Физиология зрения (анатомия человека). Энциклопедия - глаз. Анатомия, физиология и патология
Глаз - находится в орбитальной впадине черепа (глазнице), сзади и с боков окружен мышцами, которые прикрепляются к наружной поверхности глазного яблока и обеспечивают его движение.
Орган зрения состоит из:
- глазного яблока
- зрительного нерва
- вспомогательного аппарата глаза: глазные мышцы, жировая клетчатка, веки, ресницы, брови, слезные железы
Имеет форму шара. Для осмотра доступен только передний отдел - роговица и окружающая его часть, остальная часть залегает в глубине глазницы. Размер глазного яблока определяется расстоянием между передним и задним полюсами и составляет в среднем 24 мм. Линию, соединяющую оба полюса, называют наружной осью глазного яблока, либо геометрической осью глаза, либо сагиттальной осью глаза.
От указанной оси следует отличать внутреннюю ось глазного яблока, соединяющую внутреннюю поверхность роговицы, соответствующую ее переднему полюсу, с точкой на сетчатке, соответствующей заднему полюсу глазного яблока. Ее размер соответствует 21,3 мм.
Линия, соединяющая точки наибольшей окружности глазного яблока во фронтальной плоскости, называется экватором. Он находится на 10-12 мм кзади от края роговицы. Линии, проведенные перпендикулярно экватору и соединяющие на поверхности яблока оба его полюса, носят название меридианов. Вертикальный и горизонтальный меридианы делять глазное яблоко на отдельные квадранты.
Основную массу глазного яблока образует прозрачное содержимое (стекловидное тело, хрусталик, и водянистая влага), окруженное тремя оболочками: белковой - наружной или фиброзной, средней - сосудистой и внутренней - сетчатой.
- Белковая оболочка - очень прочная соединительнотканная оболочка, которая покрывает весь глаз и защищает его от механических и химических влияний. Передняя часть этой оболочки прозрачна, она называется роговицей, задняя часть, которая является продолжением роговицы - непрозрачная, она называется склерой. Благодаря белковой оболочке глазное яблоко сохраняет присущую ему форму.
- Средняя оболочка глаза - сосудистая - пронизана густой сеткой кровеносных сосудов, которые питают ткани глаза. В передней части глаза она утолщается, образуя ресничное тело, в толще которого находится ресничная мышца, изменяющая своим сокращением кривизну хрусталика. Ресничное тело переходит в радужную оболочку, состоящую из нескольких слоев. В более глубоком слое залегают пигментные клетки. От количества пигмента зависит цвет глаз. В центре радужной оболочки есть отверстие - зрачок, вокруг которого расположены круговые мышцы. При их сокращении зрачок суживается. Радиальные мышцы, имеющиеся в радужной оболочке, расширяют зрачок. Суживаясь или расширяясь, зрачок регулирует количество света, которое поступает внутрь глаза.
- Внутренняя оболочка глаза - сетчатка - состоит из двух частей: задней части (зрительная часть сетчатки), состоящей из светочувствительных клеток - фоторецепторов, воспринимающих свет, поступающий в глаз и передней части - не содержащей светочувствительных элементов - слепой части сетчатки.
Зрительная часть сетчатки состоит из пигментных клеток и трех слоев нейронов: первый слой - собственно фоторецепторы - палочки и колбочки, второй слой - биполярные клетки, которые соединяют фоторецепторы с нейронами третьего слоя. Аксоны последних нейронов образуют зрительный нерв. Место, где зрительный нерв выходит из сетчатки (диск зрительного нерва), лишено фоторецепторов, не воспринимает света и называется слепым пятном.
На 3-4 мм кнаружи от диска зрительного нерва (от слепого пятна) в сетчатой оболочке, напротив зрачка, имеется желтое пятно - место наилучшего видения, содержащее наибольшее количество колбочек. Вокруг желтого пятна встречаются и колбочки и палочки, а еще дальше на периферии - только палочки. В глазу у человека насчитывается около 130 млн. палочек и 7 млн. колбочек.
Сетчатка расположена на задней стенке глаза таким образом, что ее фоторецепторы (палочки и колбочки) ориентированы не навстречу световым лучам, а наоборот, обращены к пигментным клеткам и возбуждаются отраженными от них лучами. Способность глаза рассматривать предметы при различной яркости освещения называется адаптацией.
Палочки и колбочки представляют собой нейроны с отростками разной формы. Они отличаются не только формой и строением, но и функцией. Палочки являются рецепторами сумеречного зрения, они возбуждаются при действии слабого света, но при этом человек не различает цветов и видит нечетко. Колбочки - рецепторы дневного зрения. Они приспособлены к восприятию яркого света и способны воспринимать различные цвета.
