакция фоторецепторов сетчатки глаза, ).

Колбочки и цветное зрение

КОЛБОЧКИ
Спектральная чувствительность колбочки примата в зонах восприятия высоко-ярких лучей цвета с пиками S, M, L (синих, зелёных, красных) в НМ. (См. Функция светимости).
Расположение Сетчатка (версия Миг) Функция Экстерорецепторы (версия Миг) Морфология Сформированные колбочки Предсинапсические связи Ни одной Постсинапсические связи Биполярные и горизонтальные ячейки NeuroLexID = sao1103104164 Code = 3|11|08.3.01046

Рис. 13. Типы фоторецепторов колбочек и палочек

Ко́лбочки или шишки — (англ. cй7one) клетки являются одним из трех типов фоторецепторов в сетчатке глаза млекопитающих (например, глаза человека). Они отвечают за цветовое зрение и лучше функционируют в сравнительно ярком свете, в отличие от палочек, которые работают лучше при тусклом свете. Колбочки являются ответственными за цвет, цветное зрение; колбочки функционируют лучше всего в относительно ярком свете c длиной волн более 498 нм, в противоположность клеткам фоторецепторов палочек, которые работают лучше в тусклом свете с длиной волн менее 498 нм. Колбочки плотно упакованы в ямке фовеа "централь", с диаметром 0.3 мм стержня — свободная зона с очень тонкими, плотно упакованными колбочками, которые быстро уменьшаются количественно к периферии сетчатки глаза.

Три типа колбочек, как правило отличаются тем, что каждая из трех типов содержат различные пигменты, определяющие цветовое ощущение (зрение), а именно: S-колбочки (синий цвет), M-колбочки (зелёный цвет) и L-колбочки (красный цвет). Каждая колбочка поэтому чувствительна к видимым длинам волн света, которые соответствуют длинам волн: коротковолновой, средней длине волны и длинной волне света RGB.

Цветное зрение с точки зрения физики

В последнее время (2009‒2011) учёные физики, доктора Джеральд К. Хат (см. Центральная ямка сетчатки глаза (версия Миг)), John A. Medeiros (см. Работа мембраны колбочек и палочек как волновод (версия Миг)) внесли новый подход в интерпретацию цветного зрения с точки зрения физики, которая не противоречит, и даже уточняет некоторые полученные выводы, данные известных учёных, предшественников — биологов, биофизиков, биохимиков.

Сейчас учёные рассматривают колбочку как клетку с внешней долей конусной мембраны, имеющей пространственную структуру, работающей по типу конусного волновода в среде прозрачного тела глаза. Это даёт возможность ей воспринимать сфокусированные лучи предметной точки оптического изображения в очерёдности, как работает конусный волновод в прозрачном теле сетчатки глаза, то есть в очерёдности (обратной): красные→зелёные→синие→оранжевые и т. д.. При этом идёт отбор основныех спектральных квантованных лучей (S,M.,L,) или RGB (cм. Основные цвета (версия Миг)), притом не в цвете. Эти отфильтрованные квантованные лучи в виде длин волн предметной точки со своими характеристиками преобразуются, трансформируется со скоростью в фемтосекуду, а затем трансдукцируются в мозг, где сфокусированная квантованная предмтная точка оптического изображения (в квантах энергии её длины волны) не в цвете, сканируется со своими координатами, но уже в цвете. Затем сигналы проводятся по нервным стволам в зрительные отделы головного мозга, где преобразовываются у нас в мозгу в виде аналогового оптического изображения в цвете, стерео изображение. Это бинокулярное оптическое изображение (субъективное), которое создаётся у каждого из нас своё.

Рис. Б; Мозаика из ячеек фильтра Байера RGGB

Никакой заменитель глаза не способен это оптическое изображение повторить, мы можем с применением современной техники приблизиться к глазу, познать его принципы работы, но в настоящее время существует много непознанных вопросов получения оптического изображения на сетчатке, в мозгу. Самое важное, созданная техника не может работать как пространственный биологический фоторецептор — конусная внешняя доля мембраны колбочки. Предполагаемый принцип работы колбочки (её внешней конусной мембраны) в режиме конусного волновода помещённого в среду прозрачного тела глаза сводится также к принципу оппонентного отбор основных (RGB) квантованных спектральных лучей света не в цвете (рецепторный уровень). Например, самый совершенный цифровой фотоаппарат, колориметр, которые предназначены для получения цвета при воздействии на их фотодатчики, примерно как у глаза, на рецепторном уровне фиксируют оптическое изображение каждой предметной точки не цветное. Главное отличие состоит в том, что не цветное оптическое изображение в системе RAW (без цвета) и в оптических приборах воспринимается плоским фотоприёмником — фотосенсором или фототранзистором. Например, фотосенсор, состоящий из мозаики ячеек трёх, четырёх пикселей, накрытых светофильтрами системы RGB (см. Рис. Б; Мозаика из ячеек фильтра Байера RGGB) содержит каждую клетку (блок) из «красного», «зелёного», «синего» пиксела (система RGB — трихроматизма), которая фиксирует сфокусированную предметную точку в виде трёх основных спектральных отфильтрованных лучей (трихроматизма) с квантованной энергией, равной длине волны, в виде заряда конденсатора-пикселя с определённым количеством электронов. Ещё с той разницей, что каждая сфокусированная предметная точка с полным набором её спектральных лучей оценивается тремя пикселями, несущие информацию трёх рядом расположенных сфокусированных предметных точек по одному поглощённому спектральному лучу (набора RGB. И каждая предметная точка, сфокусированная на пиксель, где каждый пиксель отбирает один основной спектральный луч из трёх падающих на него — или красный, или зелёный, или синий, фиксирует энергию длины волны одного из трёх лучей. (Т.к. каждый пиксель накрыт светофильтром красным, зелёным, синим ). То есть 1/3 цветовой информации каждой сфокусированной предметной точки. Для создания цветного изображения, в результате полученных данных, применяется АЦП, который формирует из полученных сигналов цветное оптическое изображение, но не аналоговое. (См. Аналоговая фотография).

