Выбирай : Покупай : Используй
в фокусе
0

У людей есть инфракрасное зрение

Эксперимент впервые доказал способность глаза воспринимать инфракрасный свет. "Тепловое зрение" проявляется при особых условиях, но ученые надеются создать подопытных животных со "встроенным тепловизором".

Фармаколог Кшиштоф Пальчевский (Krzysztof Palczewski) из Case Western Reserve University в Кливленде (США) провел интересный эксперимент, который доказывает, что глаза людей могут воспринимать свет, лежащий далеко за пределами видимого диапазона. Эффект проявляется, когда пара инфракрасных фотонов одновременно ударяет в одну и ту же молекулу пигментного белка в сетчатке глаза. Энергии двух фотонов достаточно, чтобы запустить химические изменения, которые наш мозг интерпретирует как видимое световое пятно.

Общепринятая точка зрения гласит, что глаза человека могут видеть свет с длиной волны между 400 нм (синий) и 720 нм (красный). Это касается обычного света, но с появлением лазеров в распоряжении людей  оказался очень специфический источник света. Удивительно, но многие люди утверждают, что видят лазерный свет на длине волны выше 1000 нм, что, по идее, лежит выше границы чувствительности наших глаз.

Инфракрасное зрение в диапазоне около 1000 нм дает не так много информации об окружающей среде, но зато позволяет лучше видеть в темноте

Сам  Кшиштоф Пальчевский, по его словам, видит свет низкоэнергетического лазера с длиной волны 1050 нм. Ученый заинтересовался этим явлением и решил провести эксперимент с восприятием ИК-света на 30 добровольцах. Как оказалось, люди действительно могут видеть инфракрасный свет с длиной волны около 1000 нм.

Пальчевский также проверил две гипотезы происхождения "ИК-зрения". Одна из них предполагает, что свет с большой длинной волны при столкновении с  коллагеном в соединительной ткани глаза, порождает небольшое количество фотонов на половине длины волны (эффект генерации второй гармоники). Сетчатка обнаруживает эти фотоны, и нам кажется, что мы видим непосредственно луч света, поступивший из его источника.

Согласно второй гипотезе, инфракрасный свет является результатом явления, известного как двухфотонная изомеризация (процесс изомеризации при двухфотонном поглощении света). В данном случае фотоны попадают на молекулы фоторецепторов одновременно, в результате глаз "суммирует" сигнал и "считает", что это был свет видимого диапазона.

Для проверки первой гипотезы, команда ученых удалила коллаген с сетчатки мышей и измерила реакцию глаз грызунов на световые лучи с различными длинами волн. В итоге выяснилось, что сетчатка реагирует на лазерный свет с длиной волны 1000 нм точно так же, как и здоровая человеческая сетчатка с коллагеном. Кроме того, исследователи взяли кристаллы зрительного пигмента родопсина и обнаружили, что под воздействием 1000-нм лазера они меняют цвет с красного на желтый, но при этом не имеют характерной "подписи"  генерации второй гармоники. Таким образом первая гипотеза "инфракрасного зрения" опровергнута.

Хоть ученые и не получили прямых доказательств второй гипотезы, но все косвенные факты свидетельства на нее. Проведенное компьютерное моделирование показывает, что два низкоэнергетических фотона могут перевести родопсин в возбужденное состояние, аналогичное тому, что наблюдается при поглощении одного фотона видимого света. Те же расчеты также показывают, что явление должно наблюдаться в диапазоне волн 1000-1100 нм — это как раз и  подтверждают эксперименты. То, что люди лучше видят именно лазерный свет, объясняется очень просто: большей вероятностью одновременно "поймать" парные фотоны из когерентного лазерного пучка.

В настоящее время ученые из различных университетов хотят повторить эксперименты Кшиштофа Пальчевского, например химик Массимо Оливуччи (Massimo Olivucci) из университета Bowling Green State в Огайо хочет проверить расчеты в опытах на приматах и людях, а затем создать генно-модифицированных лабораторных животных, которые смогут видеть в инфракрасном диапазоне.

Возможно, раскрытие механизма чувствительности человеческого глаза к ИК-свету в диапазоне около 1000 нм поможет разработать новые типы приборов ночного видения или, в более отдаленном будущем, генную терапию, которая даст людям возможность видеть в темноте не хуже кошки.

Комментарии