В палочках имеется вещество красного цвета - зрительный пурпур, или родопсин; на свету, в результате фотохимической реакции, он распадается, а в темноте восстанавливается в течение 30 мин из продуктов собственного расщепления. Вот почему человек, войдя в темную комнату, вначале ничего не видит, а через некоторое время начинает постепенно различать предметы (ко времени окончания синтеза родопсина). В образовании родопсина участвует витамин А, при его недостатке этот процесс нарушается и развивается "куриная слепота".
В колбочках содержится другое светочувствительное вещество - иодопсин. Он распадается в темноте и восстанавливается на свету в течение 3-5 мин. Расщепление иодопсина на свету дает цветовое ощущение.
Цветное зрение объясняется тем, что в сетчатке есть три рода колбочек: одни возбуждаются красным цветом, другие зеленым, третьи - синим. Ощущение всех других цветов возникает вследствие возбуждения этих колбочек в разных соотношениях. Бывают случаи, когда человек не различает некоторых цветов (цветовая слепота, дальтонизм). Это связано с нарушением функций колбочек определенного рода.
Кроме этих слоев, образующих стенку глаза, в нем имеются
- водянистая влага
- хрусталик
- стекловидное тело.
Они заполняют внутреннюю полость глаза и являются его оптической системой, проводящей и преломляющей световые лучи внутри глаза таким образом, что на сетчатке образуется уменьшенное обратное изображение предмета, который находится перед роговицей.
Оптическая система глаза имеет способность создавать на сетчатке изображение предметов, расположенных как на близком, так и на далеком расстоянии от глаза. Эта способность называется аккомодацией и достигается благодаря тему, что хрусталик может изменять свoю форму.
Водянистая влага - прозрачная, бесцветная жидкость, заполняет переднюю и заднюю камеры глазного яблока - щелевидные полости, располагающиеся впереди и позади радужки. Водянистая влага продуцируется сосудами ресничного тела и радужкой. Не путать водянистую влагу камер глазного яблока со слезой! Отток водянистой влаги осуществляется в систему вортикозных вен, в ресничные и конъюнктивальные вены.
Хрусталик расположен позади зрачка и прилегает к радужке. Представляет собой прозрачное тело, имеющее форму двояковыпуклой линзы. Заключен в капсулу, от которой отходят цинновы связки, прикрепляющиеся к ресничной мышце. Сокращения этой мышцы изменяют кривизну хрусталика, делают его более выпуклым или более плоским. При этом изменяется преломляющая сила хрусталика, и он фокусирует на сетчатке изображение соответственно близких или далеких предметов. Иногда наблюдаются нарушения зрения, связанные с неспособностью хрусталика четко фокусировать изображение на сетчатке.
Полость глаза за хрусталиком заполнена вязким веществом - стекловидным телом . Это бесцветная прозрачная масса, по консистенции напоминающая студень.
Вспомогательный аппарат глаза
Вспомогательный аппарат глаза выполняет двигательную и защитную функции. Двигательная функция осуществляется шестью мышцами (верхняя, нижняя, латеральная и медиальная прямые, верхняя и нижняя косые), от сокращению которых зависят движения глаз.
Защитную функцию выполняет слезный аппарат, состоящий из слезных желез, отводящих путей, слезных канальцев, слезного мешка и носослезного протока. Слеза предохраняет роговицу от переохлаждения, высыхания и смывает осевшие пылевые частицы.
К защитному аппарату относятся также брови, веки и ресницы. Веки представляют собой кожные складки, при смыкании они полностью покрывают глазное яблоко. Внутренняя поверхность век покрыта слизистой оболочкой - конъюнктивой. Края век снабжены ресницами, позади них располагаются отверстия сальных желез, в которых вырабатывается жировой секрет для смазки краев век. Брови имеют вид валиков, они покрыты волосами и предохраняют глаз сверху.
Функции глаза
Основная функция зрения состоит в различении яркости, цвета, формы, размеров наблюдаемых объектов. Наряду с другими анализаторами зрение играет большую роль в регуляции положения тела и в определении расстояния до объекта.
Возникновение зрительных ощущений - происходит при помощи зрительного анализатора. Зрительный анализатор представлен воспринимающим отделом - рецепторами сетчатой оболочки глаза, зрительными нервами, проводящей системой и соответствующими участками коры в затылочных долях мозга.
