За цветное зрение отвечают – Глубоководные рыбы развили цветное зрение практически в абсолютной темноте. Причем отвечают за это совсем не те фоторецепторы, что у большинства других позвоночных — Наука

За цветное зрение отвечает — что такое цветоощущение, виды нарушения цветового, плохое

Зрение – одно из важнейших чувств для восприятия окружающего мира. С помощью него мы видим объекты и предметы вокруг нас, можем оценить их размеры и форму. Если верить исследованиям, при помощи зрения мы получаем не менее 90% информации об окружающей реальности. За цветное зрение отвечает несколько зрительных компонентов, что позволяет более точно и правильно передавать изображение объектов в головной мозг для дальнейшей обработки информации. Существует несколько патологий нарушения передачи цветов, которые существенно ухудшают взаимодействие с миром и снижают качество жизни в целом.

Как устроен орган зрения?

Глаз представляет собой сложную оптическую систему, которая состоит из множества элементов, связанных между собой. Восприятие различных параметров окружающих объектов (величина, удалённость, форма и другие) обеспечивает периферическая часть зрительного анализатора, представленная глазным яблоком. Это орган шаровидной формы с тремя оболочками, который имеет два полюса – внутренний и внешний. Глазное яблоко размещено в защищенной с трех сторон костной впадине – глазнице или орбите, где окружено тонкой жировой прослойкой. Спереди находятся веки, необходимые для защиты слизистой оболочки органа и его очистки. Именно в их толще находятся железы, необходимые для постоянного увлажнения глаз и беспрепятственной работы смыкания и размыкания непосредственно век. Движение глазного яблока обеспечивают 6 разных по функциям мышц, что позволяет выполнять содружественные действия этого парного органа. Помимо этого глаз соединен с кровеносной системой разными по величине многочисленными кровеносными сосудами, а с нервной системой – несколькими нервными окончаниями. Принцип действия очков от дальтонизма описан в данном материале.

__

Особенность зрения в том, что мы не видим непосредственно объект, а лишь лучи, отражающиеся от него. Дальнейшая обработка информации происходит в головном мозге, точнее его затылочной части. Лучи света изначально поступают на роговицу, а затем переходят на хрусталик, стекловидное тело и сетчатку. За восприятие лучей света отвечает естественная линза человека – хрусталик, а за его восприятие ответственна светочувствительная оболочка – сетчатка. Она имеет сложное строение, в котором выделяют 10 различных слоев клеток. Среди них особенно важными являются колбочки и палочки, которые неравномерно распределены по всему слою. Именно колбочки являются необходимым элементом, который отвечает за цветовое зрение человека. Про дальтонизм у женщин можно узнать тут.

_

_

Наибольшая концентрация колбочек отмечается в центральной ямке – воспринимающей изображения области в желтом пятне. В ее пределах плотность колбочек достигает 147 тыс. на 1 мм2.

Цветовое восприятие

Человеческий глаз является самой сложной и совершенной зрительной системой среди всех млекопитающих. Он способен воспринимать более 150 тыс. различных цветов и их оттенков. Восприятие цвета возможно благодаря колбочкам – специализированным фоторецепторам, расположенным в желтом пятне. Вспомогательную роль выполняют палочки – клетки, отвечающие за сумеречное и ночное зрение. Воспринимать весь цветовой спектр возможно с помощью всего трех видов колбочек, каждый их которых восприимчив к определенному участку цветовой гаммы (зеленый, синий и красный) за счет содержания в них йодопсина. У человека с полноценным зрением имеется 6-7 млн. колбочек, а если их количество меньше или имеются патологии в их составе, возникают различные нарушения цветовосприятия.

__

Строение глаза

Зрение мужчины и женщин существенно отличается. Доказано, что женщины способы распознавать больше различных оттенков цветов, в то время как представители сильного пола обладают лучшей способностью распознавать движущиеся предметы и дольше удерживать концентрацию на конкретном объекте.

Отклонения цветового зрения

Аномалии цветового зрения – редкая группа офтальмологических нарушений, которая характеризуется искажением восприятия цветов. Практически всегда эти заболевания передаются по наследству по рецессивному типу. С физиологической точки зрения все люди являются трихроматами – для полного различения цвета используют три части спектра (синий, зеленый и красный), но при патологии нарушается пропорция цветов или какой-то из них полностью или частично выпадает. Дальтонизм является лишь частным случаем патологии, при котором наблюдается полная или частичная слепота к какому-либо цвету._

_

Выделяют три группы аномалий цветового зрения:

  • Дихроматизм или дихромазия. Патология заключается в том, что для получения любого цвета используются только два участка спектра. Существует большое количество дихроматических нарушений, в зависимости от выпадающего участка цветовой палитры. Наиболее часто встречается дейтеранопия – невозможность воспринимать зеленый цвет;
  • Полная цветовая слепота. Встречается лишь у 0,01% всех людей. Существует две разновидности патологии: ахроматопсия (ахромазия), при которой полностью отсутствует пигмент в колбочках на сетчатке, а любые цвета воспринимаются как оттенки серого, и колбочковая монохромазия – разные цвета воспринимаются одинаково. Аномалия является генетической и связана с тем, что в составе цветовых фоторецепторов вместо йодопсина содержится родопсин;

Читайте более подробно о том, что это такое ахроматопсия.

  • Никталопия («куриная слепота») или гемералопия. Редкое нарушение колбочкового аппарата, при котором частично или полностью отсутствует способность видеть и различать цвета при недостаточном освещении и в сумерках. Считается, что аномалия возникает вследствие нехватки витамина А и РР в организме или может возникать при патологиях внутриутробного развития. Изначально гемералопия описывалась, как невозможность различать цвета при дневном свете, но из-за путаницы с терминологией сегодня оба названия являются синонимами._
    _

Любые цветовые отклонения являются причиной множества ограничений, например, для вождения транспортных средств или службы в армии. В некоторых случаях аномалии цветовосприятия являются поводом получения инвалидности по зрению.

Определение и виды дальтонизма

Одна из самых частых патологий восприятия цвета, которая имеет генетическую природу или развивается на фоне тяжелых заболеваний сетчатки. Существует полная (ахромазия) или частичная невозможность (дихромазия и монохромазия) воспринимать цвета, подробнее патологии описаны выше._

_

Традиционно выделяют несколько видов дальтонизма в форме дихромазии, в зависимости от выпадения участка цветового спектра.

