Человек может увидеть один фотон: экспериментальное подтверждение

В 2016 году в истории изучения одной из самых важных систем коммуникации человека с миром  зрения  случился важный прорыв. Исследователи  сумели экспериментально показать, что одного-единственного кванта света достаточно, чтобы сигнал от него дошёл до зрительной коры. Статья учёных опубликована в журнале Nature Communications.

Credit: Public Domain


О «способности человеческого глаза распознавать отдельные фотоны» пишут давно — даже в учебниках. Однако может ли человек увидеть один фотон, было неясно. Ясно было, что этого фотона видимого света должно хватить на измерение конформации белка родопсина, светочувствительной молекулы, которой мы «видим». Однако достаточно ли будет этого фотона для того, чтобы, по принципу «всё или ничего» случилось «всё» и отработала вся цепочка: сетчатка — зрительный нерв — зрительная кора, и человек увидел свет.  До сих пор экспериментаторам удавалось показать, что для того, чтобы увидеть свет, нужно 5-7 фотонов.

Схема прохождения сигнала от сетчатки до зрительной коры


Новый эксперимент удался в первую очередь, благодаря тому, что Алипаша Вазири (Alipasha Vaziri) и его коллеги из венского Исследовательского института молекулярной патологии сумели создать устройство, достоверно испускающее в направлении глаза испытуемого один-единственный фотон.

Экспериментальная установка


Дальнейшее было делом техники: 30 тысяч попыток испытуемых увидеть, “вышел” фотон из устройства или нет (а выходил он реже, чем в каждом десятом тесте – чуть менее 2500 раз). И оказалось, что фотоны достовернее видят, чем просто угадывают (51,6 процента).

Более того, если второй фотон “приходил” на сетчатку не позже, чем через 10 секунд, чем первый, вероятность правильного ответа увеличивалась до 56 процентов.

Текст: Алексей Паевский

Direct detection of a single photon by humans

Jonathan N. Tinsley, Maxim I. Molodtsov, Robert Prevedel, David Wartmann, Jofre Espigulé-Pons, Mattias Lauwers & Alipasha Vaziri

Nature Communications

doi:10.1038/ncomms12172

 

 

Кортикальный протез сможет вернуть зрение слепым

Научная группа Нидерландского института нейронауки (Амстердам) представила свою последнюю разработку – устройство, помогающее слепым людям различать силуэты предметов. Протез был представлен на конференции BCISamara-2018, которую…

Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 110: как развивается цветовое зрение (видео)

Большинство исследований, предметом которых было развитие зрения, проводились на модельных животных: мышах и рыбках данио рерио. Только вот основное их отличие от человека состоит в…

Улучшить зрение помогут «нанопиксели»

Израильские и шведские учёные создали протез для сетчатки из маленьких светочувствительных пикселей. Разработку планируется использовать для восстановления зрения, а дешевизна и доступность материала, делает протез…

Интересный пациент. Видишь суслика? А если он побежит? Как слепая прозрела (видео)

Один из наших недавних текстов был посвящен нейропластичности – там психоделики увеличивали количество потенциальных синапсов у нейронов. Но что значит нейропластичность в макромире, на что она способна?…

Как быстро мы видим свет?

Сотрудники химического факультета МГУ совместно с коллегами из Орхусского университета (Дания) установили механизм и определили скорость инициируемой светом реакции для молекулы, отвечающей за возникновение зрительного…

Как мозг «помогает» сетчатке выживать

После физической изоляции сетчатки от зрительной коры в результате различных повреждений начинается постепенное разрушение и отмирание ганглионарных клеток сетчатки. Американские ученые показали, что скорость разрушения…

Картинка дня: первая ПЭТ человека

Первые изображения работы мозга, полученные на позитронно-эмиссионном томографе в августе 1976 года Коллеги из Doctor.Ru напомнили, что произошло в этот день. Публикуем их рассказ: 16…