Rod cell

 Rod cell, หรือ rods
คือcell รับรู้แสงในเรตินาที่อยู่ในตา มีความสามารถตอบสนองต่อแสงที่มืดสลัว แสงน้อยได้ดีกว่า cone cell 
Rod มีอยู่โดยรอบนอกของเรตินา และมีกว่า 125 ล้านเซลในเรตินาภายในตามนุษย์ โดยปกติมีจำนวนมากกว่า cone cell

                                                        ความยาวคลื่นของแสงสี RGB

                                                              รายละเอียดของ Rod cell

membrane shelf line with color pigment= ชั้นสายเยื่อหุ้มเซลล์ที่มีเม็ดสี
outer segment/inner segment= ส่วนด้านนอก/ด้านใน
outer limiting membrane = ส่วนจำกัดภายนอกเซล
nucleus = แกนกลาง

เซลล์รับภาพของคนนั้นที่อยู่บริเวณเรติน่า(retina)คือ rod cell และ cone cell

rod cell นั้นมีรูปแท่งจะรับแสงได้ดี รับภาพในที่มีแสงน้อยได้ดี แต่ภาพที่ได้จะมีสีเทา เช่นตอนกลางคืนไฟสลัวๆ เราจะเห็นภาพเนโทนสีดำ ขาว เทา

cone cell มีรูปกรวยมีสามชนิดตามแม่สีของแสง (เขียว น้ำเงิน แดง ) จะทำหน้าที่รับแสงสีที่ตกกระทบวัตถุแล้วสะท้อนเข้าตาของเรา สีที่ได้ก็เกิดจาก เซลล์สามตัวนี้รับไม่เท่ากัน  มันจะผสมกันเกิดเป็นสีที่เรามองเห็นขึ้น กรณีคนตาบอดสีก็เกิดจากเซลล์พวกนี้บางสี ทำงานผิดปกติไป เช่นตาบอดสีแดง ตาบอดสีเขียวเป็นต้น

ที่มนุษย์มองเห็นกลางวันได้ดีกว่ากลางคืนเพราะมี cone cell > rod cell   ส่วนสัตว์มองเห็นกลางคืนมากกว่ากลางวัน ก็น่าจะเป็นเหตุผลกลับกับคือ มี rod cell > cone cell

แต่สัตว์บางชนิดไม่ใช้ตามองตอนกลางคืนได้เช่นค้างคาว จะใช้การสะท้อนของเสียงเป็นตัวบอกทิศทางได้

ในหนังสือ Optiks ของเซอร์ไอแซคนิวตัน เขียนไว้ว่า

"For the Rays to speak properly are not coloured. In them there is nothing else than a certain Power and Disposition to stir up a Sensation of this or that Colour"

หมายความว่า "ลำแสงไม่มีสีในตัวเอง แต่ที่ตัวคนเรามีสิ่งรับรู้ ที่ทำให้เราเห็นสี ลำแสงเป็นเพียงตัวกระตุ้นให้เกิดการเห็นสี ความจริงที่เราเห็นสีเนื่องจากดวงตาและระบบการเห็นของคนเรา"

คนเราเห็นสีได้อย่างไร

เริ่มจากปรากฎการณ์การปรับตัวกับความมืด เมื่อเราอยู่ภายนอกอาคารแล้วเดินเข้ามาในห้องที่มีแสงน้อย เช่นโรงภาพยนตร์ วินาทีแรกเราแทบจะมองไม่เห็นอะไรเลย เพราะความมืดปกคลุมไปหมด แต่หลังจากอยู่ในห้องนั้นสักครู่หนึ่ง เราเริ่มมองเห็นสิ่งต่างๆได้ดีขึ้น เช่นเห็นเก้าอี้ ผู้คน และสิ่งอื่นๆ การใช้เวลาชั่วครู่แล้วทำให้เห็นดีขึ้นนั้น เป็นสภาวะที่ตาของเราปรับตัวกับความมืด ระยะเวลาปรับตัวนี้สามารถวัดได้อย่างแม่นยำด้วยวิธีวัดว่า
ตาเริ่มเห็นความแตกต่างของความสว่างในช่วงเวลามี่เข้าไปในที่มืด

Heiko Hecht

Professor of Experimental Psychology, Mainz University

เฮกท์(HECHT) ได้ทำการทดลองจริงขึ้นโดยจัดให้ผู้สังเกตุอยู่ในห้องที่มีความสว่างมากเป็นเวลา 1 นาที หลังจากนั้นปิดไฟแสงสว่างในห้องทันที แล้วให้ผู้สังเกตุมองไปที่จอสีขาวที่มีแสงส่องเฉพาะที่ (spot light) ซึ่งผู้สังเกตุเป็นผู้ปรับแสงสว่างนั้นให้สว่างจนสามารถมองเห็นวงของแสงบนจอภายในเวลาที่กำหนด ผู้ทดลองบันทึกผลการทดลองเป็นค่าขีดเริ่มเปลี่ยน ในการทดลองนี้คือความสว่างที่น้อยที่สุดที่ผู้สังเกตุสามารถจะเห็นวงแสงบนจอ เราเรียกว่า ขีดเริ่มเปลี่ยนของความรู้สึกต่อแสง(Light sensation threshold) 