  • Протанопия. Возникает цветовая слепота красного участка спектра, встречается у 1% мужчин и у менее 0,1% женщин;
  • Дейтеранопия. Из воспринимаемой гаммы цветов выпадает зеленый участок спектра, встречается чаще всего;
  • Тританопия. Невозможность различать оттенки цветов сине-фиолетовой гаммы, плюс к этому нередко наблюдается отсутствие сумеречного зрения из-за нарушений работы палочек.

Отдельно выделяют трихромазию. Это редкий вид дальтонизма, при котором человек различает все цвета, но из-за нарушения концентрации йодопсина происходит искажение цветовосприятия. Особенную сложность люди с этой аномалией испытывают при интерпретации оттенков. Кроме того, нередко наблюдается эффект гиперкомпенсации при этой патологии, например, при невозможности отличить зеленый и красный цвет возникает улучшенное различение оттенков цвета хаки. Узнайте также про сумеречное зрение по ссылке.

Виды дальтонизма

Аномалия носит имя Дж. Дальтона, который описал заболевание еще в 18 веке. Большой интерес к болезни связан с тем, что сам исследователь и его братья страдали от протанопии.

Тест на определение дальтонизма

В последние годы для определения аномалий цветовосприятия применяются полихроматические таблицы Рабкина, которые представляют собой изображения цифр и фигур, нанесенные на подобранный фон при помощи различных по диаметру кругов. Всего разработано 27 картинок, каждая из которых имеет определённую цель. Плюс к этому, в стимульном материале имеются специальные изображения для выявления симулирования заболевания, поскольку тест является важным при прохождении некоторых профессиональных медицинских комиссий и при постановке на воинский учет. Интерпретацию теста должен проводить только специалист, поскольку анализ результатов – довольно сложный и трудоемкий процесс. Тест на цветовую слепоту можно пройти в статье.

_

_

Считается, что можно использовать только распечатанные карточки, так как на мониторе или экране может происходить искажение цветов.

Видео

Выводы

Зрение человека – сложный и многогранный процесс, за который отвечает множество элементов. Любые аномалии восприятия окружающего мира не только снижают качество жизни, но могут быть угрозой для жизни в некоторых ситуациях. Большинство зрительных патологий являются врожденными, поэтому при диагностировании у ребенка отклонения нужно не только пройти необходимое лечение и грамотно подобрать корректирующую оптику, но и научить его жить с этой проблемой.

Также читайте про то, можно ли вылечить дальтонизм?

Глубоководные рыбы развили цветное зрение практически в абсолютной темноте. Причем отвечают за это совсем не те фоторецепторы, что у большинства других позвоночных — Наука

Позвоночные животные могут видеть за счет двух типов фоторецепторов — колбочек и палочек. В каждом из этих фоторецепторов содержатся специфические белки — опсины, которые преобразуют световые раздражения в нервные импульсы, направляющиеся далее в мозг. Как правило, в сетчатке позвоночных содержится до пяти видов опсинов. Четыре из них располагаются в колбочках, один — в палочках.

Ранее считалось, что у этих клеток было своеобразное разделение труда: за цветное зрение отвечали только колбочки, а палочки, в свою очередь, воспринимали только яркость света. При тусклом освещении или в темноте цветное зрение почти бесполезно и работают лишь палочки — благодаря очень чувствительному родопсину, который может уловить даже 1–2 фотона.

У подавляющего большинства позвоночных в палочках работает только один вид опсинов. Но оказалось, что у этого правила есть исключения — об этом узнали авторы нового исследования эволюции зрения костистых рыб

(Teleostei).

В ходе своей работы биологи проанализировали геномы более ста рыб, в том числе и тех, что обитают на глубине до 2 километров. У 13 из них было больше одного гена, который экспрессирует опсины, а у 4 — пять и более. Одна из этих четырех — Diretmus argenteus — оказалась рекордсменом: таких генов у нее было 38 — больше, чем у любого другого представителя позвоночных (человек, к примеру, использует всего четыре таких белка). Дополнительная проверка 36 видов показала, что большая часть этих генов была активна и отнюдь не представляла собой нефункционирующие дубликаты.

Рыбы с наибольшим количеством опсинов из нового исследования: рекордсмен Diretmus argenteus (сверху), Stylephorus chordatus (самый нижний) и Benthosema sp. (между ними)

Рыбы с наибольшим количеством опсинов из нового исследования: рекордсмен Diretmus argenteus (сверху), Stylephorus chordatus (самый нижний) и Benthosema sp. (между ними)

Учитывая то, что все эти четыре вида рыб относятся к глубоководным, такое количество экспрессирующих опсины генов может показаться странным, ведь солнечный свет не проникает в среду их обитания. Однако на таких глубинах есть и свои источники света — как правило, это биолюминесцирующие организмы.

По аминокислотной последовательности белков и их мутаций ученые установили, что глаза этих четырех видов могут видеть в узком диапазоне синего и зеленого — в интервале биолюминесценции. Авторы исследования предполагают, что в ходе эволюции рыбы настроили свое зрение таким образом, чтобы реагировать на опасность или на потенциальную добычу. Это может объяснять и необычную анатомию глаза рыб: ранее исследователи отмечали, что некоторые палочки в их сетчатке длиннее обычного, а другие располагаются не в один слой, а уложены друг на друга. Ученые предполагают, что такая структура позволяет лучше улавливать фотоны, то есть делать зрение еще чувствительнее.

Важно отметить, что четыре описанных вида рыб относятся к трем разным отрядам (общая у них только клада — костистые рыбы). Это означает, что способность к цветному зрению рыбы развили независимо друг от друга и, возможно, она есть и у других, неисследованных видов.

Авторы замечают, что вне зависимости от причин того, почему у исследованных видов рыб оказалось так много опсинов, результаты работы говорят о том, что существующую парадигму о зрении беспозвоночных в отношении роли палочек нужно пересмотреть.

К сожалению, из-за условий на той глубине, где подобные рыбы обитают, ученые не могут проверить свои выводы на живых образцах — атмосферное давление их сразу же разрушит. Поэтому в последующей работе авторы статьи хотят сосредоточиться на исследовании генома других глубоководных рыб, а также на поиске более мелководных организмов, которые развили у себя подобное же зрение.

