Вченим давно цікаво, як три типи колбочок фоторецепторів ока працюють разом, щоб дозволити людям сприймати колір. У новому дослідженні в Journal of Neuroscience дослідники з Університету Рочестера використали адаптивну оптику для ідентифікації рідкісних гангліозних клітин сітківки (RGC), які могли б допомогти заповнити прогалини в існуючих теоріях сприйняття кольору.

Сітківка має три типи колбочок для визначення кольору, чутливих до коротких, середніх або довгих хвиль світла. Гангліозні клітини сітківки передають дані від цих колбочок до центральної нервової системи.

У 1980-х роках Девід Вільямс, професор медичної оптики Вільяма Г. Алліна, допоміг скласти карту «кардинальних напрямків», які пояснюють визначення кольорів. Однак існують відмінності в тому, як око розпізнає колір і як колір здається людині. Вчені підозрювали, що хоча більшість RGC слідують кардинальним напрямкам, вони можуть працювати в тандемі з невеликою кількістю некардинальних RGC для створення більш складного сприйняття.

Нещодавно група дослідників з Рочестерського центру візуальних наук, Інституту оптики та Інституту очей Флаума ідентифікувала деякі з цих невловимих некардинальних RGC у ямці, які могли б пояснити, як люди бачать червоний, зелений, синій і жовтий.

«Ми ще нічого не знаємо напевно про ці клітини, окрім того, що вони існують, — каже Сара Паттерсон, докторант Центру візуальних наук, яка керувала дослідженням, —Нам потрібно ще багато чого дізнатися про те, як працюють їхні реакції, але ці клітини з великою вірогідністю відсутньою ланкою в схемі того, як наша сітківка ока обробляє колір».

Використання адаптивної оптики для подолання спотворення світла в оці

Команда застосувала адаптивну оптику, яка використовує дзеркало, що деформується, щоб подолати викривлення світла, і вперше була розроблена астрономами для зменшення розмиття зображення в наземних телескопах. У 1990-х роках Вільямс і його колеги почали застосовувати адаптивну оптику для вивчення людського ока. Вони створили камеру, яка компенсувала спотворення, спричинені природними абераціями ока, створюючи чітке зображення окремих клітин фоторецепторів.

«Оптика кришталика ока недосконала і справді знижує роздільну здатність, яку можна отримати за допомогою офтальмоскопа», — каже Паттерсон. «Адаптивна оптика виявляє та виправляє ці аберації та дає нам кристально чистий погляд в очі. Це дає нам безпрецедентний доступ до гангліозних клітин сітківки, які є єдиним джерелом візуальної інформації для мозку».

Паттерсон каже, що покращення нашого розуміння складних процесів сітківки врешті-решт може допомогти створити кращі методи відновлення зору для людей, які його втратили.

«Люди мають понад 20 видів гангліозних клітин, а наші моделі людського зору базуються лише на трьох», — каже Паттерсон. «У сітківці відбувається стільки всього, про що ми не знаємо. Це одна з рідкісних областей, де інженерія повністю випереджає фундаментальну науку про зір. Зараз є люди з протезами сітківки в очах, але якби ми знали, що всі ці клітини роблять, ми могли б мати протези сітківки, які керували б гангліозними клітинами відповідно до їхньої фактичної функціональної ролі».

Оригінальна стаття була опублікована на порталі Medical Xpress 15 квітня 2024 року.

Троє дослідників мозку та когнітивних функцій з Університету Рочестера, США, виявили, що кліпання очима не просто зволожує очі, а також допомагає підтримувати чіткість зору, зберігаючи силу зорових сигналів.

У своєму дослідженні, опублікованому в Proceedings of the National Academy of Sciences, Бін Янг, Яніс Інтой і Мікеле Руччі вивчали моргання очей у групи молодих людей.

Попередні дослідження та неофіційні дані свідчать про те, що кліпання є процесом для підтримки зволоження поверхні очей та видалення пилу чи інших речовин. Деякі дослідження показали, що кліпання також допомагає мозку залишатися зосередженим на тому, на що людина дивиться, розпізнаючи об’єкти та допомагаючи обробляти постійний потік візуальної інформації на фрагменти, які можна спокійно обробити.

Але також було помічено, що зорова інформація періодично втрачається, коли очі кліпають. Одне дослідження також виявило, що нервова активність, пов’язана з обробкою зорового сигналу, сповільнюється, коли очі починають моргати, а потім повертається після цього, даючи нейронній системі коротку перерву — можливо, запобігаючи надмірній стимуляції.

У цьому новому дослідженні вчені підозрювали, що кліпання може служити й іншій меті — підтримувати гостроту зору. Щоб з’ясувати, чи це так, вони попросили 12 молодих людей взяти участь у дослідженні зору.

Дослідники використовували пристрій для стеження за очима з високою роздільною здатністю, щоб вивчати характеристики ока, у той час як добровольці дивилися на зображення різної контрастності. Дослідницька група виявила, що кожне моргання служило для збільшення потужності візуального вхідного сигналу шляхом модуляції інтенсивності світла, що падає на сітківку.

