2.3. Физиологические основы восприятия цвета

Орган зрения человека состоит из трех отделов: периферического (глаз), проводникового (зрительный нерв) и центрального (зрительная зона коры головного мозга).

Глаз человека, разрез которого приведен на рис. 5, представляет собой шарообразное тело с твердой и непрозрачной внешней оболочкой (склера). Свет входит в глаз через его переднюю прозрачную и более выпуклую стенку – роговицу. За роговой оболочкой находится передняя камера глаза, заполненная прозрачной жидкостью и отделенная хрусталиком от задней камеры, занятой стекловидным телом. Спереди поверхность хрусталика прикрыта радужной оболочкой с круглым отверстием в центре (зрачок глаза). Мускулы, к которым прикреплен хрусталик, рефлекторно (т. е. без участия сознания) фокусируют глаз, создавая на его дне наиболее четкое изображение предмета. Так же рефлекторно действуют и те мускулы, которые определяют диаметр зрачка глаза, расширяя его, когда света становится мало, и сужая его при избытке света.

Изображения предметов фиксируются на сетчатой оболочке (сетчатка или ретина), выстилающей изнутри дно глазного яблока (рис. 6). В сетчатке находятся светочувствительные клетки: палочки и колбочки (рис. 6, б и в). Палочки представляют аппарат сумеречного (бесцветного) зрения, а колбочки, требующие для своей работы большего количества света, функционируют днем и дают возможность различать цвета предметов. За слоем палочек и колбочек находится слой темного пигмента, зерна которого проникают между светочувствительными элементами. Они защищают колбочки и палочки от действия избыточного освещения.

Рис. 5. Горизонтальный разрез глаза человека

Рис. 6. Сетчатая оболочка глаза (ретина)

а) 1– пигментный слой, 2 – слой палочек и колбочек, 3 – наружная пограничная перепонка, 4 – внешний зернистый слой, 5 – внешний межзернистый слой, 6 – внутренний зернистый слой, 7 – внутренний межзернистый спой, 8 – ганглиозные клетки зрительного нерва, 9 – волокна зрительного нерва, 10 – внутренняя пограничная перепонка; б) палочка; в) колбочка

Сетчатка содержит около 7 миллионов колбочек и примерно 130 миллионов палочек, которые связаны с волокнами зрительного нерва. Последние собираются в один ствол (зрительный нерв), связывающий глаз с головным мозгом. Зрительный канал получения информации обладает наибольшей пропускной способностью: 10⁶ бит/с (для сравнения: слуховой канал – 10⁴ бит/с, вкусовой – 10³ бит/с).

Световое возбуждение колбочек обусловлено фотодиссоциацией светочувствительных пигментов, заключенных в рецепторах, т.е. обратимым процессом распада их молекул под действием света на заряженные частицы – ионы. По мере распада молекул накапливается электрический заряд; при достижении его порогового значения в нервном волокне возникает импульс, передаваемый в зрительную зону коры головного мозга. Частота передаваемых в мозг электрических импульсов увеличивается с ростом освещенности сетчатки.

Различают три группы рецепторов цветного зрения (колбочек): первые чувствительны к излучениям с длинами волн 400-500 нм (синий цвет), вторые – 500-600 нм (зеленый цвет), третьи – 600-700 нм (красный цвет). Реакция рецепторов каждого вида вызывает ощущение определенного цвета (основные ощущения); они складываются в единое ощущение, зависящее от соотношения основных.