 Наиль Фарукшин

За цветное зрение отвечают рецепторы опсины, находящиеся в светочувствительных клетках — колбочках.

Люди, в основном, обладают трехцветным зрением. Это значит, что в геноме человека закодированы опсины трех разных типов. Вот эти типы: опсины, чувствительные в области длинных волн (Long Wavelength Sensitive, LWS, 560 нм, красный цвет), чувствительные в области волн средней длины (Middle Wavelength Sensitive, MWS, 530 нм, зеленый цвет) и чувствительные в области коротких волн (Short Wavelength Sensitive, SWS, 414 нм, фиолетовый, синеватый
За цветное зрение отвечают рецепторы опсины, находящиеся в светочувствительных клетках - колбочках.. Число означает длину в нанометрах волны фотона, который с наибольшей вероятностью вызывает срабатывание рецептора и передачу нервного импульса в мозг. Все богатство оттенков, которые видит человек, обеспечивается совместной работой этих трех типов опсинов.
Считается, что очень отдаленные позвоночные предки современных млекопитающих обладали четырехцветным зрением. Два типа рецепторов были утрачены предшественниками млекопитающих где-то во времена динозавров, по-видимому, в связи с ночным образом жизни. В колбочках, отвечающих за дневное зрение, остались только рецепторы к красному цвету и к ультрафиолету.
Рецептор, воспринимающий зеленый цвет, получился в результате дупликации гена красного рецептора. В нем произошли некоторые мутации, но даже сегодня у человека эти два типа рецепторов отличаются так незначительно, что до сих пор не удается получить антитела, которые специфично окрашивали бы только один из них (взаимодействие белка с антителом осуществляется на основании сходства их поверхностей. Оба гена, кодирующих эти рецепторы, находятся в X — хромосоме. Поскольку у женщин две X — хромосомы, а у мужчин одна, мутации в соответствующих генах гораздо чаще становятся причиной цветовой слепоты (дальтонизма) у мужчин, чем у женщин. По одной из теорий, умение отличать красный цвет от зеленого оказалось эволюционно очень выгодно, поскольку позволяло легко разглядеть спелые плоды в зеленой листве.
В последнее время стали высказываться предположения, что из-за такого кодирования красного и зеленого рецепторов у некоторых женщин может наблюдаться даже четырехцветное зрение (тетрахроматия. В одном из генов может произойти мутация, и получится рецептор, возбуждаемый светом с длиной волны между красным и желтым. Поскольку каждого рецептора по две копии, замена одной приведет к тому, что в геноме будут закодированы все три рецептора. Ученым удалось найти одну женщину, которая действительно гораздо лучше обычного различала оттенки, у нее наблюдалась истинная функциональная тетрахроматия. Исследователи, правда, расходятся во мнении о том, насколько это частое явление.
Но вернемся к коротковолновому рецептору. У предков современных млекопитающих хрусталик пропускал ультрафиолетовый цвет, и имелся фоторецептор чувствительный к нежесткому ультрафиолету. Но в ходе эволюции у некоторых приматов, в частности у человека, хрусталик перестал пропускать фотоны с длиной волны короче 400 нм, и этот рецептор оказался не у дел. Люди, у которых отсутствует хрусталик, под действием ультрафиолета видят белесо — синий цвет. Это происходит потому, что ультрафиолет воздействует на все три рецептора (белый цвет как раз и получается при сложении красного, синего и зеленого), но на коротковолновой чуть сильнее.
Оказалось, что семь мутаций превращают бесполезный ультрафиолетовый рецептор в полезный, чувствительный к синему цвету. То есть мы можем быть уверены, что эти мутации в какой-то момент произошли, поскольку мы видим синий цвет, а ультрафиолет не видим. Происходили они в промежутке времени от 90 до 30 миллионов лет назад. Мы не знаем, однако, в какой последовательности они происходили. Дело в том, что сама по себе ни одна из этих мутаций не позволяет видеть синий цвет, а, чтобы закрепиться, мутация должна быть полезной или хотя бы не вредить, чтобы не быть немедленно выброшенной отбором.
Авторы статьи провели разносторонние исследования, чтобы установить, как именно выглядел путь превращения ультрафиолетового фоторецептора в синий. Превращения изучались на уровне теоретической химии, на генетическом и функциональном уровне. Семь произошедших последовательно мутаций дают 5040 (7) возможных последовательностей. Авторы их все проанализировали. Часть комбинаций (примерно 80%) сразу оказалась невозможной. Теоретические исследования показали, что одна из мутаций должна обязательно происходить в конце цепочки преобразований, поскольку иначе нарушается взаимодействие белка с водой — канал, по которому должна поступать вода, оказывается перекрыт. Часть информации ученые получили, исследуя геномы промежуточных видов.
Остальную информацию пришлось получить, создавая варианты белков с различными наборами мутаций. В результате число возможных эволюционных траекторий удалось сократить до 335. Оказалось, что сдвиг оптимальной длины волны происходил постепенно: на 20 нм за первые 10 миллионов лет (это был все еще ультрафиолет), еще на 20 нм за следующие 5 миллионов, еще на 20 нм за следующие 30 миллионов и, наконец, на последние 20 за 15 миллионов лет. Последняя из этих стадий совпала по времени с формированием красного и зеленого пигмента в их современном виде. Примечательно, что три мутации, превратившие красный фоторецептор в зеленый 25 лет назад обнаружил все тот же сёдзо йокояма — первый автор обсуждаемой статьи.
Приматы не единственные, кто променял ультрафиолетовый фоторецептор на синий. Ранее йокояма изучал тот же процесс у рыбы — сабли (Lepidopus Fitchi), живущей на глубине 25-100 метров. Рыбе понадобилась всего одна мутация, чтобы перейти с ультрафиолета на синий цвет. Вероятно, это произошло из-за того, что среда обитания рыбы поменялась более резко, а среда обитания приматов менялась постепенно.
— Александра брутер Epistatic Adaptive Evolution of Human Color Vision. Doi: 10. 1371/.

Цветовое зрение — Медицинская энциклопедия

Цветово́е зрение

(синонимы: цветоощущение, цветоразличение, хроматопсия)

способность человека различать цвет видимых объектов.