Как видим, биологическая система зрения при формировании оптического изображения на чёрно-белом и цветном уровнях у нас происходят в отличие от научно-технических достижений (цветная фотография) по законам биофизическим и биохимическим имеют общие сходства, но и принципиальные отличия от электронно-оптических систем.

• Главные отличия:
• 1) Оптическое изображение в нашем сознании — аналоговое, индивидуальное и для нас является эталоном, согласно которому мы сравниваем со всеми изображениями, которые нас окружают, или которые мы создаём сами.
• 2) Наш фотоприёмник — сетчатка глаза с жёлтым пятном с центральной ямкой, где формируется 50 % объектов цветного зрения и где расположены одни колбочки.
• 3) Главным фотодатчиком биологического фотоприёмника при цветном зрении в настоящее время является колбочка, которая с точки зрения чисто физической рассматривается как клетка с внешней долей конусной мембраны, имеющей пространственную структуру; и работающей по типу конусного волновода в среде прозрачного тела глаза. Это даёт возможность ей воспринимать сфокусированные лучи предметной точки оптического изображения в очерёдности согласно принципа работы конусного волновода, то есть очерёдности восприятия падающих на него спектральтных лучей в виде порядка красные→зелёные→синие→оранжевые и т. д., при этом оппонентно отбирать самые яркие основные, базисные спектральные лучи сфокусированной предметной точки (S,M,L,) или RGB не в цвете (внешняя мембрана — биологический конусный волновод внешней доли конусной мембраны колбочки). Если для получения цветного изображения фотокамерой применяется фотосенсор, где ячейка из пикселей RGB фильтрует только одну составляющую цвета сфокусированной предметной точки, то есть 1/3, то для получения всех трёх цветов при помощи АЦП из трёх клеток фотосенсора (трёх предметных точек в каждой, рядом расположенных) формируется цветное изображение не аналоговое, но ещё более красочное, чем оригинал. В мозгу же, на основании отобранных сигналов более коротким путём, при этом аналоговых сигналов каждой предметной точки, формируется полноценное наше аналоговое цветное оптическое изображение.
• 4)Зрительные пигменты колбочек (кон-опсины) сконцентрированы в наружных дисках мембраны. В колбочках пигмент расположен в особых пигментных складках, которые являются продолжением наружной клеточной мембраны экстерорецептора. Молекулы пигмента составляют около 80% всех белков диска. Зрительные пигменты настолько плотно упакованы в мембранах наружного сегмента, что расстояние между двумя молекулами зрительного пигмента не превышает 10 нм. Такая плотная упаковка повышает вероятность того, что фотон света при прохождении слоя фоторецепторных клеток будет уловлен. (Например, каждая палочка содержит около 108 молекул пигмента. Они организованы в несколько сотен дискретных дисков (около 750 в палочке обезьян), которые не связаны с наружной мембраной.)

Каждая колбочка содержит фотопигменты кон-опсины (Йодопсин (версия Миг)) : красные, зелёные, синие, которые участвуют в оппонентном выделении из луча одного из трёх основных, базовых биосигналов S,M,L не в цвете. При оппонентном отборе биосигнала в мембране колбочки происходит сравнение трёх пар сигналов красный-зелёный, синий-жёлтый, чёрный-белый. Оппонентно отобранный биосигнал отправляется по нервным стволам в зрительные отделы головного мозга., (См. также Теория оппонентного цветного зрения (версия Миг)).

Отличающиеся особенности колбочек от палочек

рис. 1a. Строение колбочки (сетчатка глаза).
1 — мембранные полудиски;
2 — митохондрия;
3 — ядро (эллипс с жировой каплей);
4 — синаптическая область;
5 — связующий отдел (перетяжка);
6 — наружный сегмент;
7 — внутренний сегмент;
8 — граница мембранной части;
9 — пигмент сократимых фибрилл.

рис. 2b. Строение палочки сетчатки глаза:
1 — наружный сегмент (содержит мембранные диски),
2 — связующий отдел (ресничка),
3 — внутренний отдел (содержит митохондрии),
4 — основание с нервными окончаниями,
5 — граница мембранной части,
6 — ядро,
7 — синаптическая область.

Рис.2d. Rods — палочки, Cones — колбочки. O.S. — внешние бислойные мембранные диски (discs).

Отличающиеся особенности колбочек и палочек состоят в том, что колбочки (см. рис.1а) все одинаковые морфологически, но в зависимости от места расположения на сетчатке имеют отличающиеся размеры. Это связано с функцией их работы. Например, колбочки в центральной ямке имеют большую плотность расположения и воспринимают в основном красно-зелёные лучи имеют больший размер основания конуса внешней доли мембраны, так как поперечное сечения фронтального луча красного цвета наибольшее и соответственно основание конуса мембраны наибольшее, чем у синей колбочки. (Работа мембраны колбочек и палочек как волновод (версия Миг)). С другой стороны все колбочки содержат разновидности фотопигмента кон-опсины, которые в зависимости от захваченного луча света предметной точки и оппонентного отбора выделения наиболее яркого основного луча триады RGB (S,M,L) (cм. Основные цвета (версия Миг)) в мембране выделяется фотопигмент кон-опсин данного цвета. У колбочек три разновидности фотопигмента йодопсина — фотопигменты хлоролаб и эритролаб. Фотопигмент хлоролаб поглощает лучи жёлто-зелёной части спектра света. Фотопигмент эритролаб поглощает лучи жёлто-красной части спектра. Третий вид фотопигмента цианолаб (версия Миг) (предполагаемый) поглощает синие лучи света, который проявляется при захвате синих лучей колбочкой-S. Колбочки-S располагаются вне зоны ямки, в периферийной зоне сетчатки.

Однако пока известно, что йодопсин (версия Миг) находится во всех колбочках глаза.

Отличающаяся особенность палочек (см. рис.2b) состоит в том, что палочки имеют мембрану цилиндрической формы с поперечным сечением порядка 1,5-2,5 мкм, что соответствует поперечному сечению фронта волны синих лучей. Палочки отсутствуют в центральной ямке и работают в условиях сумеречного и ночного освещения.

