Oko ma większe zdolności niż aparat fotograficzny. Nie ma co do tego wątpliwości. Odkrycie nowego mechanizmu na poziomie fotoreceptorów siatkówki, pozwalającego na ulepszenie dokładności obrazu, przynosi na to dodatkowe dowody.
Natura jest często o wiele bardziej zmyślna niż wszystkie technologie, które usiłują imitować. Dlatego też, oko jest bez wątpienia bardziej skuteczne niż jakikolwiek aparat fotograficzny, ponieważ może ono zwiększać kontrast postrzeganych obrazów bez utraty najmniejszego detalu.
W głębi oka, to właśnie siatkówka jest odpowiedzialna za ten wyczyn. Liczne komórki, które sią na nią składają, należą do układu nerwowego i działają jak miliony pikseli. Kiedy tylko promienie słoneczne, które przeszły przez soczewkę, docierają do czopków i pręcików (dwa typy fotoreceptorów wyściełających siatkówkę), te ostatnie się aktywują, proporcjonalnie od intensywności światła, które do nich dotarło.
W ten sposób, wysyłają one sygnały nerwowe do innych neuronów, pod postacią uwalniania glutamatu. Ostatnim etapem będzie wysłanie informacji do kory wzrokowej, gdzie zostanie ona zinterpretowana jako obraz.
Wielka liczba fotoreceptorów pozwala w ten sposób uzyskać informacje o ekstremalnej dokładności.
Człowiek i limulus: podobny układ wzrokowy
Ale jeśli nawet siatkówka wizualizuje idealnie kontury jakiegoś kształtu, to w dalszym ciągu i tak rozróżnia ona najciemniejsze punkty zanurzone w strefach oświetlonych. Jaka jest jej tajemnica, która pozwala jej osiągnąć takie poziomy kontrastu?
Zobacz również:
Na jedno z wyjaśnień pozwoliło odkrycie wyjątkowego procesu zachodzącego w układzie wzrokowym u skrzypłocza (łac. limulus): inhibicja lateralna. Mechanizm ten, który również jest stwierdzany u człowieka oraz u wielu innych gatunków, polega na inhibicji aktywności dziesiątków komórek nerwowych związanych z fotoreceptorami aktywowanymi przez światło w siatkówce.
Innymi słowy – sygnał światła ma być otoczony licznymi sygnałami ciemności, stąd więc podkreślenie konturów oraz kontrastu.
Ta inhibicja boczna zachodzi dzięki komórkom horyzontalnym, bardzo wielkim komórkom, usytuowanym pod fotoreceptorami i stykającymi się z jakąś setką z nich. Integrują one sygnały z fotoreceptorów, z którymi są w kontakcie, co wywołuje u nich modyfikacje potencjału energetycznego oraz uruchomienie procesu retrokontroli negatywnej w kierunku fotoreceptorów, które mają być zahamowane (w sposób jeszcze nieznany, mimo pięćdziesięciu lat badań).
Retrokontrola pozytywna
Badacze z Uniwersytetu Kalifornijskiego Berkeley wykazali, w artykule opublikowanym w Plos Biology, iż istnieje drugi typ symultanicznej kontroli, na który pozwalają komórki horyzontalne. Tym razem chodzi o sygnał pozytywny, dawany niekórym fotoreceptorom, które już są poddane retrokontroli, ale które wymagają dużo glutamatu.
Ta retrokontrola pozytywna nie jest elekryczna ale chemiczna: strumień jonów calcium penetruje komórki, kiedy tylko zaczynają one postrzegać glutamat pochodzący z fotoreceptora. Strumień ten wywołuje sygnał odpwiedzi od komórki horyzontalnej, w kierunku fotoreceptora, tak samo jak i w kierunku sąsiadujących komórek, ale w sposób bardzo określony (tylko tam, gdzie akumulują się jony calcium).
Tez złożony proces, który pozwala na przynoszenie punktowych detali wizualnych w tym samym czasie, w którym zwiększa się kontrast, jest bardzo powszechny w świecie zwierzęcym, ponieważ został on stwierdzony również u jaszczurki, u salamandry, u królika i u rybki danio pręgowany.
Komentarze do: Oko, mistrz kontrastu!