Глаз человека пропускает и преломляет лишь лучи с длиной волны от 400 до 760 мкм. Все преломляющие среды глаза, начиная с роговицы, поглощают ультрафиолетовые лучи. Световые раздражения воспринимаются фоторецепторами - палочками и колбочками сетчатки. Прежде чем достигнуть сетчатки, лучи света проходят через светопреломляющие среды глаза. При этом на сетчатке получается действительное обратное уменьшенное изображение. Несмотря на перевернутость изображения предметов на сетчатке, вследствие переработки информации в коре головного мозга человек воспринимает их в естественном положении, к тому же зрительные ощущения всегда дополняются и согласуются с показаниями других анализаторов.
Четкое представление о наблюдаемых объектах, расположенных на различном расстоянии, осуществляется за счет аккомодации - приспособления глаза к видению различно удаленных предметов. При аккомодации сокращаются мышцы, которые изменяют кривизну хрусталика.
С возрастом эластичность хрусталика уменьшается, он становится более уплощенным и аккомодация ослабевает. В это время человек хорошо видит только далекие предметы: развивается так называемая старческая дальнозоркость. Кроме того существует врожденная дальнозоркость, связанная уменьшенной величиной глазного яблока или слабой преломляющей силой роговицы или хрусталика. При дальнозоркости изображение от далеких предметов фокусируется позади сетчатки.
К нарушениям функции глаза относится и близорукость. При близорукости глазное яблоко увеличено в размере, изображение далеких предметов даже при отсутствии аккомодации хрусталика получается перед сетчаткой. Такой глаз ясно видит только близкие предметы и поэтому называется близоруким.
Эти нарушения зрения исправляют очками, линзы которых усиливают или ослабляют преломляющую силу оптической системы глаза. Очки подбираются индивидуально. Передвижение изображения на сетчатку при близорукости осуществляется при помощи вогнутых стекол, при дальнозоркости - выпуклых стекол. В отличие от старческой при врожденной дальнозоркости аккомодация хрусталика может быть нормальная.
Достижение света фоторецепторов приводит к фотохимической реакции - распаде светочувствительных пигментов. Продукты распада изменяют мембранный потенциал фоторецепторов, в результате чего в нейронах сетчатки, связанных с ними, возникает возбуждение. Это возбуждение по волокнам зрительного нерва проводится к зрительному центру коры больших полушарий, где происходят окончательный анализ возбуждения, различение изображений и формирование ощущения.
От избыточной освещенности глаз предохраняется путем изменения диаметра зрачка. Помимо этого сетчатка сама способна компенсировать увеличение яркости: существуют колбочки к палочки, функционирующие в разных диапазонах яркостей, происходят перестройка рецепторных областей, фотохимические сдвиги и т. д.
Гигиена зрения
Глаз следует оберегать от разных механических воздействий, читать в хорошо освещенном помещении, держа книгу на определенном расстоянии (до 33-35 см от глаза). Свет должен падать слева. Нельзя близко наклоняться к книге, так как хрусталик в этом положении долго находится в выпуклом состоянии, что может привести к развитию близорукости.
Слишком яркое освещение вредит зрению, разрушает световоспринимающие клетки. Поэтому сталеварам, сварщикам и лицам других сходных профессий рекомендуется надевать во время работы темные защитные очки.
Нельзя читать в движущемся транспорте. Из-за неустойчивости положения книги все время меняется фокусное расстояние. Это ведет к изменению кривизны хрусталика, уменьшению его эластичности, в результате чего ослабевает ресничная мышца. Расстройство зрения может возникнуть также из-за недостатка витамина А.