Особенность работы синих S-колбочек

Рис. Ra. Работа красных лучей (L) в центральной ямке (фовея)

• Положение колец (см. рис. Ra) — длинной длины волны (L), чувствительной к красному цвету в центральном месте ямки. Центр (ямки)(550нм) — середина чувствительности полосы в 7‒8° (величина угла конусный поверхности в степенях), где колбочки находятся вне окружения палочками с углом зоны «cone peak» 1° (рис. 1г). Колбочки окружены палочками с короткими длинами волны и взаимодействуют за пределами конусного угла 20° (степеней). Постоянно об этом положении колбочек и палочек традиционно думали как отклонение, вызванное продольной (осевой) хроматической аберрацией глаза. И такая работа демонстрировала бы, что этот ответ — не отклонение вообще, а скорее фундаментальное основание для обработки изображения глаза. В этом контексте доктор Huth отметил комментарий Millidotа, показанного ранее. При этом, имея критически точную, опорную базовую длину волны (midband длину) 550нм, скорости формирования сигналов сфокусированной предметной точки в фемтосекунду, например, синего сигнала S, создают условия в фовеальной ямке для нахождения величины длины волны синего цвета (см. рис.1p) S-колбочками, которые к ним направляются из зоны центральной ямки при взаимодействии колбочек M/L. (Cм. рис. R).

Рис.9. Нейроны троп Булочки — «синей» Колбочки-S, расположенной в периферийной зоне ямки фовеа, воспринимающей сфокусиованные синие лучи света предметной точки на колбочки M/L в центральной ямке фовеа 0,2 мм из блока основных лучей RGB сфокусированного луча. Оппонентно выделенные биосигналы синего цвета ON в системе отбора цвета из пары синий-жёлтый с участием горизонтальных клеток H. При этом также OFF желтый сигнал может быть предоставлен по центру диффузному биполярному типу клеток Bi (см. рис.Ф). (См. более подробно также в Тропы синих колбочек-S сетчатки глаза)

Например, демонстрировалось, что горизонтальные клетки производят отрицательную обратную связь с колбочками (Baylor и др., 1971; Fuortes и Саймон, 1974; Burkhardt, 1993), которые заняты в центре, и окружают поколение в биполярных клетках. Они красят ответы противника в горизонтальных клетках животных с хорошим цветным видением (Fourtes и Саймон 1974). В случае данных объекта ПРИВЕТ и работы горизонтальных клеток HII сетчатки примата. Это было трудным исследованием к демонстрируемому цветному сопротивлению во внутриклеточной регистрации и маркировках краски (Dacey и др., 1996), хотя анатомически известно, что есть цветная селективность их контактов (Ahnelt и Kolb, 1994). Dacey и соавторы (1996) заключили, что клетки HII, которые конечно вступают также в контакт с L-и М. колбочками, но прежде всего они заинтересованы в колбочках (S-колбочках — синих), которые не должны участвовать в сигналах обратной связи с более длинными конусными мембранами S-колбочек. Однако, возможно, что обратная связь клеток HII относится только к Булочкам, формируя таким образом сопротивление колбочек непосредственно с их биполярными клетками. Это должно привести к Булочке (S-колбочка) противника биполярного СЫНА, при закрытом L-/M-OFF (синий НА/жёлтый цвет ПРОЧЬ) канале, который можно было бы нести прямо к клеткам нервного узла (см. рис.9). Это значит, что сфокусированные синие монолучи предметной точки на сетчатку отбираются предварительно биполярными клетками из красно-зелёных, жёлтых монолучей, перед передачей их S-колбочке для фототрансдукции синего сигнала в мозг.

Рис.1. В сетчатке только три, геометрически-определенные длины волн и обнаружены с ними соответственно исключительно длинами волн в пределах длинных, коротких волн (700нм — 400нм) визуальной полосы и, критически, точное геометрически — определило опорную, базовую (midband длину) длину волны (550 нм). Биология таким образом использует точную геометрию, чтобы расшифровать оптическую длину волны.

И как показано в диаграмме «Розетты Стоун» выше, (geoemetric) геометрическое строительство, используемое здесь, определяет точный центр — 550 нм — визуальной полосы и, кроме того, точное место, где эта длина волны взаимодействует в пункте полной восьмугольной симметрии в относящейся к сетчатке глаза оригинальности конуснонго 7‒8° (степеней). Приняв данный случай получаем, что это обеспечивает «неподвижную ссылку длины волны» (расположение в центре базисной длины волны 550нм), которую предлагает Доктор Huth, и служит основанием для цветного постоянства видения и синтеза оттенков, что мы называем цвет, как описано Эдвином Ландом. Все мы приходим к тому же самому цвету, потому что, в основном, все мы имеем тот же самый размер/диаметр фоторецепторов. Здесь снимаются вопросы хроматической аберрации, фильтрации основных лучей, наличия необходимых пигментов, определения в сетчатке только трёх, геометрически-определенных длин волны. Мы приходим к обнаружению среди них максимальных границ, исключительно, длин волн: от длинной волны до короткой (700нм и 400нм) визуальной полосы, что даёт критически точное, геометрически определённую опорную, базовую (midband) длину волны (550 нм) для нахождения величины длины волны синего цвета (S).

Рис. 1а. Это предположение определяет те видимые длины волны, преломляемые хрусталиком, и работу структуры глаза при обнаружении сфокусированной предметной точки на сетчатке в трех круглых кольцах, окружающих центральную ямку сетчатки глаза (центральный fovea). Тем не менее это не является основанием дополнительного подтверждения trichromicity видения. Этот образец демонстрирует, что в сетчатке глаза поверхность — фактически дифракционная поверхность (дифракционная решётка) и не, как она была так долго неправильно принята, что она прямая поверхность отображения (экран), (как киноэкран). То есть видимые графики кривых S,M,L показывают разложение луча света сфокусированной предметной точки на внешнюю долю конусной мембраны колбочки в виде оппонентного отбора характеристик длин волн основных спектральных лучей RGB.

