Почему глазам требуется так много времени, чтобы привыкнуть к темноте

Представьте: во время грозы отключился свет. Сначала наступает полная темнота. Но спустя несколько минут начинают проступать очертания мебели, а затем становится виден лунный свет за окном. Яркость снаружи не изменилась — изменились ваши глаза. Но почему на это уходит столько времени, порой до часа?

Ответ связан с тем, как устроена сетчатка глаза и как она эволюционировала на протяжении миллионов лет, объясняют нейробиологи.

Два типа клеток — два режима зрения

В сетчатке глаза находятся два вида светочувствительных клеток — фоторецепторов: колбочки и палочки. Названы они так по своей форме.

Колбочки отвечают за цветное зрение. У человека их три вида — для восприятия красного, зелёного и синего цвета. Все оттенки, которые мы видим, — это смесь этих трёх сигналов. Колбочки расположены преимущественно в центре сетчатки, куда хрусталик фокусирует основную часть света. Именно они работают при дневном освещении и обеспечивают нам чёткое, цветное изображение.

Палочки — совсем другой инструмент. Они не различают цвета, зато невероятно чувствительны к свету: каждая палочка способна зарегистрировать даже один-единственный фотон. «Палочки — это то, что позволяет вам видеть в тусклом свете», — говорит Ананд Сваруп, руководитель лаборатории нейробиологии Национального института глаза (США).

Соотношение этих клеток впечатляет: в каждом человеческом глазу около 6 миллионов колбочек и 100 миллионов палочек. Такое огромное количество палочек неслучайно. По словам нейробиолога сетчатки Алапаккама Сампата из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA), оно компенсирует их главный недостаток.

Родопсин — молекула, которой нужно время на «перезарядку»

После того как палочка улавливает фотон, ей требуется до часа, чтобы восстановить способность снова реагировать на свет. Причина — в ключевой молекуле родопсина.

Родопсин — светочувствительный пигмент, производное витамина A. Он состоит из двух частей: опсина и ретиналя. Когда родопсин поглощает фотон, ретиналь меняет форму — из согнутой переходит в прямую — и отсоединяется от опсина. Молекула «обесцвечивается» и временно теряет способность реагировать на свет.

После этого ретиналь перемещается в особый слой сетчатки — пигментный эпителий, где его молекула восстанавливает исходную форму. Затем ретиналь возвращается к опсину и соединяется с ним, вновь образуя функциональный родопсин.

Если все палочки в глазу «обесцвечены» одновременно — например, после пребывания на ярком солнечном свету, — полное восстановление может занять от 45 минут до часа. Однако часть палочек способна восстановиться за 10–15 минут, обеспечивая частичное зрение в сумерках.

Почему адаптация не происходит быстрее

Помимо восстановления родопсина, глаз использует более быстрый способ адаптации к темноте: расширение зрачка — тёмного отверстия в передней части глаза. Зрачок может значительно увеличиваться, чтобы пропускать больше света. Но это лишь вспомогательная мера: основную роль в адаптации всё равно играют палочки.

Возникает вопрос: почему эволюция не сделала этот процесс быстрее? Ответ прост: до появления искусственного освещения человек не оказывался в ситуации резкого перехода от яркого света к полной темноте. Освещённость менялась плавно, вместе с закатом солнца, который занимает примерно столько же времени, сколько нужно палочкам для восстановления. «Эволюционного давления, чтобы делать это быстрее, просто не существовало», — поясняет Сампат.

Читайте также по теме: пять летних привычек, которые незаметно вредят зрению

Именно поэтому многие люди, особенно пожилые, испытывают трудности с ночным вождением или быстро теряются в тёмных помещениях: палочки — наиболее уязвимые клетки сетчатки, которые первыми страдают от возрастных изменений и заболеваний. Учёные из Национального института глаза сейчас разрабатывают специальный диагностический тест для включения в стандартный офтальмологический осмотр. Он позволит оценивать, как меняется адаптация к темноте с возрастом, и выявлять нарушения на ранней стадии.