Схема структуры сетчатки человеческого глаза

В глазу доминируют палочки, которые не воспринимают цвет, но зато реагируют на освещенность, контраст света и тьмы. Эти «древние» клетки преобладают также у животных. Они хорошо реагируют на движение. А колбочки движения почти не видят, но видят цвет и детали. В отличие от большого количества животных, мы дневные существа. Многие животные существуют в основном ночью, для них восприятие контраста света и тени принципиально важно, а мы ночью, когда задействованы палочки, практически слепы. Цвет, как я уже говорил, – функция колбочек, поэтому ночью мы не видим цвета.

Кроме того, к сетчатке подходит зрительный нерв, по которому сигналы из глаза идут в мозг. К нему тянутся от клеток нервные волокна. В том месте, где зрительный нерв подсоединяется к сетчатке, – это место называется зрительным диском – вообще нет светочувствительных клеток, это слепое место. Здесь мы ничего не видим. А немного в стороне от него расположена так называемая макула, пятнышко диаметром примерно 5 мм. Внутри нее есть ямка, она называется центральная ямка. В этой крохотной центральной ямке сосредоточено наше дневное зрение, колбочки, способность различать детали, видеть цвет.

Поэтому мы должны все время сканировать мир. Глаз все время движется, чтобы в поле зрения макулы попало как можно большее пространство. Устойчивость картинки мира обеспечивается специальными «стабилизаторами зрения», позволяющими нам не замечать эти движения глаза. Когда мы двигаем головой, благодаря этой системе стабилизации мы не имеем скачка изображения. Давайте посмотрим, что происходит в этой ямке. В ней нет этих горизонтальных или ганглиозных клеток, все расчищено, свет подходит непосредственно к светочувствительным клеткам, туда, где находятся сплошные колбочки.

На сетчатке колбочки доминируют на узком пространстве этой ямки. В самой сетчатке очень много сосудов, через которые должен проходить свет и которые мешают видеть. В центре же ямочки сосудов нет, тут все вычищено, чтобы в нее свет мог проникнуть без помех.

Макула, окружающая ямку, – это небольшое пятно желтого цвета, оно является фильтром и поглощает избыток синего и ультрафиолета, тем самым защищая неприкрытые колбочки в ямке. Этот фильтр защищает глаз от солнечного излучения. Фоторецепторы содержат пигмент, обычно темный, и он поглощает свет. А основная масса ночных животных: кошачьи, еноты – не имеют такого пигмента. Зато у них в глазах есть тапетум, зеркальный выстилающий слой. Свет у них работает иначе, чем у человека. Он доходит до этого отражающего слоя и как от зеркала отражается обратно, подобно тому как это происходит в глазу морского гребешка. Таким образом, свет проходит сквозь сетчатку один раз, а потом сзади снова поступает на сетчатку. На этом основано такое всем известное явление, как яркое свечение глаз некоторых животных в темноте. Мы и наши коты видим мир совершенно по-разному.

Макула и центральная ямка в глазу человека

Структура центральной ямки глаза

Существует три вида колбочек, которые воспринимают цвет. Они чувствительны к разной цветовой частоте и отвечают за три цвета: красный, зеленый и синий. Тут кроется ответ на загадку трех основных цветов спектра, которые так существенны для нашей живописи, для смешения пигментов. Это связано с тем, что мы видим три цвета. При этом рецепторы красного эволюционно возникли позже других. У животных, которые видят цвет, есть только два вида колбочек, а у нас – три. Только редкие виды обезьян – обладатели трех видов колбочек, которые позволяют видеть красный цвет. У дальтоников, которые составляют 10 процентов мужского населения и 1 процент женского, расстройство цветового зрения связано с дефектом в X-хромосомах, из-за которого наиболее поздно развившаяся структура красных колбочек оказывается пораженной. Поэтому дальтоники не видят красный. Эта структура вообще наименее эффективна и чувствительна, поэтому ночью мы воспринимаем синий, зеленый, но красного цвета ночью не видим, он дается нам как черный. Эти позднее других образовавшиеся колбочки менее стабильны.

Итак, в нашем глазу мы имеем две системы. Одна воспринимает контрасты – это палочки. Она занимает большую часть сетчатки – это доминирующая и наиболее эволюционно древняя система. Она воспринимает контрасты, движения и освещенность. Она чувствительна к количеству фотонов, которые отражаются и попадают к нам в глаз. Эта система улавливает интенсивность света, но не воспринимает цвет. И это чувствительные к цвету колбочки, сосредоточенные на крошечном пространстве центральной ямки. Мы имеем две разные системы зрения, как будто два типа глаз совмещены в одном, и они все время должны интегрироваться, но могут и дезинтегрироваться. Свет и цвет воспринимаются двумя разными системами, и, строго говоря, поразительно, что нам удается их совмещать. Например, синий нам дается всегда как менее освещенный. А желтый, отражающий такое же количество фотонов, нам будет казаться более ярким. Такого рода эффекты проявляют себя в живописи. Взять хотя бы известный пейзаж Клода Моне «Восход солнца, впечатление» (1872), от которого пошло название импрессионизм. Здесь изображено солнце и его отражение в воде. Моне, который был невероятно чувствителен к свету, придал солнцу и дымке, сквозь которую оно светит, абсолютно одинаковый уровень освещенности. Это хорошо видно на черно-белой фотографии картины, ведь черно-белая фотография фиксирует как раз то, что видит система палочек. Она фиксирует освещенность, контрасты, но не цвет. И на этой черно-белой фотографии нет солнца, оно исчезло, потому что имеет такой же уровень освещенности, как и фон, между ними нет контраста. Моне создает контраст, противопоставляя синий и красный. Благодаря свойствам нашего зрения синий нам кажется более тусклым, а красный – более ярким. Это и создает эффект восхода солнца. Мы видим этот пейзаж двумя разными системами (фиксирующей степень освещенности и фиксирующей цвета), которые потом интегрируются, и в результате мы получаем эффект этого живописного полотна.

Различия между освещенностью и цветом в значительной мере зависят от упомянутых мной ганглиозных клеток. Они существуют в большом количестве и служат первичными интеграторами зрения, они собирают сигналы воедино. Ближе к периферии сетчатки они имеют очень разветвленные отростки, ближе к макуле – маленькие отростки и с их помощью могут создавать сеть из двух-трех клеток, а в районе самой центральной ямки одна ганглиозная клетка соединяется всего с одной колбочкой. Если клеток в этой сети будет больше, пропадет детальность нашего видения. Это первые интеграторы, поэтому там есть горизонтальные клетки, которые создают дополнительный уровень интеграции по отношению к ганглиозным клеткам. Ганглиозные клетки, интегрируя группы рецепторов, позволяют нам прочитывать контрасты, отличать светлое от темного. А организация контрастов лежит в основе организации форм. Та информация, которая делает нас людьми, тесно связана с нашим умением видеть детали. А движение воспринимается там, где сильнее интеграция, позволяющая воспринимать движение как образ, единую картинку.

Сказанное существенно для понимания живописи. Взять хотя бы картину Пуссена «Похищение сабинянок».

В ней движение и неподвижность находятся в очевидном контрасте. Каждое тело тут движется, каждое невероятно энергично, но в целом картина кажется нам на удивление статичной. Здесь нет динамики. Эта живопись ориентирована на колбочки, на детальное рассмотрение. Картина построена так, что она нарушает нашу способность видеть ее зонами контрастов, которая и позволяет воспринимать движение как единый динамический образ. Любопытно сравнить эту картину с полотном на тот же сюжет Рубенса. По сравнению с Пуссеном оно кажется очень динамичным.