При нормальном дневном свете уровни освещенности трех основных интенсивностей света (RGB), абстрагированные от сетчатки являются достаточным, чтобы активировать механизм <<земля цвета механизм>>, как определено выше, и оттенки цвета воспринимаются накладывается на визуальный образ. Периферийные палочки, как указывалось выше, сужают зрачок, контролируя интенсивность света, поступающего в глаз до уровня 498 нм, который не приведет к повреждению сетчатки.

Есть только одно — <<системы>>! Gerald C. Huth, Ph.D. (physics) — Ojai, CA | Tucson, AZ

Рис. 1г. Каждая антенна (или каждый легкий (световой) участок обнаружения на сетчатке) поглощает электромагнитную характеристику длины волны света и оппонентно выделяет базовую длину волны RGB, и переводит эту поглощенную энергию на квантованную электронную частицу (не цветную) со скоростью в фемтосекунду, которая впоследствии используется (электрически) в процессе видения в мозгу. На данном изображении показана работа колбочек красных, зелёных без окружения палочек (в центральной ямке — фовеальной зоне 0,2мм c шириной колбочки в градусах угла зрения $\phi$, примерно, равное 0,0084 градусов, что примерно составляет угол в 30 секунд между центрами двух колбочек M,L середины базовой полосы (550 нм) контрольной точки в центральной ямке фовеа). Работа колбочек-S (синих) происходит на периферии ямки фовеа в пределах окружения 8 палочками в зоне пояса с радиусом более 0,13 мм, в пределах центрального угла 7-8° (в зоне базового отрезка 400-700 нм с длиной волны синего луча более 498 нм). Любой, кто с этим встречался и изучал зрение, увидит и эту следующую кривую, которая была воспроизведена скорее всего во всех учебниках

Рис. 8b. Короткие аксоны горизонтальных клеток H (см. рис.Ф) исключительно связываются с колбочками.

Рис. 1p. В центре ямки 0,2 мм идёт распределение только колбочек. В зоне c радиусом от центра ямки более 0,13 мм расположены колбочки и палочки. Здесь расположены также синие колбочки-S. Колбочки с окружением 8 палочками распределены вначале периферии, где наибольшая плотность колбочек и палочек. С уменьшением плотности — идут шестиугольные колбочки..

Дифференцированная работа экстерорецепторов на фокальной поверхности сетчатки глаза

На основании последних данных (См. рис. 1,1а,1г, доктор Джеральд К. Хат и доктор John A. Medeiros учёные вообще, хоть и немноо гипотетически, на базе всего набора информации по цветному зрению, более реалистично пришли к обобщению, что цветное зрение следует рассматривать с точки зрения дифференцированной работы на фокальной поверхности сетчатки фотодатчиков в виде нано-антен или структур колбочка в окружении шести или восьми палочек. Каждая нано-атена — пространственная структура, что согласуется с тезисом, что каждая колбочка работает как конусный волновод в среде прозрачного тела глаза. Данное направление снимает вопросы хроматической аберрации, фильтрации основных лучей, наличия необходимых пигментов, определения в сетчатке только трёх, геометрически-определенных длин волны и обнаружение среди них максимальных границ, исключительно длин волн: от длинной волны до короткой (700нм и 400нм) визуальной полосы и, даёт критически точное, геометрически определённую опорную, базовую (midband) длину волны (550 нм) для нахождения величины длины волны синего цвета (S).

Например, подтверждая вышесказанное, в работе Helgе Kolbа дано:

Электронная микроскопия, наконец, показала, что тип HII горизонтальной клетки действительно послал много древовидных «процессов» (сигналов) немногим синим колбочкам (колбочки-S) посредством её древовидных небольших и меньших концентраций процессов, приведших к лежанию «M.» и L-колбочек (зелёных и красных). Короткие аксоны этих клеток HII связываются с конусами исключительно как на рис. 8b,9 (Ahnelt и Kolb, 1994). Внутриклеточная регистрация от горизонтальных клеток H2 в сетчатке обезьяны доказала окончательно, что эта горизонтальная синяя клетка (синяя колбочка) — чувствительный и важный элемент тропы колбочки в сетчатке примата (Dacey и др., 1996).

Фоточувствительные клетки сетчатки глаза

Фоторецепторы ipRGC

(Свет слева). Фоторецепторы сетчатки глаза Колбочки, Палочки и ганглиозные клетки ipRGC при большом увеличении.

Третий вид фоточувствительных клеток (см. Сечение сетчатки глаза) (не колбочки и не палочки), которые относятся к сетчатке глаза .

• pRGC (Retinal ganglion cell) — все фоточувствительные нервные клетки;
• ipRGC — фоточувствительные нервные клетки D,E, относящиеся к сетчатке глаза. (Фоточувствительные клетки нервного узла ipRGC содержат фотопигмент меланопсин (версия Миг) и расположены в сетчатке глаза не в фокальной поверхности сетчатки, где расположены экстерорецепторы колбочки и палочки, а — в ганглиозном слое сетчатки (Ganglionic layer) (см. Сечение сетчатки глаза).)

Клетки нервного узла (ipRGC), содержат пигмент (melanopsin), — третий вид фоторецепторов сетчатки глаза недавно обнаруженый и являются типом нервной клетки в сетчатке глаза млекопитающих. В отличие от других нервных узлов сетчатки глаза, они являются фотосенсибилизационными !. Это означает, что они — третий класс фоторецепторов сетчатки глаза, которые возбуждаются под действием лучей света. (Они даже при блокировании классических фоторецепторов палочек и колбочек, или в случае применения фармакологических агентов их блокировки, или при отделении их от сетчатки, независимо функционируют), т.е участвуют в зрительном процессе.

Палочки

1r. Рисунок колбочки и палочи 1866 год

Па́лочки англ. rod cells) — один из типов экстерорецепторов, расположенных в фокальной поверхности сетчатки в слое (экстерорецепторов), периферических отростков светочувствительных клеток сетчатки глаза, названный так за свою цилиндрическую форму. Это высокоспециализированные клетки, преобразующие световые раздражения в нервное возбуждение (сигналы).

Палочки чувствительны к свету благодаря наличию в них специфического пигмента — родопсина (или зрительный пурпур). Палочки работают в условиях сумеречного и ночного освещения.

