Як ми бачимо в темряві?
Для захисту від нічних нальотів німців під час Другої світової війни у британських пілотів не було сучасних нічних винищувачів. Але була… морква. Саме її Міністерство продовольства Великобританії назвало причиною успішних контратак британських пілотів. Нібито завдяки її споживанню вони так покращили свій зір, що добре бачили ворожі літаки в темряві. Міністерство радило містянам теж споживати моркву, щоб краще бачити під час вимкнень електроенергії. Їх спеціально запроваджували, щоб ускладнити ворогам проведення нічних нальотів.
Британці жваво пропагували моркву ще й через німецьку блокаду постачань харчових продуктів (зокрема бекону, цукру й масла). Тому влада почала закликати людей споживати овочі, які можна було виростити в саду. Повсюдно ширилася реклама на кшталт «Морква зберігає здоров’я і допомагає бачити в темряві». Морквою преса навіть пояснювала успіх британського аса Джона Каннінгема на прізвисько Котячі очі. Він збив 20 ворожих літаків, з них 19 вночі.
Насправді оспівування моркви було ні чим іншим, як прикриттям. Міфи про моркву поширювали, щоб відвернути увагу ворогів від секретного бортового радара (Airborne Interception Radar), що насправді допомагав виявляти вночі ворожу авіацію. Невідомо, наскільки цей міф про моркву й покращення зору вплинув на німців, але сам по собі він став доволі популярним.
Та чи справді морква або щось інше може покращити нічний зір? І як взагалі ми бачимо в темряві? Через блекаути й регулярні вимкнення електроенергії ми дедалі більше часу перебуваємо в нетипових для нас діапазонах освітлення — від ледь не повної темряви до мерехтливих вечорів при свічках. Що в цей час відбувається з нашою зоровою системою?
Як ми бачимо: адаптація
Людське око має потужні адаптаційні механізми, тобто здатність пристосовуватися до різних умов освітлення. Найяскравіший і найтемніший світлові сигнали, які може сприйняти наше око, відрізняються приблизно в мільярд разів.
В адаптаційній силі нашої зорової системи ми переконалися під час вимкнень електроенергії у зв’язку з повномасштабним вторгненням Росії. Майже щодня я спускаюсь у темінь підземного переходу, і якщо довкола немає людей з ліхтариками чи телефонами, то спершу я нічого не бачу. Та щойно починають виднітися обриси предметів, як назустріч виходить людина з ліхтариком. Ця яскрава пляма світла засліплює мене так, що я ще кілька митей бачу перед очима пляму-силует цієї людини — так званий послідовний зоровий образ. Послідовний зоровий образ — відчуття, що продовжуються після припинення подразнення. Наприклад, коли ми дивимося на лампу, закриваємо очі, але ще деякий час бачимо світло.. Він виникає внаслідок різкої зміни освітлення від темного на яскраве, і очам потрібно більше часу на адаптацію. Поки людина проходить повз і підсвічує все довкола, моя зорова система потрохи стабілізується. Світло, відбите від графіті на стінах переходу, потрапляє на світлочутливі клітини сітківки — палички й колбочки. Ці рецептори передають мозку інформацію про кольори, відтінки, форму й деталі графіті. І тільки після цього невидимого і блискавично швидкого процесу я їх бачу.
Самі колбочки зосереджені переважно на центральній частині сітківки. З їх допомогою ми добре бачимо кольори та їхні відтінки з високою роздільною здатністю. Але колбочки активні переважно за яскравого освітлення, як-от удень. Місце найбільшого скупчення колбочок називають жовтою плямою. Тут світло сприймається найкраще.
Ближче до периферії розташовуються палички. Вони працюють в умовах низької освітленості й мають вищу чутливість до світла, ніж колбочки. Палички відповідають за периферійний і нічний зір, з їх допомогою ми бачимо все у відтінках сірого. Тому ж «уночі всі коти сірі». Місце, де від сітківки відходить зоровий нерв і відсутні фоторецептори, називають сліпою плямою. Тут око не сприймає світло.
На сітківці людського ока розташовано приблизно шість мільйонів колбочок і 110 мільйонів паличок. Але через високу концентрацію колбочок у центральній частині сітківки в нас кольоровий денний зір потужніший, ніж нічний. Наприклад, у котів усе інакше: завдяки більшій концентрації паличок, можливості вловлювати різкі рухи й ще деяким пристосуванням очей коти краще бачать вночі й потребують для цього менше світла, ніж люди.
Думка, що колбочки працюють тільки вдень, а палички — вночі, помилкова. Ми живемо в таких умовах, що режими освітлення можуть змінюватися десятки разів на хвилину. Тому ці два види фоторецепторів постійно реагують на подразники.