В основе цветового восприятия лежит свойство света вызывать определенное зрительное ощущение в соответствии со спектральным составом отражаемого или испускаемого излучения. Видимая часть спектра светового излучения образована волнами различной длины, которые воспринимаются глазом в виде семи основных цветов, выделяемых в зависимости от длины волны света в три группы. Длинноволновое световое излучение вызывает ощущение красного и оранжевого цвета, средневолновое — желтого и зеленого, коротковолновое — голубого, синего и фиолетового. Цвета разделяют на хроматические и ахроматические. Хроматические цвета обладают тремя основными качествами: цветовым тоном, который зависит от длины волны светового излучения; насыщенностью, зависящей от доли основного цветового тона и примесей других цветовых тонов; яркостью цвета, т.е. степенью близости его к белому цвету. Различное сочетание этих качеств дает большое разнообразие оттенков хроматического цвета. Ахроматические цвета (белый, серый, черный) различаются лишь яркостью. При смешении двух спектральных цветов с разной длиной волны образуется результирующий цвет. Каждый из спектральных цветов имеет дополнительный цвет, при смешении с которым образуется ахроматический цвет — белый или серый. Многообразие цветовых тонов и оттенков может быть получено оптическим смешением всего трех основных цветов — красного, зеленого и синего. Количество цветов и их оттенков, воспринимаемых глазом человека, необычайно велико и составляет несколько тысяч.

Цвет оказывает воздействие на общее психофизиологическое состояние человека и в известной мере влияет на его трудоспособность. Наиболее благоприятное влияние на зрение оказывают малонасыщенные цвета средней части видимого спектра (желто-зелено-голубые), так называемые оптимальные цвета. Для цветовой сигнализации используют, наоборот, насыщенные (предохранительные) цвета.

Физиология Ц. з. недостаточно изучена. Из предложенных гипотез и теорий наибольшее распространение получила трехкомпонентная теория, основные положения которой впервые были высказаны М.В. Ломоносовым в 1756 г., а в дальнейшем развиты Юнгом (Т. Young, 1802) и Гельмгольцем (Н. L.F. Helmholtz, 1866) и подтверждены данными современных морфофизиологических и электрофизиологических исследований. Согласно этой теории в сетчатке глаза имеется три вида воспринимающих рецепторов, расположенных в колбочковом аппарате сетчатки, каждый из которых возбуждается преимущественно одним из основных цветов — красным, зеленым или синим, однако в определенной степени реагирует и на другие цвета. Изолированное возбуждение одного вида рецепторов вызывает ощущение основного цвета. При равном раздражении всех трех видов рецепторов возникает ощущение белого цвета. В глазу происходит первичный анализ спектра излучения рассматриваемых предметов с раздельной оценкой участия в них красной, зеленой и синей областей спектра. В коре головного мозга происходит окончательный анализ и синтез светового воздействия. В соответствии с трехкомпонентной теорией Ц. з. нормальное цветоощущение называется нормальной трихромазией, и лица с нормальным Ц. з. — нормальными трихроматами.

Одной из характеристик цветового зрения является порог цветоощущения — способность глаза воспринимать цветовой раздражитель определенной яркости. На восприятие цвета оказывает влияние сила цветового раздражителя и цветовой контраст. Для цветоразличения имеет значение яркость окружающего фона. Черный фон усиливает яркость цветных полей, но в то же время несколько ослабляет цвет. На цветовосприятие объектов существенно влияет также цветность окружающего фона. Фигуры одного и того же цвета на желтом и синем фоне выглядят по-разному (явление одновременного цветового контраста). Последовательный цветовой контраст проявляется в видении дополнительного цвета после воздействия на глаз основного. Например, после рассматривания зеленого абажура лампы белая бумага вначале кажется красноватой. При длительном воздействии цвета на глаз отмечается снижение цветовой чувствительности сетчатки (цветовое утомление) вплоть до такого состояния, когда два разных цвета воспринимаются как одинаковые. Это явление наблюдается у лиц с нормальным Ц. з. и является физиологическим, однако при поражении желтого пятна сетчатки, невритах и атрофии зрительного нерва явления цветового утомления наступают быстрее.

Нарушения Ц. з. могут быть врожденными и приобретенными. Врожденные расстройства цветового зрения наблюдаются чаще у мужчин. Они, как правило, стабильны и проявляются понижением чувствительности преимущественно к красному или зеленому цвету. В группу лиц с начальными нарушениями цветового зрения относят и тех, кто различает все главные цвета спектра, но имеет пониженную цветовую чувствительность, т.е. повышенные пороги цветоощущения. Согласно классификации Криса — Нагеля, все врожденные расстройства Ц. з. включают три вида нарушений; аномальную трихромазию, дихромазию и монохромазию. При аномальной трихромазии, которая встречается наиболее часто, наблюдается ослабление восприятия основных цветов: красного — протаномалия, зеленого — дейтераномалия, синего — тританомалия. Дихромазия характеризуется более глубоким нарушением Ц. з., при котором полностью отсутствует восприятие одного из трех цветив: красного (протанопия), зеленого (дейтеранопия) или синего (тританопия). Монохромазия (ахромазия, ахроматопсия) означает отсутствие цветового зрения или цветовую слепоту, при которой сохраняется лишь черно-белое восприятие. Все врожденные расстройства Ц. з. принято называть дальтонизмом, по имени английского ученого Дальтона (J. Dalton), страдавшего нарушением восприятия красного цвета и описавшего это явление. Врожденные нарушения Ц. з. не сопровождаются расстройством других зрительных функций и выявляются лишь при специальном исследовании.

Приобретенные расстройства Ц. з. встречаются при заболеваниях сетчатки, зрительного нерва или ц.н.с.; они могут наблюдаться в одном или обоих глазах, обычно сопровождаются нарушением восприятия трех основных цветов сочетаются с другими расстройствами зрительных функций. Приобретенные расстройства Ц. з. могут проявляться также в виде ксантопсии (Ксантопсия), эритропсии (Эритропсия) и цианопсии (восприятие предметов в синем цвете, наблюдающееся после удаления хрусталика при катаракте). В отличие от врожденных нарушений, имеющих постоянный характер, приобретенные расстройства Ц. з. исчезают с устранением их причины.

