Ночное и дневное зрение сработали по одной и той же модели

Глаза улавливают отраженный свет благодаря светочувствительным клеткам в сосудистой оболочке сетчатки — колбочкам и палочкам. Однако последние гораздо лучше улавливают свет и функционируют в темных условиях. Поэтому ночное (скотопическое) зрение иногда называют палочковым.

Несмотря на это, ученые исследовали человеческое зрение — важнейшее из чувств — в основном в условиях дневного света, тогда как древний человек большую часть жизни проводил в темноте. Известно, что ночное зрение бесцветно, поскольку палочки почти не различают волны разной длины. Вдобавок у него низкая острота на периферии, а регистрация световых сигналов медленнее колбочек в пять раз.

Восполнить пробелы в знаниях о ночном зрении решили израильские неврологи. Изучив, как люди в темноте читают, распознают лица, а также фиксируют внимание, исследователи пришли к выводу, что скотопическое зрение, как дневное (фотопическое), связано с доминированием глобального механизма восприятия. Научная работа об этом опубликована в журнале iScience.

Результаты эксперимента на чтение. А) Слева — доля правильных ответов в условиях фотопического (желтый), размытого (зеленый) и скотопического (синий) зрения. Справа — скорость чтения в каждом из условий; B) Количество фиксаций на слово (слева), амплитуда саккадов (в центре) и длительность фиксации (справа) в каждом из условий; C) Три трека движения глаза в разных условиях; D) Гистограммы для разных условий, показывающие количество фиксаций. Более темным цветом обозначено местоположение среднего слова, где горизонтальные положения фиксаций были усреднены / © Ayelet McKyton et al.

Исследователи провели несколько экспериментов для проверки остроты ночного зрения. Во всех участники сидели на расстоянии 65 сантиметров от экрана, а результирующая яркость в скотопических условиях составила ∼0,002 канделы на квадратный метр для белого (примерный аналог очень темных сумерек или очень светлой, лунной ночи).

В одном из опытов испытуемые должны были определить ориентацию буквы Е, возникающую по обе стороны от точки фиксации. Опыт проводился в условиях дневного и ночного освещения, а также размытости (добровольцы надевали очки с линзами +5). В темноте зрение участников показало наихудший результат.

Сопоставление лиц и результаты отслеживания взгляда. А) Слева — доля правильных ответов в фотопических, размытых и скотопических условиях и при обеих ориентациях. Справа – время реакции при каждом условии и ориентации; B) Количество фиксаций на лице (слева) и продолжительность фиксации (справа) при каждом условии и ориентации для левого лица; C) Шесть карт фиксации, усредненных по участникам для каждого условия и ориентации, показывающих фиксированные области на левом лице; D) Вертикальный разброс фиксаций на левом лице в каждом условии и ориентации, представленный усреднением стандартного отклонения вертикального положения по участникам. В кадре: (E-G) Результаты отслеживания глаз для левого лица в вертикальных парах лиц в течение первых секунд в фотопическом и скотопическом состоянии / © Ayelet McKyton et al.

Однако при проверке чтения при скотопических и фотопических условиях зрение было одинаково эффективным. Правда, при плохой освещенности у испытуемых падала скорость чтения, но в темноте это зависело только от длительной фиксации на словах. Иными словами, в темноте люди читают точно, но медленно.

Другой эксперимент, где участникам предложили совместить два вертикально перевернутых лица по обе стороны экрана, показал, что во всех условиях зрение фиксируется возле глаз. Площадь этой фиксации в темноте и при свете была одинаковой, увеличилась лишь ее длительность.

Свои результаты исследователи объяснили работой глобального механизма восприятия в темноте, когда мозгу достаточно посмотреть на целостное изображение, а не на его детали, чтобы обработать информацию. Люди, по словам неврологов, не меняют свои визуальные стратегии, приспосабливаясь к условиям темноты, и сохраняют те же глобальные модели поведения, что и при свете.