Адаптацію ока до різних умов освітлення забезпечують колбочки й палички, в яких відбувається фотохімічна реакція пігментів (опсинів, або «зорових пігментів»): родопсину у паличках та йодопсину у колбочках. Колбочки (їх три види) мають один із трьох типів опсинів з різною чутливістю до спектра світла. Це має значення для забезпечення кольорового зору. Вдень та у сутінках за різного рівня освітлення відбувається постійний розпад-відновлення зорових пігментів у фоторецепторах. Внаслідок цього виникає нервовий імпульс, який передається через зоровий нерв у зорову кору мозку, де і формуються зорові образи.
Загалом потрібно приблизно 30–45 хвилин, а то й довше, щоб очі повністю адаптувалися від яскравого світла до темряви. Цей процес називають темновою адаптацією. Щоб адаптуватися від повної темряви до яскравого світла, тобто для світлової адаптації, очам потрібно всього 5–10 хвилин.
Крім фотохімічних реакцій, є ще два механізми для адаптації до різних режимів освітленості. Перший — це рефлекторна реакція зіниці на різні рівні освітленості, яку забезпечують м’язи райдужної оболонки. Зміна інтенсивності спрямованого на сітківку потоку світла впливає на інтенсивність фотохімічних реакцій.Тому в темряві зіниці розширюються, щоб сприймати більше світла, а за яскравого світла, навпаки, звужуються.
Другий механізм стосується роботи нейронів сітківки. Коли зменшується освітлення, на початках інтенсивність передачі сигналів між нейронами сітківки низька, але вона зростає за лічені секунди, внаслідок чого нічний зір може покращитися в рази. Ці механізми підсилюють одне одного й дають нам змогу швидко пристосовуватися до різних умов освітленості.
Що по кольорах?
Можливо, ви помічали, як удень на ринку найяскравішими здаються плоди жовтого, помаранчевого або червоного забарвлення, а вночі простіше розрізняти зелені плоди. Так відбувається, бо колбочки й палички чутливі до хвиль різної довжини. Колбочки найчутливіші до світла червоної та жовтої ділянок видимого спектра, тоді як палички — до синього й зеленого. Тому досить вдале рішення грати вдень в теніс м’ячиками жовтого кольору, а вночі використовувати синьо-зелені ліхтарі. Їх краще видно, ніж червоні.
Цей феномен зміни сприйняття кольорів, якщо зменшується рівень освітленості, називають ефектом Пуркіньє. Ян Евангеліста Пуркіньє — чеський біолог і громадський діяч. Його праці присвячені переважно фізіології, наприклад, зору, гістології та ембріології. Організував товариство чеських лікарів, боровся за створення національної академії наук тощо. Він пояснює, чому червоні кольори, коли сутеніє, здаються нам темнішими, ніж удень, а в нічний час — майже чорними. Тоді як сині об’єкти у сутінках та вночі виглядають світлішими, ніж удень.
Незважаючи на зміни в сприйнятті кольорів за різного освітлення, ми зберігаємо колір предметів у своїй пам’яті. Для нас зелена трава постійно зелена, а білий сніг постійно білий. Це дає нам змогу розпізнавати знайомі об’єкти й легко орієнтуватися довкола.
Чи впливає перебування в темряві на наш зір
Як ми вже з’ясували, очі досить легко пристосовуються до різного рівня освітлення. Особливо якщо людина здорова й має збалансоване харчування, що підтримує в тонусі роботу зорової системи, вважає доктор медичних наук Зоя Веселовська. Адаптація триває трохи довше, коли перед очима виникають яскраві плями через різкі спалахи світла, як-от від фар автомобіля. Через це зараз, наприклад, дуже складно керувати автомобілем. Бо, з одного боку, довкола суцільна темінь. З іншого, є хаотичні й спорадичні спалахи світла від інших машин, що засліплюють. Це сильно навантажує фоторецептори сітківки, і їм потрібно більше часу, щоб відновити свою функцію. До того ж це додаткове навантаження на нервову систему.
Щоб зменшити негативний вплив засліплень через хаотичний потік машин і людей з ліхтариками, достатньо трохи примружити повіки. Так ми обмежимо потік світла й дамо очам поступово адаптуватися до яскравого світла.