Бесцветные рецепторы вечернего видения (scotopic видение) — палочки, так называемые из-за их формы. (См. рис. 1r).

Колбочки

Ко́лбочки (см.рис.1) — (англ. cone) один из типов фоторецепторов (экстерорецепторы), расположенных в фокальной поверхности сетчатки в слое (экстерорецепторов), периферических отростков светочувствительных клеток сетчатки глаза, названный так за свою коническую форму. Это высокоспециализированные клетки, воспринимающие и преобразующие световые сигналы (фотоны) в нервное возбуждение в виде биоэлектрических (сигналов) на рецепторном уровне (есть уровень нейронный — участие в работе зрительных отделов головного мозга) на базе принципа оппонентного отбора более ярких сигналов КЗС.

Колбочки чувствительны к свету благодаря наличию в них специфического пигмента йодопсина — разновидности пигмента кон-опсина. Колбочки работают в условиях дневного света, обеспечивая цветное зрение.

1с. Рисунки Грефа морфологии колбочки в различных областях сетчатки (см. также Специфика работы мембраны колбочек сетчатки глаза).

Также известно, что форма колбочки не идентична всюду в человеческой сетчатке (см. рис. 1с). Фоточувствительная внешняя часть доли мембраны колбочек изменяется систематически, чтобы быть длинной и мягко сужающимся, образованием конусности в центральной (foveal) части сетчатки к тому, чтобы быть более короткой, и более приземистой (более очевидно сужающейся, с большей конусностью) в периферийных частях сетчатки (von рисунки Грефа морфологии конуса по различным областям сетчатки показываются ниже). Coincidently, цветная функция видения, обеспеченная конусными внешними долями мембраны колбочки, также изменяется систематически в разных частях сетчатки от центра до периферийных. Цветное зрение имеет лучшее решение в зависимости от конусности мембраны (трехмерный или trichromaticy), и там, где конусы долго и мягко сужаются, c уменьшением в решении конусности (чтобы быть чрезвычайно двумерным или двуцветным) в промежуточных областях сетчатки, и уменьшается далее к ее самому низкому решению конусности (быть чрезвычайно одномерным или монохроматическим) в далекой периферии сетчатки (хотя цветная функция видения полностью не потеряна для достаточно ярких или больших участков цвета).

Фотохимические реакции в фоторецепторных клетках сетчатки глаза

Фотохимические реакции — химические реакции, которые инициируются воздействием электромагнитных волн, в частности — светом. Примерами фотохимических реакций являются фотохимические реакции, которые инициируются воздействием электромагнитных волн, в частности — светом на фоторецепторные клетки сетчатки глаза, фотосинтез в растениях, распад бромида серебра в светочувствительном слое фотопластинки, превращение молекул кислорода в озон в верхних слоях атмосферы, фотоизомеризация, фотохимически инициируемые перициклические реакции, фотохимические перегруппировки (напр. ди-π-метановая перегруппировка) и т. п.

Ретиномоторная реакция фоторецепторов

Рис. 1/1. (Свет снизу). Смещение гранул меланина, рецепторной части колбочек и палочек в сетчатке — при дневном освещении (дневное зрение; LA — состояние световой адаптации глаза)
Слева — микрофотография сечения сетчатки глаза рыбы, справа — схематическая прорисовка взаиморасположения органелл и экстерорецепторов. Направление света, приходящего в сетчатку сквозь хрусталик: снизу-вверх.
На фото видно: днём палочки скрыты гранулами меланина; рецепторная часть колбочек выдвинута к свету (на фото — смещена вниз).

Рис. 2/2. (Свет снизу). Движение колбочек, палочек и гранул в условиях слабого освещения (ночное зрение; DA — темновая адаптация глаза), микрофотография сечения сетчатки глаза рыбы.
Справа — схема перемещений органелл и изменения формы фоторецепторных клеток.
На фото видно: при недостатке света гранулы меланина открыли путь света к палочкам; рецепторная часть колбочек удалена от источника света, рецепторная часть палочек — приближена к нему (на фото — смещена вниз).

Ретиномоторная реакция фоторецепторов сетчатки глаза — механические процессы в сетчатке глаза, связанные с перестройкой взаимного расположения экстерорецепторов (палочек и колбочек), и гранул меланина,
в соответствии с уровнем освещённости (см. рис. 1/1,2/2,C), где видно, что колбочки работают при дневном освещении без участия палочек, а палочки работают при сумеречном и ночном освещении без колбочек! (Это важное открытие).

Цветное зрение у человека и приматов

Механизмы трехцветного световосприятия у приматов (Trichromatic) лучше всего исследованы на примере человека. Согласно последним достижениям в исследованиях физиологии зрительной системы животного мира, у остальных приматов зрение незначительно отличается от восприятия цвета человеком.

Следует заметить, что у части людей, вследствие определённой мутации, возник дополнительный зрительный пигмент, с несколько иным строением и иной спектральной чувствительностью. У таких людей (а пока известно, что эта мутация передаётся только женщинам) зрение четырёхкомпонентно, то есть они несколько лучше различают оттенки различных цветов.

Цветное зрение у людей и животных связано с вопросами саморегуляции организма, с наличием совокупного движения, поведения биологических систем, которые должны быть замкнутыми и одновременно должны иметь модулятор движения, связывающий организм и его внутренние системы с подвижностью, колебаниями внешней среды, из которой поступают сигналы, воздействующие на элементы нервных узлов. Например, ретиномоторная реакция фоторецепторов — механические процессы в сетчатке глаза, связанные с перестройкой взаимного расположения рецепторов (палочек и |колбочек), и гранул меланина,
в соответствии с уровнем освещённости (см. рис. 1/1‒2/2). Этот процесс, по сравнению со скоростью движения хрусталика, или реакцией глаза на движение, довольно медленный. Скорость адаптации легко оценить по времени, которое требуется нашим глазам для привыкания к резкой смене освещения (например, при переходе из солнечной комнаты — в тёмную, и наоборот, мы временно, на секунды, «слепнем»); но полная световая адаптация занимает 10‒30 минут. Такая саморегуляция функций организма — подстройка чувствительности органа зрение к условиям освещённости, связана и с организацией циркадных ритмов и обеспечивает адаптацию глаза к различным условиям окружающей среды, и переход от дневного, цветного зрения — к ночному, более светочувствительному, но монохроматическому. Наиболее ранние, а затем и самые подробные работы по изучению процесса ретиномоторной адаптации были проведены на рыбах.