Таблица. Орган зрения
| Системы | Придатки и части глаза | Строение | Функции |
| Вспомогательные | Брови | Волосы, растущие от внутреннего к внешнему углу глаза | Отводят пот со лба |
| Веки | Кожные складки с ресницами | Защищают глаз от световых лучей, пыли | |
| Слезный аппарат | Слезная железа и слезовыводящие пути | Слезы смачивают, очищают, дезинфицируют глаз | |
| Оболочки | Белочная | Наружная плотная оболочка, состоящая из соединительной ткани | Защита глаза от механического и химического воздействия, вместилище всех частей глазного яблока |
| Сосудистая | Срединная оболочка, пронизанная кровеносными сосудами | Питание глаза | |
| Сетчатка | Внутренняя оболочка глаза, состоящая из фоторецепторов - палочек и колбочек | Восприятие света | |
| Оптическая | Роговица | Прозрачная передняя часть белочной оболочки | Преломляет лучи света |
| Водянистая влага | Прозрачная жидкость, находящаяся за роговицей | Пропускает лучи света | |
| Радужная оболочка (радужка) | Передняя часть сосудистой оболочки | Содержит пигмент, придающий цвет глазу | |
| Зрачок | Отверстие в радужной оболочке, окруженное мышцами | Регулирует количество света, расширяясь и суживаясь | |
| Хрусталик | Двояковыпуклая эластичная прозрачная линза, окруженная ресничной мышцей | Преломляет и фокусирует лучи света, обладает аккомодацией | |
| Стекловидное тело | Прозрачное тело в состоянии коллоида | Заполняет глазное яблоко. Пропускает лучи света | |
| Световоспринимающая | Фоторецепторы (нейроны) | В сетчатке в форме палочек и колбочек | Палочки воспринимают форму (зрение при слабом освещении), колбочки - цвет (цветовое зрение) |
| Зрительный нерв | Нервные клетки коры, от которых начинаются волокна зрительного нерва, соединены с отростками фоторецепторных нейронов | Воспринимает возбуждение и передает в зрительную зону коры головного мозга, где происходит анализ возбуждения и формирование зрительных образов |
В большой степени прогрессу физиологии зрения и слуха, способствовали работы Г. Л. Гельмгольца.
Светочувствительные рецепторы глаза (фоторецепторы) - колбочки и палочки, располагаются в наружном слое сетчатки. Фоторецепторы контактируют с биполярными нейронами, а те в свою очередь - с ганглиозными. Образуется цепочка клеток, которые под действием света генерируют и проводят нервный импульс. Отростки ганглиозных нейронов образуют зрительный нерв.
По выходе из глаза зрительный нерв делится на две половины. Внутренняя перекрещивается и вместе с наружной половиной зрительного нерва противоположной стороны направляется к латеральному коленчатому телу, где расположен следующий нейрон, заканчивающийся на клетках зрительной зоны коры в затылочной доле полушария. Часть волокон зрительного тракта направляется к клеткам ядер верхних холмиков пластинки крыши среднего мозга. Эти ядра, так же как и ядра латеральных коленчатых тел, представляют собой первичные (рефлекторные) зрительные центры. От ядер верхних холмиков начинается тектоспинальный путь, за счет которого осуществляются рефлекторные ориентировочные движения, связанные со зрением. Ядра верхних холмиков также имеют связи с парасимпатическим ядром глазодвигательного нерва, расположенным под дном водопровода мозга. От него начинаются волокна, входящие в состав глазодвигательного нерва, которые иннервируют сфинктер зрачка, обеспечивающий сужение зрачка при ярком свете (зрачковый рефлекс), и ресничную мышцу, осуществляющую аккомодацию глаза.
Адекватным раздражителем для глаза является свет - электромагнитные волны длиной 400 - 750 нм. Более короткие - ультрафиолетовые и более длинные - инфракрасные лучи глазом человека не воспринимаются.
Преломляющий световые лучи аппарат глаза - роговица и хрусталик, фокусирует изображение предметов на сетчатке. Луч света проходит через слой ганглиозных и биполярных клеток и достигает колбочек и палочек. В фоторецепторах различают наружный сегмент, содержащий светочувствительный зрительный пигмент (родопсин в Галочках и йодопсин в колбочках), и внутренний сегмент, в котором находятся митохондрии. Наружные сегменты погружены в черный пигментный слой, выстилающий внутреннюю поверхность глаза. Он уменьшает отражение света внутри глаза и участвует в обмене веществ рецепторов.
В сетчатке насчитывают около 7 млн. колбочек и примерно 130 млн. палочек. Более чувствительны к свету палочки, их называют аппаратом сумеречного зрения. Колбочки, чувствительность к свету которых в 500 раз меньше,- это аппарат дневного и цветового видения. Цветоощущение, мир красок доступен рыбам, амфибиям, рептилиям и птицам. Доказывается это возможностью выработать у них условные рефлексы на различные цвета. Не воспринимают цвета собаки и копытные животные. Вопреки прочно установившемуся представлению, что быки очень не любят красный цвет, в опытах удалось доказать, что они не могут отличить зеленого, синего и даже черного от красного. Из млекопитающих только обезьяны и люди способны воспринимать цвета.
Колбочки и палочки распределены в сетчатке неравномерно. На дне глаза, напротив зрачка, находится так называемое пятно, в центре его есть углубление - центральная ямка - место наилучшего видения. Сюда фокусируется изображение при рассматривании предмета.
