Количественный анализ вклада меланопсина на целостное восприятие яркости

     Авторы данной работы описывают новый механизм восприятия света, открывая еще один путь в понимании биологии/физиологии глаза и того, каким образом обрабатывается визуальная информация. Исследователи показали, что фотопигмент меланопсин, располагающийся в ганглиозных клетках (ipRGCs), участвует не только в синхронизации внутренних часов с колебаниями дневного света (циркадных ритмах), как это было описано в недавних исследованиях, но и, объединяясь с колбочками, обеспечивает целостное восприятие яркости.

    Чтобы оценить вклад меланопсина в обнаружении света, его сигналы были изолированы от сигналов колбочек и палочек, что позволило более точно наблюдать эффекты взаимодействия излучения с меланопсином. В рамках исследования также применялось программное обеспечение, отслеживающее и фиксирующее изменения диаметра зрачков испытуемых в ответ на зрительные стимулы, метод использовался в качестве инструмента для определения связи между восприятием яркости и фактической интенсивностью стимула на сетчатке. Эксперименты по восприятию яркости проводились с применением проектора с шестью основными цветами. Используемые белые зрительные стимулы (размером в 5 градусов) имели единичные значения XY-цветности, а цветовые модулировали путем конструирования различных спектральных распределений (рис. 1). Воспринимаемая яркость измерялась с использованием метода оценки величины при нескольких уровнях яркости в ближней периферии (7 градусов).

    Результаты показали, что воспринимаемая яркость белого зрительного стимула с различными спектральными распределениями может быть описана суммированием почти линейного отклика меланопсина и нелинейного конического отклика с взвешенными коэффициентами (рис. 2), при этом отношение вклада меланопсина в восприятие яркости увеличивалось до 50% и более с увеличением зрительного стимула. Результаты исследования говорят о том, что сигналы меланопсина играют решающую роль в оценке абсолютной световой интенсивности окружения даже тогда, когда колбочки адаптированы к свету.

    Спектральные распределения мощности зрительных стимулов, являющихся метамерами друг друга. Интенсивность каждого стимула для L-, M- и S-колбочек и палочек (A, B) была одинаковой. Числовые значения на графиках соответствуют меланопическому / фотопическому соотношению и описывают интенсивность стимула на меланопсин 1 кД/м² .

    Коэффициент вклада меланопсина в восприятие яркости (представлен как функция освещенности сетчатки (слева) или меланопической освещенности сетчатки (справа). Каждый цвет соответствует визуальным стимулам, представленным на рисунке 1.

    

    Masahiko Yamakawa, Sei-ichi Tsujimura, Katsunori Okajima. A quantitative analysis of the contribution of melanopsin to brightness perception. Scientific Reports. 2019;9: 7568.