Физиология цветного восприятия

Рис. 1b.Современные модели цветового восприятия, как это происходит в сетчатке глаза, касаются трехцветного и оппонентного процесса теории (см. Теория оппонентного цветного зрения (версия Миг)), введенной в 19 веке.

Восприятие цвета начинается со специализированных клеток сетчатки глаза, содержащих зрительные пигменты опсины (версия Миг) с различной спектральной чувствительностью, известных как колбочки сетчатки глаза. В организме человека существует три типа колбочек, чувствительных к трём различным спектрам, в результате чего у нас трехцветное цветовое зрение.

Каждая отдельная колбочка содержит зрительные пигменты (опсины (версия Миг)), состоящие из апротеинов (на базе G-белков), ковалентно связанных либо с 11-цис-hydroretinal или, реже-11-цис-dehydroretinal..

Колбочки, условно названные по порядку длин волн из пиков их спектральной чувствительности (см. рис.1b):

• типы колбочек с короткой длиной волны (S),
• со средней длиной волны (М),
• с длиной длиной волны (L).

Эти три типа колбочек не соответствуют хорошо определенным цветам, как мы их знаем. Скорее, восприятие цветов достигается комплексным процессом, который начинается с дифференциальной работой этих клеток в сетчатке, и она будет завершена в зрительной коре и ассоциативных зонах зрительной коры головного мозга.

Например, в то время как L колбочки называли просто красными экстерорецепторами, microspectrophotometry Денситометрия показала, что их пик чувствительности в зеленовато-желтой области спектра. Аналогичным образом, S и M колбочки напрямую не соответствуют синим и зеленым, хотя они часто изображаются как таковые. Важно отметить, что RGB (цветовая модель) - это всего лишь удобное средством для представления цвета, и не имеет прямой зависимости от типа колбочек в глазу человека.

Пик реакции человеческой колбочковой клетки меняется, даже среди лиц с "нормальным" цветовым зрением; у некоторых видов, кроме человека, это полиморфные вариации - больше того, это вполне может быть адаптивным., . Например, явление метамерии, когда разные цвета человек ощущает как один цвет.

Трихроматизм и принцип оппонентности

Схема трихроматизма с оппонентным отбором цвета с участием мозга

Трихроматизм и принцип оппонентности — теория, которая определяет способ, которым сетчатка глаза (версия Миг) человека (глаз (версия Миг)) обнаруживает и выделяет базовые лучи видимого света RGB с тремя разновидностями колбочек (S,M.,L) с использованием принципа оппонентного восприятия цвета (белый-чёрный, красный-зелёный, синий-жёлтый),

Это происходит на уровне восприятия видимых лучей (рецепторном) тремя разновидностями колбочек RGB (S,M.,L), содержащих разновидности фотопигмента опсины (версия Миг) на базе оппонентного отбора цвета из цветов (красный-зелёный, синий-жёлтый (или синий-красный/зелёный)) с последующей передачей сигналов в мозг (нейронный уровень) (См. рис.9).

Цветное зрение у птиц

Доказано (2006 год), что сетчатка (версия Миг) у птиц обладает одной из самых сложных систем фоторецептора колбочки среди позвоночных животных. Исследуя спектры поглощения сетчатки было получено, что птицы имеют пять типов колбочек, включая четыре одиночных, которые поддерживают видение цвета четырехроматизма(tetrachromatic) и двойную (колбочку), которая обеспечивает восприятие движения. (См. рис. 2a).

Когда пигмент поглощает свет (версия Миг), падающий на сетчатку глаза (на палочки и колбочки), изменяется мембранный потенциал клетки-колбочки, затрагивающий нейроны в слое ганглий сетчатки. Каждый нейрон в слое нервного узла может воспринимать информацию процессов от множества фоторецепторов, и может в свою очередь вызвать нервный импульс и передать информацию по оптическому нерву для дальнейшей обработки в специализированные зрительные центры мозга. Чем более интенсивный свет, тем больше фотонов поглощено зрительными пигментами, и большее возбуждение каждой клетки стимулирует появление более яркого оптического изображения. При этом предварительно монохроматические диспергированные лучи перед попаданием в мембрану попадают в жировые капелки, где оппонентно фильтруются наиболее сильные, яркие сигналы, которые в результаце фототрансдукции фильтрутся (согласно их цветовой специализации) и направляются по зрительным нервным стволам в мозг. С учётом оппонентного принципа отбора более яркого сигнала на этапе рецепторной работы зрительной системы выделение сигнала производится с участием ганглиозных слоев нейронов сетчатки, параллельно с выделением занимаются подавлением второстепенных, слабых сигналов, сжатием потоков из 6 млн до 1,2 млн для передачи по 1,2 млн нервных каналов. При этом с участием зрительных отделов головного мозга, связанного с ганглиозными фоторецепторами, происходит фильтрация трансдукцируемых цветных сигналов через фоторецептор ганглиозных клеток сетчатки ipRGC в прохождении фиолетово-синих лучей благодаря наличию у них фотопигмента меланопсина.

К тому же цвет жировых капелек каждой колбочки, ещё до попадания сигнала в мембрану, (например, синий, зелёный, красный) яркое доказательство трихроматизма цветного зрения. То есть на этапе уже рецепторном восприятие цвета происходит колбочками с разновидностью фотопигмента кон-опсина, которые отбирают свои яркие спектральные области монолучей (S,M.,L) предметных точек оптического изображения.

Роль жировых капелек колбочек и палочек

Рис.2б. Блок колбочек с цветными жировыми капельками.

В глазу многих видов рептилий, птиц и других животных имеются фоторецепторы - колбочки особого вида — с «жировой капелькой» в рецепторной части. Считается, что такие капельки, окрашенные липофильными природными пигментами — каротиноидами, выполняют роль предварительного, «внутриклеточного» светофильтра. Эти светофильтры дискриминируют из общего светового потока часть длин волн света, тем самым обеспечивая улучшенное цветоразличение.