В центральной ямке имеются только колбочки. По направлению к периферии сетчатки количество колбочек уменьшается, а число палочек возрастает. Периферия сетчатки содержит только палочки.
Недалеко от пятна сетчатки, ближе к носу, расположено слепое пятно. Это место выхода зрительного нерва. В этом участке нет фоторецепторов, и оно не принимает участия в зрении. Мы обычно не замечаем пробела в поле зрения, но его легко доказать с помощью опыта Мариотта (рис. 130). Если закрыть левый глаз, а правым пристально рассматривать нарисованный на бумаге крестик, медленно приближая рисунок к глазу, то можно заметить, что при определенном расстоянии белое пятно на рисунке исчезает. Это происходит, когда его изображение окажется на слепом пятне. Мы его не замечаем, так как смотрим двумя глазами и на слепое пятно каждого из глаз проецируются различные участки изображения. Кроме того, при рассматривании предметов глаз все время движется скачками по контуру и отдельным местам рисунка. Изображение предмета очень быстро перемещается по сетчатке, а это дает возможность видеть все его части (рис. 131).
Рис. 130. Рисунок для проведения опыта Мариотта (I) и схема хода
лучей в этом опыте (II). а - место выхода зрительного нерва; б -
центральная ямка, место наилучшего видения
Рис. 131. Запись движений глаза (а) при рассмотрении в течение 2 мин
фотографии скульптурного портрета египетской царицы Нефертити (6)
(по А. Л. Ярбусу)
Непрерывные, мелкие, скачкообразные движения глаз обусловлены свойствами его рецепторов. Рецепторы передают в мозг информацию не о непрерывно действующем раздражителе, а лишь об изменениях световых сигналов. Импульсы в зрительном нерве возникают только в момент включения и выключения света. A. Л. Ярбус укреплял на роговицу очень маленькую присоску с источником света, движения которого фотографировали. Так как источник света двигался вместе с глазом, то свет падал все время на одни и те же элементы сетчатки. В этом случае испытуемый видит свет только в момент его включения - неподвижное изображение глаз не видит. Лягушка, у которой глаз неподвижен, видит мир затянутым серой пеленой. Зато появление летающей мошки отлично воспринимается рецепторами ее глаза.
Построение изображения на сетчатке. Луч света достигает сетчатки, проходя через ряд преломляющих поверхностей и сред: роговицу, водянистую влагу передней камеры, хрусталик и стекловидное тело. Лучи, исходящие из одной точки внешнего пространства, должны быть сфокусированы в одну точку на сетчатке, только тогда возможно ясное видение. Глаз представляет собой сложную оптическую систему, но оказалось, что для построения изображения в глазу можно пользоваться упрощенной моделью, так называемым o редуцированным глазом.
Редуцированный глаз имеет одну преломляющую поверхность - роговицу и одну среду - стекловидное тело. Узловая точка в редуцированном глазу, т. е. точка оптической системы, через которую лучи идут, не преломляясь, расположена на расстоянии 7,5 мм от вершины роговицы и 15 мм от сетчатки (длина нормального глаза составляет 22,5 мм).
Чтобы построить изображение в редуцированном глазу, надо от двух крайних точек предмета провести через узловую точку два луча. Эти лучи, проходящие через узловую точку без преломления, называются направляющими, а угол, образуемый ими,- углом зрения (рис. 132). Изображение на сетчатке получается действительное, перевернутое и уменьшенное. Несмотря на то что изображение перевернуто, мы воспринимаем предметы в прямом виде. Это происходит потому, что деятельность одних органов чувств проверяется другими. Для нас "низ" там, куда направлена сила земного притяжения. В свое время Страттон поставил очень интересный опыт. Вместо очков он надел стекла с оптической системой, поставившей мир "вверх ногами". Уже через 4 дня он видел ландшафт в прямом виде.
Рис. 132. Построение изображения в глазу, а, б - предмет: а", б" -
его перевернутое и уменьшенное изображение на сетчатке; С - узловая
точка, через которую лучи идут без преломления, аα - угол зрения
Острота зрения. Остротой зрения называется способность глаза видеть раздельно две точки. Нормальному глазу это доступно, если величина их изображения на сетчатке равна 4 мкм, а угол зрения составляет 1 мин. При меньшем угле зрения ясного видения не получается, точки сливаются. Для объяснения этого явления обратимся к известному факту. Если рассматривать с большого расстояния иллюминированное электрикческими лампочками здание, оно кажется украшенным светящимися линиями. При приближении вместо сплошных линий становятся видны отдельные лампочки. Чем это объясняется? Если падающие на сетчатку лучи возбуждают сплошной ряд колбочек, то глаз видит линию. Если же при этом возбуждаются колбочки, стоящие через одну, то глаз видит отдельные точки.