Исследование Ц. з. проводят преимущественно лицам, профессия которых требует нормального цветоощущения, например занятых на транспорте, в некоторых отраслях промышленности, военнослужащих отдельных родов войск. С этой целью применяют две группы методов — пигментные с использованием цветных (пигментных) таблиц и различных тест-объектов, например кусочков картона разного цвета, и спектральные (с помощью аномалоскопов). Принцип исследования по таблицам основан на различении среди фоновых кружочков одного цвета цифр или фигур, составленных из кружков той же яркости, но другого цвета. Лица с расстройством Ц. з., различающие в отличие от трихроматов, объекты только по яркости, не могут определить предъявляемые им фигурные или цифровые изображения (рис.). Из цветных таблиц наибольшее распространение получили полихроматические таблицы Рабкина, основная группа которых предназначена для дифференциальной диагностики форм и степени врожденных расстройств Ц. з. и отличия их от приобретенных. Существует также контрольная группа таблиц — для уточнения диагноза в сложных случаях.

При выявлении нарушений Ц. з. используют также стооттеночный тест Фарнсуорта — Мензелла, основанный на плохом различении цвета протанопами, дейтеранопами и тританопами в определенных участках цветового круга. От испытуемого требуется расположить в порядке оттенков ряд кусочков картона разного цвета в виде цветового круга; при нарушении Ц. з. кусочки картона располагаются неправильно, т.е. не в том порядке, в каком они должны следовать друг за другом. Тест обладает высокой чувствительностью и дает информацию о типе нарушения цветового зрения. Используется также упрощенный тест, в котором используют всего 15 цветных тест-объектов.

Более тонким методом диагностики расстройств Ц. з. является аномалоскопия — исследование с помощью специального прибора аномалоскопа. Принцип работы прибора основан на трехкомпонентности Ц. з. Сущность метода заключается в уравнении цвета двухцветных тестовых полей, из которых одно освещается монохроматическим желтым цветом, а второе, освещаемое красным и зеленым, может менять цвет от чисто-красного до чисто-зеленого. Обследуемый должен подобрать путем оптического смешения красного и зеленого желтый цвет, соответствующий контрольному (уравнение Релея). Человек с нормальным Ц. з. правильно подбирает цветовую пару смешением красного и зеленого. Человек с нарушением Ц. з. с этой задачей не справляется. Метод аномалоскопии позволяет определить порог Ц. з. раздельно для красного, зеленого, синего цвета, выявить нарушения Ц. з., диагностировать цветоаномалии. Степень нарушения цветоощущения выражается коэффициентом аномальности, который показывает соотношения зеленого и красного цветов при уравнении контрольного поля прибора с тестовым. У нормальных трихроматов коэффициент аномальности колеблется от 0,7 до 1,3, при протаномалии он меньше 0,7, при дейтераномалии — больше 1,3.

Библиогр.: Луизов А.В. Цвет и свет, Л., 1989, биолиогр.; Многотомное руководство по глазным болезням под ред. В.Н. Архангельского, т. 1, кн. 1, с. 425, М., 1962; Пэдхем Ч. и Сондерс Дж. Восприятие света и цвета, пер. с англ., М., 1978; Соколов Е.Н. и Измайлов Ч.А. Цветовое зрение, М., 1984, библиогр.

Цветовое зрение

Рис. б). Ряд таблиц, с помощью которых выявляют расстройства цветоощущения: цифры и фигуры на таблицах, имеющие различную яркость, различают как лица с нормальным цветоощущением (трихроматы), так и с его нарушением (аномальные трихроматы и дихроматы).

Цветовое зрение. Рис. 1

Рис. а). Ряд таблиц, с помощью которых выявляют расстройства цветоощущения: цифры и фигуры на таблицах, имеющие различную яркость, различают как лица с нормальным цветоощущением (трихроматы), так и с его нарушением (аномальные трихроматы и дихроматы).

Цветовое зрение. Рис. 2

Рис. г). Ряд таблиц, с помощью которых выявляют расстройства цветоощущения: цифры и фигуры на таблицах в связи с различной яркостью их изображения воспринимаются трихроматами и дихроматами по-разному (цифру 9 дихроматы воспринимают как 5, треугольник — как круг).

Цветовое зрение. Рис. 3

Рис. в). Ряд таблиц, с помощью которых выявляют расстройства цветоощущения: цифры и фигуры на таблицах в связи с различной яркостью их изображения воспринимаются трихроматами и дихроматами по-разному (цифру 9 дихроматы воспринимают как 5, треугольник — как круг).

Источник: Медицинская энциклопедия на Gufo.me


Значения в других словарях

  1. ЦВЕТОВОЕ ЗРЕНИЕ — (англ. color vision) — зрительная способность, связанная с анализом электромагнитного излучения (в спектральном диапазоне 400-700 нм) специализированным сенсорным механизмом — цветовым анализатором. Большой психологический словарь
  2. ЦВЕТОВОЕ ЗРЕНИЕ — ЦВЕТОВОЕ ЗРЕНИЕ — способность глаза многих животных и человека различать цветность видимых объектов. Свойственно многим насекомым, ракообразным, рыбам, земноводным, птицам, приматам и др.; отсутствует у животных, ведущих ночной образ жизни. Большой энциклопедический словарь
  3. Цветовое зрение — Цветное зрение, цветовосприятие, способность глаза человека и многих видов животных с дневной активностью различать цвета, т. е. ощущать отличия в спектральном составе видимых излучений и в окраске предметов. Большая советская энциклопедия
  4. цветовое зрение — Цветное зрение, цветовосприятие, способность глаза различать цвета, т. е. ощущать отличия в спектральном составе видимых излучений и в окраске предметов. Ц. з. свойственно мн. Биологический энциклопедический словарь
Цветовое зрение. Рис. 3

Цветовое зрение – сколько цветов различает человек и почему

Окружающий нас мир пестрит множеством красок, которые меняются с приходом нового времени года – бледные морозы с блёклым солнцем сменяются яркой зеленью весны, а на смену невообразимому многообразию различных летних цветов приходят все осенние оттенки жёлтого.

Мир вокруг нас прекрасен в этом ярком сменяющемся великолепии. Но что позволяет видеть зелёную листву, яркие цветы, пожелтевшие колосья и белоснежные снега?

