2.2.3. Работа мозга

Информация от рецепторов передается в мозг по зрительному нерву, содержащему около 800 тысяч волокон. Кроме такой прямой передачи возбуждения от сетчатки к мозговым центрам существует сложная обратная связь для управления, например, движениями глазных яблок.

Где-то в сетчатке происходит сложная переработка информации – логарифмирование плотности тока и преобразование логарифма в частоту импульсов. Далее информация о яркости, кодированная частотой импульсов, по волокну зрительного нерва передается в мозг. Однако по нерву проходит не просто ток, а сложный процесс возбуждения, некоторое сочетание электрических и химических явлений. Отличие от электрического тока подчеркивается тем, что скорость распространения сигнала по нерву очень мала. Она лежит в пределах от 20 до 70 м/с.

Поступающая от трех типов колбочек информация преобразуется в импульсы и до передачи в мозг кодируется в сетчатке. Эта закодированная информация посылается в виде сигнала о яркости от всех трех типов колбочек, а также в виде разностных сигналов каждых двух цветов (рис. 2.3). Сюда подключается также и второй яркостный канал, берущий начало, вероятно, от независимой палочковой системы.

Первый разностный цветовой сигнал представляет собой сигнал К-З. Он формируется красными и зелеными колбочками. Второй сигнал представляет собой сигнал Ж-С, который получается аналогичным образом, за исключением того, что информация о желтом цвете получается при сложении входных сигн алов из К+З колбочек.

Рис.2.3. Модель зрительной системы

Мозг не раз уподобляли гигантскому центру, собираю­щему и перерабатывающему большой объем информации. Попытки разобраться в миллионах соединений этого неимо­верно сложного устройства были в значительной степени успешными. Мы знаем, например, что зрительный нерв одного глаза соединяется со зрительным нервом другого (перекрест зрительных нервов) таким образом, что нервные волокна правой половины одной сетчатки идут рядом с волокнами от правой половины другой сетчатки и после прохождения ретрансля­ционной станции (коленчатого тела) в среднем мозгу заканчивают свой путь почти в одном и том же месте в затылочной доле мозга, в задней его части. Возбуждения сетчаток проеци­руются в этой доле, причем часть их, соответствующая центру глаза (желтому пятну), в большой степени усилена по сравнению с возбуждениями других участков сетчатки. На ретрансляцион­ной станции имеется возможность для боковых соединений, да и сама затылочная часть имеет множество соединений со всеми другими участками мозга.

2.3. Зрительное восприятие светового излучения

2.3.1. Общие сведения

Н апомним , что основное различие между палочками и колбочками состоит в том, что все палочки по своей спектральной чувствительности однотипны, в то время как колбочки делятся на три группы. Колбочки каждой из трех групп имеют наибольшие чувстви­тельности в длинно-, средне- и коротковолновой зонах спектра (рис. 2.4). При действии света преимущественно на колбочки одного типа возникает ощущение опре­деленного цвета. Для колбочек, имеющих наибольшие чувстви­тельности в длинно-, средне- и коротковолновой зонах спектра, это ощущения соответственно красного, зеленого и синего света. Поэтому совокупности колбочек каждого типа называются крас­но-, зелено- и синечувствительными приемниками, или кратко КЗС-приемниками. Относительные спектральные чувствительно­сти КЗС-приемников обычно обозначаются: к_λ, з_λ, с_λ, а соответствующие кривые, показанные на рис. 2.4, называются кривыми основных возбуждений. Красный, зеленый и синий цвета, ощущения кото­рых могут возникнуть при действии света на каждый из этих приемников в отдельности, называют основными физиологиче­скими цветами. При одновременном действии излучения на два или все три КЗС-приемника возникают ощущения других цветов.

Рис.2.4. Кривые спектральной чувствительности КЗС-приемников глаза – кривые основных возбуждений

Отсюда понятно, что цвет излучения зависит от его спектрального состава. Одна­ко эта связь не является непосредственной. Вполне определенно о цвете можно судить только по величинам трех основных воз­буждений. Поэтому связь между спектральным составом излу­чения и его цветом устанавливается путем пересчета спектраль­ного состава в величины трех основных возбуждений. Такая связь имеет свои особенности. Например, многие очень различ­ные по спектральному составу излучения имеют одинаковые ве­личины трех основных возбуждений. Это значит, что различные по спектральным составам излучения могут иметь одинаковые цвета. Но если цвета различны, то излучения обязательно имеют разные спектральные составы.

Чтобы понять эти особенности цветового зрения, рассмотрим наиболее характерные соотношения между спектральными со­ставами и их цветами.

Цвета однородных излучений представляют наибольший ин­терес, так как все многообразие излучений – это всевозможные комбинации однородных излучений. Природные излучения в большинстве своем имеют сложные спектральные составы. Цвета однородных излучений можно наблюдать при разложении излучений в спектр. Поэтому их часто называют цветами спектра, или спек­тральными цветами.

Спектральные цвета. В сплошном спектре постепенному из­менению длины волны соответствует непрерывное изменение цвета. Однако деление спектра на участки по цветам обычно до­вольно грубое. Это объясняется не только бедностью словес­ного описания цветов, но и тем, что на некоторых участках спектра изменение цвета с изменением длины волны незначи­тельно.

Одно из делений спектра на цветовые участки приведено в таблице 2.1. Выделение именно этих участков объясняется тем, что на их границах происходят наиболее заметные изменения цветов.

Таблица 2.1. Деление спектра на цветовые участки.

Длины волн, определяющие границы участков λ, нм	Цвета однородных излучений, преобладающие на данном участке
400…450	Фиолетовые
450…480	Синие
480…510	Голубые
510…550	Зеленые
550…575	Желто-зеленые
575…585	Желтые
585…620	Оранжевые
620…700	Красные

Наиболее заметные измене­ния цветов в спектре объясня­ются характером изменения спектральных чувствительностей КЗС-приемников. Переход фиолетовых цветов в синие при длине волны 450 нм связан с резким падением чувствитель­ности С-приемника и заметным возрастанием чувствительностей 3- и К-приемников, кото­рые наблюдаются с увеличени­ем длины волны после 450 нм. С увеличением длины волны от 480 нм преобладающими становятся чувствительности двух приемников – С и 3. По­этому здесь заметен переход синих цветов в голубые. Примерно после 500 нм чувствитель­ность 3-приемника начинает преобладать над двумя другими. Голубые цвета постепенно переходят в зеленые, различные от­тенки которых от зелено-голубых до желто-зеленых занимают сравнительно большой участок спектра. После 550 нм чувстви­тельность 3-приемника заметно падает, а чувствительность К-приемника приближается к своему максимуму. Зеленые цвета переходят в желто-зеленые. При 570 нм чувствительности 3- и К-приемников уравниваются – цвета становятся желтыми. Затем чувствительность К-приемника начинает постепенно уменьшать­ся. Но у 3-приемника она падает значительно быстрее и после длины волны 585 нм чувствительность К-приемника становится преобладающей. Желтые цвета начинают переходить в оранже­вые. Особенно заметным преобладание чувствительности К-при­емника становится после 620 нм. Здесь оранжевые цвета переходят в красные, и эта цветность сохраняется до конца спектра.