Как глаз отличает сильный свет от слабого

Отличить сумерки от полудня нам помогают специальные клетки сетчатки, настроенные на разные уровни освещенности.

Мы легко чувствуем даже самую незначительную разницу в освещенности, и помогают нам в этом особые клетки сетчатки. Это не палочки и не колбочки (они все-таки настроены на конкретные формы объектов), это клетки, располагающиеся в ганглионарном слое сетчатки и реагирующие на определенное количество света вообще, вне зависимости от того, куда мы смотрим и что видим.

Раньше считалось, что ганглионарные клетки не способны реагировать на свет, что они только принимают сигналы от палочек и колбочек и передают их дальше по зрительному нервному пути. Но потом среди них нашли группу светочувствительных клеток, которые назвали ipRGC (intrinsically photosensitive retinal ganglion cells, то есть истинные светочувствительные ганглионарные клетки), которые могут сами, с помощью собственного фоточувствительного белка, реагировать на световые волны.

Про клетки ipRGC известно, что они тесно связаны с зонами мозга, которые управляют сном и биологическими часами. Логично было бы потому предположить, что эти клетки чувствительны к уровню освещенности. Действительно, в статье в Cell исследователи из Гарварда пишут, что среди светочувствительных ганглионарных клеток есть группа под названием M1 – именно благодаря им мы отличаем сильный свет от слабого.

Но работают М1-клетки совсем не так, как поначалу предполагали авторы работы. Опять же, естественно было бы предположить, что клетки по мере усиления освещенности просто генерируют больше сигналов, ведь свет – это стимул, раздражитель, а чем больше стимула, тем сильнее клетка «раздражается». Мозгу остается только высчитать освещенность, исходя из суммарной силы сигнала от М1-клеток.

На деле же оказалось, что разные М1-клетки настроены на разное количество света: есть такие, которые особенно активны на большом свету, а есть и такие, которые активней всего работают в сумерках, а при повышении освещенности они, наоборот, успокаиваются. То есть мозг, когда вычисляет освещенность, оценивает не просто силу сигнала – он также оценивает, кто именно ему этот сигнал прислал. По соотношению разных клеток зрительный отдел мозга может сделать вывод, светло ли вокруг, или не очень светло, ранний вечер или не очень ранний и т. д.

Такое распределение обязанностей более выгодно: генерирование импульсов требует от нейронов определенных затрат, и если бы они все работали одинаково, дружно повышая активность при усилении света, они поглощали бы огромное количество энергии. При разделении обязанностей, когда разные группы отвечают за свой диапазон стимула, того же самого результата можно добиться с меньшими расходами.

Пока что не очень понятно, много ли таких М1-клеток есть в сетчатке и как они в ней распределены, есть ли у них какие-нибудь клетки-помощники, и как мозг именно обрабатывает сигналы от них, но на все эти вопросы, надо думать, ответят дальнейшие эксперименты.