Оказывается, что сетчатка, являющаяся очень важной частью человеческого глазного яблока, сама состоит из палочек и колбочек. Как раз колбочки отвечают за восприятие различных цветов. В основе любого оттенка лежит три основных цвета – это красный, зелёный и синий.

Все остальные варианты – это лишь производные, которые образовались при смешении разного количества основных цветов. Интенсивность цвета зависит от длины волны, которая служит для его передачи.

Сетчатка глаза содержит 3 типа колбочек. Каждый из типов соответственно воспринимает длину волны от 400 до 700 нанометров и отвечает за восприятие какого-то одного из трёх основных цветов. Если по каким-то причинам функционирование колбочек нарушено, то восприятие человеком окружающего мира значительно изменится.

Говоря о цветовом зрении, невозможно не упомянуть такой термин как цветоощущение. Широко известно, что цветовые раздражители могут иметь различную яркость. Способность глаза воспринимать эту яркость и есть цветоощущение. Кроме того, к цветоощущению можно отнести искажения в восприятии цвета, вызванные дополнительными факторами, например, фоном.

Фон может непосредственно воздействовать на органы зрения, искажая оттенки изображения. Проверить это очень просто. Достаточно взять две фигуры одинакового цвета и поместить их на различные фоны. На чёрном фоне яркие оттенки будут иметь выразительные края, а по центру будут выглядеть более тускло. Жёлтый и синий фоны придают изображению разные оттенки восприятия.

Кроме того, различные цветоощущения будут проявлять себя в контрастных ситуациях. Так, например, если долгое время смотреть на зелёный цвет, а затем перевести взгляд на чистый лист бумаги, то покажется, что он имеет красноватый оттенок. Явление, при котором цвет оказывает подобное влияние на цветоощущение, называется цветовая утомляемость.

В зависимости от того, какой именно цвет не воспринимает человеческий глаз, существуют три различных изменения восприятия.

  1. Протаномалия. В этом случае нарушена работоспособность колбочек, отвечающих за восприятие красного цвета;
  2. Дейтераномалия. Это патологические изменения в восприятии зелёного цвета;
  3. И, наконец, тританомалия – неверное восприятие синего цвета.

Каждый из этих случаев может быть в трёх стадиях развития:

  1. Изменения в восприятии несущественны и немного искажают общую картину мира;
  2. Изменения достигают срединного этапа развития и сильно искажают получаемое глазом изображение;
  3. Сильные изменения цветовосприятия могут стать причиной полной его утраты.

Соответственно, заболевание, при котором человек нормально воспринимает только 2 основных цвета, называется дихромазией.

Иногда встречаются более сложные случаи, когда нарушена работа двух типов колбочек на сетчатке глаза. В этом случае человек может нормально воспринимать только одну цветовую гамму. Соответственное заболевание называется монохромазией.

Крайне редко можно наблюдать ахромазию – это полная потеря цветового восприятия. В этой ситуации человек видит мир в чёрно-белом цвете.

Стоит отметить, что для нормального цветовосприятия также существует своё название – это трихромазия.

Восприятие цвета может быть нарушено по нескольким причинам.

Во-первых, это наследственные нарушения. Встречается такое явление чаще всего у мужчин. Выражается пониженным цветоощущением, особенно в отношении к красному и зелёному цветам.

Это является ответом на вопрос, почему очень часто можно наблюдать ситуацию, при которой представительницы женского пола способны выделить намного больше оттенков в цветовой гамме, чем мужчины.

Многие люди привыкли называть дальтониками тех, кто не воспринимает оттенки красного. Под таким определением есть довольно прочные корни. Дело в том, что английский учёный Дальтон имел протаномалию – не воспринимал оттенки красного.

Он же впервые и описал это явление. Сегодня дальтоники – это те люди, которые имеют врождённый дефект цветового зрения. Они живут так же, как и остальные люди, и очень часто могут назвать цвета, которые не различают. Со временем к ним приходит умение распознавать различные степени яркости разных цветов.

Вторая причина возникновения нарушений в цветовосприятии – это приобретённое заболевание, ставшее следствием перенесённой болезни. Причинами такого нарушения могут стать заболевания сетчатки глаза, повреждения зрительного нерва, а также различные заболевания центральной нервной системы. Как правило, в этом случае присутствуют дополнительные симптомы, такие как резкое снижение остроты зрения, неприятные ощущения в области глаз и т.д.

Главное отличие приобретённого нарушения от врождённого в том, что его можно вылечить путём устранения основного заболевания. Лечение самого нарушения невозможно на данном этапе развития офтальмологии.

В большинстве случаев таких исследований никто не проводит, однако есть частные ситуации, когда человека проверяют на наличие или отсутствие соответствующих нарушений.

В первую очередь, это, конечно, военные отдельных войск, для которых данный фактор важен.

Кроме них, могут проверяться люди, связанные с определёнными отраслями промышленности, а также все, кто проходит медицинский осмотр на получение водительских прав.

Проверка проводится с помощью специального тестирования в несколько этапов.

Первый этап – это демонстрация изображений, на которых цифры или геометрические фигуры изображены с помощью кругов разного цвета и размера.

Если у человека наблюдаются нарушения цветового зрения, то он просто не сможет увидеть различную яркость этих элементов, а, следовательно, и сами элементы.

Второй этап – это проверка с помощью аномалоскопа. Принцип действия прибора заключается в том, что человеку даётся два тестовых поля. На одном из них есть фон жёлтого цвета, а на другом испытуемый должен подобрать точно такой же фон с помощью красного и зелёного.

Этот прибор помогает не только распознать аномалии в цветовосприятии, но и определить степень развития этих аномалий.

Нормальное восприятие цвета – это явление, которое не изучено до конца. Оно до сих пор вызывает интерес множества учёных, тем более что на данный момент не существует способов вылечить аномалии при развитии соответствующих заболеваний.

Изменение в восприятии различных оттенков может служить признаком возникновения серьёзных заболеваний органов зрения, поэтому если вы наблюдаете у себя такой синдром, то не медлите с обращением к врачу-офтальмологу, ведь скорейшее излечение причины заболевания поможет вам вернуть нормальное восприятие окружающего мира.

