Нейрофизиологи ответили Галилею
Как известно любой женщине, черное стройнит, а белое полнит. Ученые наконец-то выяснили, почему нам так кажется.
Енс Кремков (Jens Kremkow) из Государственного университета Нью-Йорка вместе с коллегами изучили нейронный ответ на темные и светлые визуальные стимулы. Оказалось, что темные объекты на светлом фоне возбуждают другие типы нейронов, чем светлые на темном фоне.
Еще Галилео Галилей, наблюдая за планетами, задался вопросом, почему через телескоп Венера казалась меньше Юпитера, а невооруженным глазом – наоборот. Он решил, что это, возможно, происходит от того, что свет преломляется в той влаге, которой покрыт глаз.
Ближе к истине оказался Герман Гельмгольц. Выдающийся врач и физиолог понял, что эта оптическая иллюзия связана не с оптикой наших глаз, а с восприятием световых сигналов.
По данным американских ученых, результаты работы которых опубликованы в журнале PNAS, все дело в нелинейном отклике зрительной системы, когда она видит светлый объект на темном фоне.
От фоторецепторов в сетчатке глаза, которые преобразуют свет в нервный импульс, по биполярным нейронам сигнал идет в кору головного мозга. Эти нейроны бывают двух разновидностей — on и off. Первые реагируют на светлые объекты на темном фоне, а вторые на темные на светлом. Измерив электрическую активность во время того, как испытуемым предлагали различные визуальные стимулы, ученые выяснили, что off-нейроны реагируют предсказуемо — их активность возрастает плавно, в то время как on-нейроны дают сигналы намного более сильные. Таким образом выяснилось, что светлое на темном при одинаковом контрасте приводит к большему возбуждению нейронов. Такую асимметрию ученые наблюдали не только на людях, но также на кошках и обезьянах.
По мнению ученых, у асимметрии в оценке размеров светлых и темных объектов есть вполне логичное объяснение. «Благодаря этой способности мы можем разглядеть даже самый слабый источник света», — поясняет доктор Хосе-Мануэль Алонсо из Колледжа оптометрии в штате Нью-Йорк (США), один из авторов исследования. Вероятно, эта способность развилась в ходе эволюции, когда важно было загодя обнаружить опасность — горящие глаза хищника в темноте, например. Ученые рассчитывают, что это открытие позволит понять природу близорукости и других расстройств зрения.