Дослідники виявили, що посилення відбувалося як під час мимовільних, так і під час довільних кліпань. Вони також знайшли докази того, що кліпання допомагає переформатувати візуальну інформацію, яка надсилається в мозок.

Дослідники припускають, що кліпання з лишком компенсує миттєву втрату зору, підвищуючи силу сигналу, допомагаючи підтримувати гостроту зору та допомагаючи мозку обробляти постійний потік візуальної інформації.

Оригінальне дослідження було опубліковане на порталі Proceedings of the National Academy of Sciences 2 квітня 2024 року.

Використовуючи експеримент типу «кліпни і ти пропустиш», дослідники з Дублінського коледжу Трініті виявили, що люди сильно відрізняються за швидкістю сприйняття візуальних сигналів. Деякі люди сприймають швидкі візуальні сигнали, на частотах, які інші не сприймають, що означає, що деякі люди отримують більше візуальної інформації за часовий проміжок, ніж інші.

Це відкриття свідчить про те, що деякі люди мають вроджену перевагу в певних ситуаціях, де час реакції має вирішальне значення, наприклад, у спортивних змаганнях з м’ячем або змаганнях.

Швидкість, з якою ми сприймаємо світ, відома як наша «тимчасова роздільна здатність», і багато в чому вона схожа на частоту оновлення монітора комп’ютера.

Дослідники з кафедри зоології Школи природничих наук та Інституту неврології Трініті-коледжу виявили, що між людьми існує значна різниця у часовій роздільній здатності, тобто деякі люди фактично бачать більше «зображень за секунду», ніж інші.

Для кількісної оцінки вчені використали «критичний поріг злиття мерехтіння» — показник максимальної частоти, з якою людина може сприймати мерехтливе джерело світла.

Якщо джерело світла мерехтить над порогом людини, вона не зможе побачити, що воно мерехтить, і натомість побачить світло монотонним. Деякі учасники експерименту вказали, що вони бачили світло абсолютно стабільним, хоча воно насправді блимало приблизно 35 разів на секунду, тоді як інші все ще могли сприймати блимання зі швидкістю понад 60 разів на секунду.

Клінтон Гарлем, доктор філософії Кандидат факультету природничих наук, є першим автором статті, опублікованої в PLOS ONE. Він сказав: «Ми також кілька разів вимірювали тимчасову роздільну здатність в тих самих учасників і виявили, що, незважаючи на значні відмінності між індивідами, ця риса, здається, досить стабільна протягом тривалого часу «всередині» індивідів».

Хоча наша візуальна часова роздільна здатність загалом є досить стабільною з дня на день, аналітичний аналіз припустив, що у жінок може спостерігатися дещо більше варіацій у часі, ніж у чоловіків.

«Ми ще не знаємо, як ця зміна візуальної тимчасової роздільної здатності може вплинути на наше повсякденне життя, але ми вважаємо, що індивідуальні відмінності у швидкості сприйняття можуть стати очевидними в високоінтенсивних ситуаціях, коли може знадобитися швидке визначення місцезнаходження або відстеження швидких рухомих об’єктів, наприклад у спортивних змаганнях з м’ячем, або в ситуаціях, коли візуальні сцени швидко змінюються, наприклад у змагальних іграх”, – додав Клінтон Гарлем.

«Це свідчить про те, що деякі люди можуть мати перевагу над іншими ще до того, як вони взяли ракетку й вдарили по тенісному м’ячу або схопили контролер і стрибнули в якийсь фантастичний онлайн-світ».

Ендрю Джексон, професор зоології Школи природничих наук Трініті, сказав: «Що, на мою думку, справді цікаво в цьому проекті, так це те, як зоолог, генетик і психолог можуть знайти різні ракурси цієї роботи. Для мене, як зоолога, наслідки варіації у візуальному сприйнятті, ймовірно, мають глибокі наслідки для того, як хижаки та здобич взаємодіють один з одним, для “гонки озброєнь”, які існують у природі і результують у потужність обробки мозком інформації та формування розумних стратегій для використання слабких місць ворога».

Кевін Мітчелл, доцент кафедри нейробіології розвитку Школи генетики та мікробіології Трініті та Інституту нейронауки Трініті-коледжу, додав: «Оскільки ми маємо доступ лише до власного суб’єктивного досвіду, ми можемо наївно очікувати, що всі інші сприймають світ як ми самі. Подібні приклади, як дальтонізм, показують, що це не завжди так, але є багато менш відомих способів, за якими сприйняття також може змінюватися.

«Це дослідження характеризує одну з таких відмінностей — у «частоті кадрів» наших візуальних систем. Деякі люди дійсно бачать світ швидше, ніж інші».

Оригінальне дослідження було опубліковане у журналі Plos One 1 квітня 2024 року.