Для раздельного видения двух точек необходимо, чтобы между возбужденными колбочками находилась минимум одна невозбужденная. Так как диаметр колбочек в месте наибольшей остроты зрения, в центральной ямке пятна, равен 3 мкм, то раздельное видение возможно при условии, если изображение на сетчатке не менее 4 мкм. Такая величина изображения получается, если угол зрения 1 мин.
Остроту зрения определяют по специальным таблицам, на которых изображены 12 рядов букв. С левой стороны каждой строки написано, с какого расстояния она должна быть видна человеку с нормальным зрением. Испытуемого помещают на определенном расстоянии от таблицы и находят строку, которую он прочитывает без ошибок.
Острота зрения увеличивается при яркой освещенности и очень низка при слабом свете.
Поле зрения. Все пространство, видимое глазу при неподвижно устремленном вперед взоре, называют полем зрения.
Различают центральное (в области желтого пятна) и периферическое зрение. Наибольшая острота зрения в области центральной ямки. Здесь только колбочки, диаметр их небольшой, они тесно примыкают друг к другу. Каждая колбочка связана с одним биполярным нейроном, а тот в свою очередь - с одним ганглиозным, от которого отходит отдельное нервное волокно, передающее импульсы в головной мозг.
Периферическое зрение отличается меньшей остротой. Это объясняется тем, что на периферии сетчатки колбочки окружены палочками и каждая уже не имеет отдельного пути к мозгу. Группа колбочек заканчивается на одной биполярной клетке, а множество таких клеток посылает свои импульсы к одной ганглиозной. В зрительном нерве примерно 1 млн. волокон, а рецепторов в глазу около 140 млн.
Периферия сетчатки плохо различает детали предмета, но хорошо воспринимает их движения. Боковое зрение имеет большое значение для восприятия внешнего мира. Для водителей различного вида транспорта нарушение его недопустимо.
Поле зрения определяют при помощи особого прибора - периметра (рис. 133), состоящего из полукруга, разделенного на градусы, и подставки для подбородка.
Испытуемый, закрыв один глаз, вторым фиксирует белую точку в центре дуги периметра впереди себя. Для определения границ поля зрения по дуге периметра, начиная от ее конца, медленно продвигают белую марку и определяют тот угол, под которым она видна неподвижным глазом.
Поле зрения наибольшее кнаружи, к виску - 90°, к носу и кверху и книзу - около 70°. Можно определить границы цветового зрения и при этом убедиться в удивительных фактах: периферические части сетчатки не воспринимают цвета; цветовые поля зрения не совпадают для различных цветов, самое узкое имеет зеленый цвет.
Аккомодация. Глаз часто сравнивают с фотокамерой. В нем имеется светочувствительный экран - сетчатка, на которой с помощью роговицы и хрусталика получается четкое изображение внешнего мира. Глаз способен к ясному видению равноудаленных предметов. Эта его способность носит название аккомодации.
Преломляющая сила роговицы остается постоянной; тонкая, точная фокусировка идет за счет изменения кривизны хрусталика. Эту функцию он выполняет пассивно. Дело в том, что хрусталик находится в капсуле, или сумке, которая через ресничную связку прикреплена к ресничной мышце. Когда мышца расслаблена, связка натянута, она тянет капсулу, которая сплющивает хрусталик. При напряжении аккомодации для рассматривания близких предметов, чтения, письма ресничная мышца сокращается, связка, натягивающая капсулу, расслабляется и хрусталик в силу своей эластичности становится более круглым, а его преломляющая сила увеличивается.
С возрастом эластичность хрусталика уменьшается, он отвердевает и утрачивает способность менять свою кривизну при сокращении ресничной мышцы. Это мешает четко видеть на близком расстоянии. Старческая дальнозоркость (пресбиопия) развивается после 40 лет. Исправляют ее с помощью очков - двояковыпуклых линз, которые надевают при чтении.
Аномалия зрения. Встречающаяся у молодых аномалия чаще всего является следствием неправильного развития глаза, а именно его неправильной длины. При удлинении глазного яблока возникает близорукость (миопия), изображение фокусируется впереди сетчатки. Отдаленные предметы видны неотчетливо. Для исправления близорукости пользуются двояковогнутыми линзами. При укорочении глазного яблока наблюдается дальнозоркость (гиперметропия). Изображение фокусируется позади сетчатки. Для исправления требуются двояковыпуклые линзы (рис. 134).