У таких животных нередко наблюдается 4-6 типов колбочек, и колбочки разного типа имеют жировые капельки с различной концентрацией каротиноидов (то есть имеют разные типы «встроенных светофильтров»). Предварительно отфильтрованный ими свет создаёт нервный сигнал разного типа благодаря восприятию соответствующим видом колбочек отдельных диапазонов цветового спектра. Затем по нервным клеткам через синапс сигнал попадает в зрительные нервные стволы, ведущие эти сигналы в мозг. Жировые капельки, окрашенные в цвета четыре-, пять- и более оттенков — яркое доказательство многоэтапности восприятия света и цвета сложными и разнообразными зрительными системами животных.

Головной мозг и оптическое изображение

Рис.9,Зрительные тропы мозга

Зрительная кора является частью коры больших полушарий головного мозга, отвечающая за обработку зрительной информации. Главным образом она сосредоточена в затылочной доле каждого из полушарий головного мозга.

Оппонентно выделенные самые яркие сигналы видимых лучей света S,M,L — RGB (не в цвете), сфокусированных предметных точек на экстерорецепторы (версия Миг) колбочки сетчатки глаза (рецепторный уровень), по зрительным нервам пересылаются сюда, в зрительную кору. Здесь формируется бинокулярное (стерео) цветное оптическое изображение (нейронный уровень). Впервые, субъективно мы ощущаем цвет (версия Миг), который является лично нашим. (При определении цвета методом колориметрии цвет оценивается данными среднестатистического наблюдателя большой группы здоровых людей)

Понятие зрительная кора включает первичную зрительную кору (также называемую стриарной корой или зрительной зоной V1) и экстрастриарную зрительную кору — зоны V2, V3, V4, и V5. (См. о зонах V2, V3, V4, и V5 в статье Зрительная кора)

Математика цветного зрения

Сравнение теорий цветного зрения трёхкомпонентной и нелинейной[править] Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Сравнительная таблица трёхкомпонентной и нелинейной теорий цветного зрения Сравнение теорий цветного зрения трёхкомпонентной и нелинейной обсуждается в основном на материалах исследований человека, но и опыты на животных также служат материалом для сравнений. Все данные материала представлены в виде таблиц сравнений.

Выводы

Анализ данных цветовосприятия в последние десятилетия показывает, что c появлением новой техники, технологии исследований, учёным удалось доказать, что принцип трихроматизма (принцип трёхкомпонентного цветного зрения) является основой цветного зрения. На базе исследований на живых клетках при воздействии на них видимых лучей света (цвета) в цвете удалось рассмотреть колбочки S,M,L (RGB), которые участвуют в процессе дневного зрения, в процессе формирования цветного изображения в зрительных отделах головного мозга в трёхмерном пространстве в цвете, в стерео. C открытием третьего фоторецептора ганглиозного слоя сетчатки (см. ipRGC (~2007 год)), который расположен не в фокальной поверхности сетчатки, синаптически связан с колбочками, палочками, мозгом. Он выполняет важные функции при цветовосприятии в регулировании работы колбочек при восприятии спектра коротковолновых лучей (синих-фиолетовых), пропуская нормальные лучи спектра с длиной волны более 498нм, перенаправляя их в зону восприятия синих лучей колбочек-S, блокируя сильнодействующие синие лучи с высокой частой колебания — длинами волн менее 498нм. Он содержит оптический пигмент меланопсин (версия Миг), чувствительный к синим лучам (S) света.

Анализ ретиномоторных движений у взрослых рыб

Проводились исследования учёными Е. О. Загальской и В. П. Гнюбкиной из Института Биологии Моря ДВО РАН (2006 год), Владивосток. Цель этого исследования состояла в том, чтобы проанализировать ретиномоторные движения у взрослых рыб (zebrafish) и процесс созревания ретиномоторной реакции в его развитии у молодняка рыб. Показано, что ретиномоторные движения используются как адаптация зрения в условиях тёмно/светового освещения, показан механизм адаптации у рыбы-зебры. У взрослых особей гранулы меланоцитов.

Рис. С. Сетчатка глаза рыбы состоит из светочувствительных рецепторов «палочек» и «колбочек». Ночное зрение рыбам обеспечивают «палочки», благодаря которым рыбы видят чёрно-белое изображение предметов в сумерках, колбочки находятся в зоне под палочками вне освещения, мембраны которых притянуты к ядру клетки. (Колбочки опущены и находятся в искривлённом состоянии).

В 2006 году при помощи трансмиссионной электронной микроскопии пигментного слоя сетчатки исследован эпителий клеток сетчатки глаза, где вырабатывается пигмент меланин (коричневого и чёрного цвета), который обеспечивает открытие и закрытие зон освещения колбочек и палочек в зависимости от вида освещения. При дневном освещении данный пигмент блокирует работу палочек, которые ко всему ещё уходят в зону под колбочки. И наоборот, при сумеречном освещении палочки выходят из под прикрытия зоны прохождения синих и ультрафиолетовых лучей меланином, а колбочки опускаются в зону ниже палочек и находятся под прикрытием меланина. (См. рис. C). В конечном итоге подтверждено открытие явления ретиномоторной реакции фоторецепторов , работы колбочек и палочек в условиях дневного и ночного освещения учёными Е. О. Загальской и В. П. Гнюбкиной из Института Биологии Моря ДВО РАН, Владивосток.