กราฟเส้นโค้งการปรับตัวในที่มืด

เมื่อผู้ทดลองวัดขีดเริ่มเปลี่ยนเริ่มเปลี่ยนความรู้สึกต่อแสงอย่างต่อเนื่องในห้องที่มืดพบว่า ค่าขีดเริ่มเปลี่ยนแปลงไปตามเวลาที่ผ่านไป ดังกราฟในรูป กราฟนี้เรียกว่า เส้นโค้งการปรับตัวในที่มืด 

-ค่ามาตราส่วนแกนนอนของกราฟ แสดงถึงระยะเวลาการปรับตัวในความมืด 

-และในแกนตั้ง ค่ามาตราส่วนเป็นค่าขีดเริ่มเปลี่ยนแปลงในความรู้สึกต่อแสง มีหน่วยเป็นลอการิทึมของไมโครโทรแลน (micotd)

เฮกท์(HETHT) ทำการทดลองโดยให้ผู้สังเกตุมองไปที่ความสว่าง 400,000 td ก่อนปรับตัว(pre-adaptation) หน่วยโทรแลนด์ (Td) เป็นหน่วยความสว่างที่เรตินา และแสงในหน่วยโทรแลนด์มีความสว่างสูงมาก แสงในการทดลองนี้เป็นแสงสีม่วง และขนาดของจุดแสงคือ 5 องศาของมุมการมอง (visual angle) ผู้สังเกตุต้องมองโดยทำมุม 30 องศา กับแกนของมุมมอง (visual axis) ดังรูปข้างบน กราฟเส้นโค้งลดลงอย่างมากใน 1-2 นาทีแรกในห้องมืด แสดงว่า 

"ระบบการมองเห็นเพิ่มความไวแสงขึ้นอย่างรวดเร็วหลังจากการปรับตัวกับความมืด" 

การลดลงอย่างรวดเร็วเกือบหยุดลงที่นาทีที่ 4 และขีดเริ่มเปลี่ยนลดลงอีกครั้งที่นาทีที่ 10 และหยุดการลดลงที่นาทีที่ 23 หลังจากนั้น เส้นกราฟไม่ลดลงอีกเลย

การทดลองนี้ทำให้เราทราบธรรมชาติของระบบการมองเห็น 2 ประการ

ประการแรกคือ ความไวแสงเพิ่มขึ้น เมื่อระบบการมองเห็นอยู่ในที่มืด และเป็นการเพิ่มขึ้นอย่างมาก 

ในกราฟเห็นได้ว่า ขีดเริ่มเปลี่ยนลดจาก 8 ไปที่ 3 ในหน่วยลอการิทึม หรือเพิ่มขึ้น 10ยกกำลัง 5 เท่า ผลการทดลองนี้เป็นเหตุผลที่นำมาอธิบายว่า 

ทำไมเราสามารถมองเห็นภายในโรงภาพยนตร์ที่มืดได้หลังจากอยู่ในห้องนั้นสักครู่หนึ่ง 

การเพิ่มความไวแสงของระบบการมองเห็นนี้เกิดขึ้นอย่างอัติโนมัติและต้องการเวลาเพียงให้เราอยู่ในที่นั้นชั่วครู่หนึ่ง ในกรณีของกล้องถ่ายภาพด้วยฟิลม์ เราต้องเปลี่ยนฟิลม์ที่มีความไวแสงพอเหมาะกับสภาพแสงสว่างในสถานที่ที่เราจะถ่ายภาพ เช่นเปลี่ยนจากฟิลม์ที่มีความไวแสง ISO 100 เป็น 400 เมื่อเปลี่ยนสถานที่ถ่ายภาพที่แสงสว่างน้อย แต่เป็นความโชคดีของคนเราที่ระบบการมองเห็นสามารถปรับตัวได้ทันทีไม่ว่าเราจะไปในสถานที่ๆมีแสงสว่างแบบใดสถานการณ์ใด

ประการที่2คือ ธรรมชาติของระบบการมองเห็นที่เราเรียนรู้จากเส้นโค้งการปรับตัวกับความมืดคือ ระบบการมองเห็นน่าจะมีส่วนรับรู้อยู่ 2 ประเภท

การที่ผู้สังเกตุเห็นจุดแสงที่จอสีขาวอาจอธิบายได้ว่า กราฟเส้นโค้งที่ได้จากการทดลอง ความจริงน่าจะเป็นผลมาจากเส้นโค้ง 2 เส้น
เส้นโค้งแรกเมื่อเริ่มเห็นวงแสงบนจอครั้งแรก จากนั้นแนวเส้นลดลงมาอย่างรวดเร็วและอยู่คงที่
อีกเส้นหนึ่งเริ่มขึ้นหลังจากเวลาผ่านไป 10 นาที
ค่าความเปลี่ยนแปลงของส่วนรับรู้ (sensor) ห่างกันประมาณ 10 นาที
เฮกท์และคณะได้ทำการทดลองอื่นๆอีกภายหลังทำให้รู้ว่า ส่วนรับรู้ส่วนแรกคือ cone cell และส่วนที่ 2คือ Rod cell เซลทั้งสองนี้อยู่ที่เรตินา
ข้อสรุปในส่วนนี้คือเซลรับแสงรูปกรวยเห็นสี ส่วนเซลรับแสงรูปแท่งไม่เห็นสี 
ข้อสังเกตุที่ได้นี้จึงบอกได้ว่าเมื่อเราอยู่ในที่แสงน้อย เช่นคืนเดือนมืด เราจึงมองไม่เห็นสีของวัตถุรอบบ้านเป็นต้น