Материалы, размещённые на данной странице, носят информационный характер и предназначены для образовательных целей. Посетители сайта не должны использовать их в качестве медицинских рекомендаций. Определение диагноза и выбор методики лечения остаётся исключительной прерогативой вашего лечащего врача.

История цветового зрения – аналитический портал ПОЛИТ.РУ

Недавно в журнале PLOS Genetics была опубликована статья, посвященная появлению у людей трехцветного зрения в его нынешнем виде. Результаты этой работы представляют интерес не только для интересующихся механизмами зрения, но и довольно интересны как пример путей эволюции.

За цветное зрение отвечают рецепторы опсины, находящиеся в светочувствительных клетках – колбочках. Люди, в основном, обладают трехцветным зрением. Это значит, что в геноме человека закодированы опсины трех разных типов. Вот эти типы: опсины, чувствительные в области длинных волн (Long Wavelength Sensitive, LWS, 560 нм, красный цвет), чувствительные в области волн средней длины (Middle Wavelength Sensitive, MWS, 530 нм, зеленый цвет) и чувствительные в области коротких волн (Short Wavelength Sensitive, SWS, 414 нм, фиолетовый, синеватый). Число означает длину в нанометрах волны фотона, который с наибольшей вероятностью вызывает срабатывание рецептора и передачу нервного импульса в мозг. Все богатство оттенков, которые видит человек, обеспечивается совместной работой этих трех типов опсинов.

Считается, что очень отдаленные позвоночные предки современных млекопитающих обладали четырехцветным зрением. Два типа рецепторов были утрачены предшественниками млекопитающих где-то во времена динозавров, по-видимому, в связи с ночным образом жизни. В колбочках, отвечающих за дневное зрение, остались только рецепторы к красному цвету и к ультрафиолету.

Рецептор, воспринимающий зеленый цвет, получился в результате дупликации гена красного рецептора. В нем произошли некоторые мутации, но даже сегодня у человека эти два типа рецепторов отличаются так незначительно, что до сих пор не удается получить антитела, которые специфично окрашивали бы только один из них (взаимодействие белка с антителом осуществляется на основании сходства их поверхностей). Оба гена, кодирующих эти рецепторы, находятся в X-хромосоме. Поскольку у женщин две X-хромосомы, а у мужчин одна, мутации в соответствующих генах гораздо чаще становятся причиной цветовой слепоты (дальтонизма) у мужчин, чем у женщин. По одной из теорий, умение отличать красный цвет от зеленого оказалось эволюционно очень выгодно, поскольку позволяло легко разглядеть спелые плоды в зеленой листве.

В последнее время стали высказываться предположения, что из-за такого кодирования красного и зеленого рецепторов у некоторых женщин может наблюдаться даже четырехцветное зрение (тетрахроматия). В одном из генов может произойти мутация, и получится рецептор, возбуждаемый светом с длиной волны между красным и желтым. Поскольку каждого рецептора по две копии, замена одной приведет к тому, что в геноме будут закодированы все три рецептора. Ученым удалось найти одну женщину, которая действительно гораздо лучше обычного различала оттенки, у нее наблюдалась истинная функциональная тетрахроматия. Исследователи, правда, расходятся во мнении о том, насколько это частое явление.

Но вернемся к коротковолновому рецептору. У предков современных млекопитающих хрусталик пропускал ультрафиолетовый цвет, и имелся фоторецептор чувствительный к нежесткому ультрафиолету. Но в ходе эволюции

С точки зрения птиц люди – дальтоники. Как появилось цветное зрение

Долгое время вопрос о том, как в результате случайных изменений (мутаций) в геноме живых существ появляется новая информация, оставался открытым. Однако ученые все-таки смогли разгадать, как происходит расширение и пополнение генома. Один из самых важных механизмов получения новой информации – это процесс удвоения генов.

О нем рассказывает доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Палеонтологического института РАН Александр Марков.

– Как новые открытия в области генетики позволяют понять механизм появления новых генов и новых свойств в организме?

– Один из самых типичных аргументов людей, которые отрицают эволюцию, звучит примерно так: мы не можем себе представить, как в результате случайных мутаций в геноме может возникать новая информация. Многим интуитивно кажется, что случайные изменения, вносимые, например, в некоторый текст, не могут создать новую информацию. Они могут вносить только шум или хаос. Между тем науке на сегодня уже очень хорошо известно, каким образом в ходе эволюции возникает новая информация в геноме, новые гены, новые функции, новые признаки у организма и так далее. И один из самых важных механизмов возникновения новой генетической информации – это удвоение генов и последующее разделение функций между ними. Идея очень простая: был один ген, стало два в результате случайной мутации. Сначала гены одинаковые. А потом в результате накопления случайных мутаций в двух копиях этого гена они становятся немножко разными, и возникает шанс, что они разделят между собой функции.

– Приведите пример, возникновения нового гена.

– Сейчас появилось много хорошо изученных примеров. Вообще сама по себе эта идея достаточно старая, еще в 1930 годы великий биолог, генетик Джон Холдуин предположил, что дупликация, то есть удвоение генов играет важную роль в появлении эволюционных новшеств. А в последние годы в связи с развитием молекулярной генетики, прочтением геномов появилось очень много убедительных примеров, хороших иллюстраций того, как на самом деле это происходит. Один из самых ярких, связан с эволюцией цветного зрения у млекопитающих, точнее, даже шире можно сказать – у наземных позвоночных. Когда наземные позвоночные только появились, вышли на сушу в девонском периоде, у них было еще возникшее на уровне рыб так называемое тетрохроматическое зрение. Что это значит? Цветовое зрение определяется светочувствительными белками сетчатки – есть такие клетки-колбочки, которые отвечают за цветное зрение и в этих колбочках есть светочувствительные белки, они называются опсины. У рыб, от которых произошли позвоночные, и у первых наземных позвоночных было четыре таких опсина. Каждый опсин настроен на определенную длину волны.

– Можно ли сказать, что рыбы видят ровно четыре цвета?