Рис. 134. Рефракция при нормальном зрении (а), при близорукости (б)
и дальнозоркости (г). Оптическая коррекция близорукости (в) и
дальнозоркости (д) (схема) [Косицкий Г. И., 1985]
Нарушение зрения, называемое астигматизмом, возникает в случае неправильной кривизны роговицы или хрусталика. При этом изображение в глазу искажается. Для исправления нужны цилиндрические стекла, подобрать которые не всегда легко.
Адаптация глаза. При выходе из темного помещения на яркий свет мы вначале ослеплены и даже можем испытывать боль в глазах. Очень быстро эти явления проходят, глаза привыкают к яркому освещению.
Уменьшение чувствительности рецепторов глаза к свету называется адаптацией. При этом происходит выцветание зрительного пурпура. Заканчивается световая адаптация в первые 4 - 6 мин.
При переходе из светлого помещения в темное происходит темновая адаптация, продолжающаяся более 45 мин. Чувствительность палочек при этом возрастает в 200 000 - 400 000 раз. В общих чертах это явление можно наблюдать при входе в затемненный кинозал. Для изучения хода адаптации существуют специальные приборы - адаптомеры.
Фотохимические процессы в сетчатке. Светочувствительность рецепторов сетчатки обусловлена наличием в них зрительных пигментов. В наружных сегментах палочек находится зрительный пурпур, или родопсин, придающий темноадаптированной сетчатке красный цвет. На свету родопсин выцветает, обесцвечивается и разлагается на ретинин - производное витамина А и белок опсин, палочки при этом становятся неэффективными. В темноте зрительный пурпур восстанавливается. При недостатке витамина А в пище развивается заболевание куриная слепота (гемералопия): человек в сумерках почти не видит.
В колбочках имеется пигмент йодопсин, видимо, несколько его разновидностей.
Восприятие цвета. Цветовое зрение, помимо эстетического удовольствия, радости, испытываемой при рассмотрении цветовой гаммы, имеет большое практическое значение: оно улучшает видимость предметов и обеспечивает дополнительную информацию о них.
Восприятие цвета обеспечивается колбочками. В сумерках, когда функционируют только палочки, цвета не различаются. Существует семь видов колбочек, реагирующих на лучи различной длины и вызывающих ощущение различных цветов. В анализе цвета принимают участие не только рецепторы глаза, но и центральная нервная система.
Цветовая слепота. Нарушение цветового зрения называется дальтонизмом. Им страдают примерно 8% мужчин и 0,5% женщин. Различают форму нарушения цветового зрения, при которой отсутствует восприятие красного цвета - протанопию, зеленого - дейтеранопию и фиолетового - тританопию (встречается редко). Очень редко выявляется полная слепота на цвета - ахромазия. Для таких людей мир окрашен во все оттенки серого, как на бесцветной фотографии. Не воспринимающий красный цвет не отличает светло-красный от темно-зеленого, а пурпурный и фиолетовый от синего; те, у кого отсутствует восприятие зеленого цвета, смешивают зеленые цвета с темно-красными.
Нарушения цветового зрения устанавливают при помощи специальных таблиц. Люди, страдающие дальтонизмом, не могут быть водителями транспорта, так как не различают цветовых дорожных сигналов.
Бинокулярное зрение и его значение. Глаз способен воспринимать размер, форму, объем предмета, рисунок, цвет, яркость, движение, положение в пространстве и расстояние. Большое значение при этом имеет зрение двумя глазами, или бинокулярное зрение.
Стереоскопия, или способность видеть предмет рельефным, объемным, основана на неодинаковом восприятии предмета левым и правым глазом. Левый глаз видит больше с левой стороны предмета, правый - с правой. Это можно доказать, сделав снимок предмета сначала с положения левого глаза, а потом - правого. Снимки будут отличаться. Если лучи, идущие от обоих снимков, совместить при помощи специальных линз, как это делается в стереоскопе, то получается рельефное изображение предмета.
..Орган зрения
Орган зрения - один из главных органов чувств, он играет значительную роль в процессе восприятия окружающей среды. В многообразной деятельности человека, в исполнении многих самых тонких работ органу зрения принадлежит первостепенное значение. Достигнув совершенства у человека, орган зрения улавливает световой поток, направляет его на специальные светочувствительные клетки, воспринимает черно-белое и цветное изображение, видит предмет в объеме и на различном расстоянии.