Зауважимо, що за слабкого освітлення очам потрібно більше фокусуватися, наприклад, на сторінках книжки або картках з настільної гри. Як показали часті вимкнення електроенергії та блекаути, ці активності стали досить популярними варіантами проведення часу серед українців. Через слабке освітлення зменшується рівень контрасту між чорними словами на білій сторінці або на картках настільної гри. Внаслідок цього виникає значне зорове навантаження, що може призвести до свербіння очей, головного болю чи помутніння зору. Але такі ефекти короткотривалі. Достатньо відпочити, і вони минуть. Це стосується і роботи при свічках, якщо вони не сильно мерехтять і не пульсують. Мерехтіння й пульсації світла можуть подразнювати й виснажувати нервову систему.
Хай там як, але різкі чи навіть заплановані зміни освітлення є стресом для нашого організму. Постійні стресові ситуації суттєво впливають на судинну систему й кровообіг в очах, як і на всі інші системи людського організму. І хоча часті зміни освітленості не можуть спричинити або загострити захворювання зорової системи, хронічний стрес створює сприятливі умови для виникнення низки захворювань органу зору, зокрема синдрому сухого ока.
Це захворювання виникає через порушення гомеостазу слізної плівки, що покриває передню частину очного яблука й захищає її від інфекцій, пересихання, дрібних частинок пилу та інших забруднень. За останні 30 років поширеність цього захворювання зросла в 4,5 раза. Воно виникає в 12% пацієнтів віком до 40 років і в понад 67% пацієнтів після 50 років.
Через постійний моніторинг новин у соцмережах, перегляд контенту на телефоні, роботу за комп’ютером та іншими гаджетами під час вимкнень світла ми рідше кліпаємо. Це може призвести до надмірного випаровування слізної рідини з поверхні ока та нестачі рідини, що виробляється слізними залозами. Найменше, що ми можемо зробити, щоб цьому запобігти, — частіше кліпати та дивитися на екран мобільного телефона трохи зверху-вниз, щоб повіки очей були опущеними.
Чи можна покращити сутінкове або нічне бачення
Повернімося до нашої моркви. Вона може покращити нічне бачення так само як вживання чорниці зробить нас синіми. Звісно, морква багата на бета-каротин — пігмент, який наше тіло використовує для виробництва вітаміну A. Якщо цей вітамін в дефіциті, може розвинутися куряча сліпота (night blindness) — коли людина погано бачить при слабкому освітленні. Адже вітамін A входить до складу родопсину, який ми вже згадували. Це фотопігмент у паличках, що забезпечує адаптацію зору до темряви. Але вживання бета-каротину чи вітаміну A у добавках може певною мірою тільки покращити функціональний стан сітківки. І то якщо захворювання виникло через дефіцит цього вітаміну. Адже куряча сліпота може мати й спадковий характер.
Але ідея покрити дефіцит вітаміну A самою тільки морквою далеко не найкраща. Скоріше шкіра стане жовтою через надмірну кількість бета-каротину, ніж це вдасться зробити. До того ж організм регулює вироблення вітаміну A, щоб запобігти його надмірному накопиченню.
Найкраще дотримуватися збалансованого харчування. Вживати продукти, багаті на цинк, корисні жирні кислоти. Урізноманітнити свій раціон зеленню, овочами й фруктами жовтого, помаранчевого й червоних кольорів, а також продуктами тваринного походження, як-от печінкою, молоком тощо. Або добирати норму вітаміну A добавками, якщо ви зробили аналізи й у вас виявили його дефіцит. У таких випадках рекомендації повинен давати лікар.
Підсумуємо. Завдяки збалансованому харчуванню, фізичній активності, прогулянкам на вулиці, відмові від куріння й регулярним перевіркам у лікаря чи ефективному лікуванню хвороб зорової системи не потрібно покращувати зір. Він і так працюватиме настільки добре, наскільки це можливо. Від природи наша зорова система має як обмеження, так і потужні адаптаційні механізми. Ми можемо вплинути на останні. Але ми не можемо позбутися обмежень, які виникають зокрема через спадковість.
А всякі лайфхаки для покращення нічного зору, поширені у мережі, на думку Зої Веселовської, марні. Наша зорова система швидко адаптується до змін освітленості сама по собі. У нашого організму немає потреби одягати спеціальні окуляри, перш ніж вийти з освітленого приміщення в темне, або використовувати неяскраві ліхтарики. Достатньо уникати засліплень яскравим світлом і просто практикуватися робити щось при слабкому освітленні. Організм виділяє ресурси на те, що йому необхідне для виживання. Щоб краще бачити в темряві — треба частіше перебувати у приміщенні з неяскравим освітленням. І не просто стояти чи лежати, а намагатися активно діяти. Тобто адаптувати організм для покращення його ресурсів щодо перебування у нестандартних умовах.