– Это не значит, что данный опсин реагирует только на данную волну, это значит данная длина волны сильнее всего возбуждает этот опсин, а чем сильнее отличается длина волны, тем слабее он реагирует. Тетрахроматическая система цветного зрения – это очень хорошая система, она дает очень четкое различение оттенков всего спектра и у многих современных позвоночных она так и сохранилась, например, у птиц. Птицы прекрасно различают оттенки, по-видимому, лучше, чем мы. Многие видят в ультрафиолетовом диапазоне, у некоторых видов есть ультрафиолетовые узоры на оперенье. И возможно птицам показалась крайней убогой система передачи цвета нашими телевизорами и мониторами. Потому что у нас используется трихроматическая система, смешение трех цветов – наше зрение устроено так же. У птицы четыре, а не три.

– То есть люди по сравнению с птицами видят мир примитивнее.

– С точки зрения птиц мы немножко дальтоники. У человека, как я уже сказал, трихроматическая система – три опсина, настроенные на три разных волны. Один на синий цвет, другой на зеленый и третий, сдвинут в сторону желтого. Но самое интересное заключается в том, что другие млекопитающие, кроме людей и обезьян, имеют дихроматическое зрение, у них только два опсина. У них нет третьего, который ближе всего к красному концу спектра, и они поэтому отличают синий от зеленого, но они не отличают зеленый от красного. Как же это получилось? Почему млекопитающие потеряли два опсина?

Известно, что у предков было четыре, а у млекопитающих осталось два опсина. По всей видимости, утрата двух опсинов была связана с тем, что млекопитающие перешли к ночному образу жизни, еще на заре своей истории. Почему они перешли к ночному образу жизни? Это было связано с перипетиями долгой конкурентной борьбы между двумя основными эволюционными линиями наземных позвоночных. Эти линии, они называются синапсидная и диапсидная. Синапсидная линия – это зверообразные ящеры, зверообразные рептилии. И эта группа была господствующей среди наземных позвоночных в глубокой древности, в пермском периоде, это более 250 миллионов лет назад. Затем в триасовом периоде у них появились сильные конкуренты, представители диапсидной линии. К диапсидной линии относятся у современных животных все рептилии, крокодилы, ящерицы и птицы. В триасовом периоде появились активные хищники, быстро бегающие, в том числе на двух ногах. Диапсидные рептилии, крокодилы начали теснить наших предков синапсидных или зверозубых рептилий. И завершилась эта конкуренция поначалу не в пользу наших предков. В конце триасового периода появились быстробегающие диапсидные рептилии, они породили новую группу, от них произошла новая группа – динозавры, которые стали на очень долгое время господствующими дневными хищниками и травоядными на всей планете. Они заняли все дневные ниши, ниши животных в крупном размерном классе.

Синапсидная линия была вынуждена уйти в ночь, в подполье, они измельчали. В пермском периоде были гигантские синапсидные рептилии, к концу триасового периода осталась одна мелочь. В это же время в конце триасового периода завершился процесс так называемой маммализации синапсидных рептилий, то есть, грубо говоря, появились первые млекопитающие. Все остальные синапсидные рептилии вымерли, а одна группа превратилась в млекопитающих, и они выжили. Но выжили они, сделавшись маленькими и ночными. В течение всего юрского и мелового периода млекопитающие вели ночной образ жизни – они были похожи на каких-то землероек, мышек. Поскольку они вели ночной образ жизни, цветное зрение стало для них практически бесполезно. Потому что ночью колбочки все равно не работают, естественный отбор не мог поддерживать четыре описна, тетрохроматическое зрение, потому что такое зрение было не нужно.

Естественный отбор не может заглядывать в будущее, он работает так: либо ты пользуешься геном, либо его теряешь. Если ген не нужен здесь и сейчас, то мутации, которые возникают и портят его, не отсеиваются отбором, и ген рано или поздно выходит из строя.

– Потеря генов, вероятно, направлена на сохранение любых сил в организме, на максимальную экономию, максимальную эффективность, то есть ничто не должно работать вхолостую в нашем организме.

– В принципе да, конечно, это экономия – лишний белок не синтезируется. Надо сказать, что вообще в организме синтезируется много лишних белков, которые стали ненужными, но еще не успели отмереть, это не так быстро происходит, но в конце концов происходит. Сначала думали, что оба опсиновых гена были утрачены предками млекопитающих или первыми млекопитающими очень быстро и одновременно практически. Сейчас в геноме утконоса – а это представитель самых примитивных млекопитающих, нашелся один из потерянных генов. То есть у утконоса еще три опсина, у более продвинутых млекопитающих только два. Гены терялись, таким образом по очереди. Общий предок млекопитающих еще имел три опсина, а плацентарные и сумчатые, исключая яйцекладущих утконоса и ехидну, только два опсина.

Каким же образом у наших предков, у обезьян восстановилось трихроматическое зрение? А вот тут как раз сработал механизм удвоения генов. Когда кончилась эра динозавров и млекопитающие снова получили возможность стать дневными, они так и остались со своим дихроматическим зрением, потому что потерянные гены взять было неоткуда.

И так продолжается в большинстве групп млекопитающих, хотя им было бы полезно различить цвета, но негде взять ген. А вот предкам обезьян Старого света повезло. У них один из оставшихся двух опсиновых генов подвергся удвоению, дупликации, и естественный отбор быстро настроил две копии получившегося гена на разные длины волн. Для этого понадобилось всего-навсего три мутации – заменить три аминокислоты в белке, довольно пустяковое изменение. Небольшая операция, за счет которой длина волны, на которую реагирует один из опсинов, сместилась в красную сторону. Этого достаточно, чтобы мы получили возможность отличать красный цвет от зеленого. Это дало возможность предкам первых обезьян Старого света перейти к питанию фруктами и свежей листвой в тропических лесах: при этом очень важно отличать красное от зеленого, спелые фрукты от неспелых и молодые листья от старых листьев.

Но это случилось только с обезьянами Старого света. Это счастливое событие – удвоение гена произошло у предков обезьян Старого света уже после того, как Америка отделилась от Африки и уплыла, между ними был Атлантический океан. Американским обезьянам не повезло и большинство из них осталось с дихроматическим зрением. И они так и живут до сих пор. Конечно, им бы тоже было полезно отличать красные плоды от зеленых, но что же поделаешь, если нет гена.

– Получается, что обезьяны Нового света не различают красное и зеленое, ошибаются, едят что попало?

– Получается так. Может быть, поэтому обезьяны Старого света стали людьми, а обезьяны Нового света не стали.


Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о