Распределение фоторецепторов в сетчатке бабуина

• 

  Рис. S. Распределение рецепторов в сетчатке бабуина . Синие колбочки в периферийной зоне ямки фовея с углом охвата 7-8 градусов были распределены регулярно, красные и зеленые колбочки были распределены беспорядочно всюду. Плотность распределения зелёных колбочек больше, чем красных, больше чем синих.
  Рентгеноскопия сетчатки и отделов мозга, проведенная ещё в 1966, повторно в 2009 годах Р. Е. Марком, на атомно-молекулярном уровне подтверждает ранее сформулированые гипотезы о работе сетчатки, где заложены фоторецепторы колбочки, выделющие основные лучи спектра S,M,L («синие», «зелёные», «красные») (см. Фиг. R,рис. S), которые на рецепторном уровне воспринимают, трансдукцируют основные сигналы RGB оптического изображения (контурного, рецепторного) перед передачей их в высшие зрительные отделы (нейронные) головного мозга (см.Труды доктора Р.Е.Марка и его лаборатории). При этом следует подчеркнуть, что структукрно колбочки устроены одинаково, но в зависимости от места расположения они имеют разные морфологические размеры, например, в центральной ямке сетчатки они самые маленькие, так как плотно упакованы и при этом, в зоне ямочки диаметром до 1 мм расположены только колбочки красные и зелёные, где нет палочек вообще. Каждая колбочка способна оппонентно выделить один из основных цветовых сигналов S,M,L, RGB, так как фотопигмент опсин в зависимости от сфокусированного и выделенного основного луча предметной точи способен в результате мутации белка пигмента принимать красную, зелёную и синюю окраску!

Труды доктора Р.Е.Марка и его лаборатории

В настоящее время уже вообще не стоит вопрос о восприятии цвета в сетчатке блоками из трёх колбочек S,M,L (R.Marc, 1977). Если говорить о восприятии синих монолучей синими колбочками, то уже в 1977 году получены легко рентгеновские снимки в плане фокальной поверхности сетчатки синей колбочки в ряду основных колбочек зелёных и красных (см. рис. S).

Группа учёных Лаборатории R.Marcа (Лаборатория доктора Марка, Труды доктора Р.Е.Марка и его лаборатории) уже работают над созданием атласа основных нервных клеток сетчатки и отделов головного мозга, на основании электронной микроскопии их у кроликов и крыс. При этом используется разработаная мощная программа обработки данных современных микроскопов и компьютерных систем. При этом открывается возможность визуально анализировать работу здоровых и больных клеток с целью лечения целого ряда болезней (слепота, дальтонизм и др.

Что важно, на рентгеноскопии среза сетчатки (cм. Фиг. R) видно, что основные фоторецепторы колбочки и палочки в процессе формирования оптического изображения работают независимо. Так синяя колбочка при дневном зрении воспринимает диапазон синих лучей под присмотром фоторецепторов ipRGC. Например, сильные сигналы ультрафиолетовых, синих лучей под действием ipRGC и мозга закрывают вообще ресницами глаза глаз от их попадания во внутрь (скорость реакции 1/2000сек) и имеются другие функции у них, связанные с трансдукцией синего сигнала.

Различия палочек и колбочк

• Доводы о том, что палочки и колбочки одинаковы и не имеют различий голословны и оторваны от жизни. В настоящее время получены изображения разных типов колбочек и палочек, которые отличаются морфологически и функционально. (См. рис. 26). На приведенных изображениях колбочек птиц и черепах ещё раз показан вид колбочек, которые морфологически одинаковы, но различаются видом, в зависимости от места расположения и меняющемуся виду при работе. В глазу птиц даже есть двуглавые колбочки, расположенные в периферийной части и управляющие движением птиц.

Опсин и родопсин

Рис.9. Структурная модель родопсина.

Что касается фотопигментов, то следует знать, что пигмент, например, фоторецептора или изменяют своё устройство или претерпевают уменьшение своего изображения (вида), когда они поглощают фотон. Свет преобразует зрительный пигмент через следующий ферментный каскад: фотоны - родопсин - активизированный rhodopsin (metarhodopsin II) - GTP обязательный белок (трансдуцин) - фермент, гидролизирующий cGMP (cGMP-phosphodiesterase) — в итоге закрывающаяся мембрана, связавшая cGMP-регулируемым катионным каналом. (См. рис.9).

В темноте устойчивый поток течет в открытые каналы, которые несут главным образом ионы Na, составляя «темный поток», который частично деполяризует ячейку фоторецептора. Таким образом, деполяризованный фоторецептор выпускает медиатор (предполагая, что это является глутаматом аминокислоты) из его синаптических терминалов на нейроны второго заказа в темноте. На легком (световом) возбуждении rhodopsin молекулы - подводят isomerized к активной форме, вышеупомянутого следующего каскада, приводя к закрытию каналов катиона мембраны фоторецептора, останавливая темный поток и заставляя мембрану клетки фоторецептора гиперполяризовать и останавливаит выпуск медиатора к нейронам второго заказа (см. Stryer, 1991; Yau, 1994, и Kawamura, 1995, для обзоров.

Это изменение происходит в устройстве или в окислительно-восстановительном процессе хромофора и выражается в изменении устройства белка или его деятельности, и вызывает каскад трансдукции сигнала. Примеры для пигментов фоторецепторов, находящиеся в сетчатке глаза: например, родопсин (версия Миг) (относящийся к сложным белкам хромопротеинам) вызывает жёлтый цвет; например, криптохром (cryptochrome), и билин (bilin) вызывает голубой цвет растений. Относительно фотопигмента цианолаба, который ещё не выделен учёными, то в результате фототрансдукции сигнала, пигмент, который светится в жировых капельках синим цветом, увиден и его можно назвать любым именем, важен цвет, который виден при исследованиях на снимках, и который имеется на синих колбочках-S. Не исключено, что он близок к меланопсину, билину. В любом случае, он является разновидностью фотопигмента опсина (См. Зрительные пигменты и передача зрительного сигнала (версия Миг)).. [цитата, необходимая]

См. также

• Труды доктора Р.Е.Марка и его лаборатории
• Лаборатория доктора Марка
• Специфика работы мембраны колбочек сетчатки глаза
• Цветное зрение у человека (версия Миг)
• Оптический тракт (версия Миг)
• Наружное коленчатое тело
• Зрение человека (версия Миг)
• Измерение цвета (версия Миг)
• Опсины (версия Миг)
• Зрительная фототрансдукция (версия Миг)
• Зрительная кора
• Острота зрения (версия Миг)
• Теория оппонентного цветного зрения (версия Миг)
• Ретиномоторная реакция фоторецепторов (версия Миг)
• Ночное зрение
• Дневное зрение
• Зелёный луч
• Нелинейная теория зрения