Орган зрения расположен в глазнице и состоит из глаза и вспомогательного аппарата (рис. 144).
Рис. 144. Строение глаза (схема):
1 - склера; 2 - сосудистая оболочка; 3 - сетчатка; 4 - центральная ямка; 5 - слепое пятно; 6 - зрительный нерв; 7- конъюнктива; 8- цилиар-ная связка; 9-роговица; 10-зрачок; 11, 18- оптическая ось; 12 - передняя камера; 13 - хрусталик; 14 - радужка; 15 - задняя камера; 16 - ресничная мышца; 17- стекловидное тело
Глаз (oculus) состоит из глазного яблока и зрительного нерва с его оболочками. Глазное яблоко имеет округлую форму, передний и задний полюсы. Первый соответствует наиболее выступающей части наружной фиброзной оболочки (роговицы), а второй - наиболее выступающей части, которая находится латеральное выхода зрительного нерва из глазного яблока. Линия, соединяющая эти точки, называется наружной осью глазного яблока, а линия, соединяющая точку на внутренней поверхности роговицы с точкой на сетчатке, получила название внутренней оси глазного яблока. Изменения соотношений этих линий вызывают нарушения фокусировки изображения предметов на сетчатке, появление близорукости (миопия) или дальнозоркости (гиперметропия).
Глазное яблоко состоит из фиброзной и сосудистой оболочек, сетчатки и ядра глаза (водянистая влага передней и задней камер, хрусталик, стекловидное тело).
Фиброзная оболочка - наружная плотная оболочка, которая выполняет защитную и светопроводящую функции. Передняя ее часть называется роговицей, задняя - склерой. Роговица - это прозрачная часть оболочки, которая не имеет сосудов, а по форме напоминает часовое стекло. Диаметр роговицы - 12 мм, толщина - около 1 мм.
Склера состоит из плотной волокнистой соединительной ткани, толщиной около 1 мм. На границе с роговицей в толще склеры находится узкий канал - венозный синус склеры. К склере прикрепляются глазодвигательные мышцы.
Сосудистая оболочка содержит большое количество кровеносных сосудов и пигмента. Она состоит из трех частей: собственной сосудистой оболочки, ресничного тела и радужки. Собственно сосудистая оболочка образует большую часть сосудистой оболочки и выстилает заднюю часть склеры, срастается рыхло с наружной оболочкой; между ними находится околососудистое пространство в виде узкой щели.
Ресничное тело напоминает среднеутолщенный отдел сосудистой оболочки, который лежит между собственной сосудистой оболочкой и радужкой. Основу ресничного тела составляет рыхлая соединительная ткань, богатая сосудами и гладкими мышечными клетками. Передний отдел имеет около 70 радиально расположенных ресничных отростков, которые составляют ресничный венец. К последнему прикрепляются радиально расположенные волокна ресничного пояса, которые затем идут к передней и задней поверхности капсулы хрусталика. Задний отдел ресничного тела - ресничный кружок - напоминает утолщенные циркулярные полоски, которые переходят в сосудистую оболочку. Ресничная мышца состоит из сложнопереплетенных пучков гладких мышечных клеток. При их сокращении происходят изменение кривизны хрусталика и приспособление к четкому видению предмета (аккомодация).
Радужка - самая передняя часть сосудистой оболочки, имеет форму диска с отверстием (зрачком) в центре. Она состоит из соединительной ткани с сосудами, пигментных клеток, которые определяют цвет глаз, и мышечных волокон, расположенных радиально и циркулярно.
В радужке различают переднюю поверхность, которая формирует заднюю стенку передней камеры глаза, и зрачковый край, который офаничивает отверстие зрачка. Задняя поверхность радужки составляет переднюю поверхность задней камеры глаза, ресничный край соединяется с ресничным телом и склерой при помощи гребенчатой связки. Мышечные волокна радужки, сокращаясь или расслабляясь, уменьшают или увеличивают диаметр зрачков.
Внутренняя (чувствительная) оболочка глазного яблока - сетчатка - плотно прилегает к сосудистой. Сетчатка имеет большую заднюю зрительную часть и меньшую переднюю «слепую» часть, которая объединяет ресничную и радужковую части сетчатки. Зрительная часть состоит из внутренней пигментной и внутренней нервной частей. Последняя имеет до 10 слоев нервных клеток. Во внутреннюю часть сетчатки входят клетки с отростками в форме колбочек и палочек, которые являются светочувствительными элементами глазного яблока. Колбочки воспринимают световые лучи при ярком (дневном) свете и являются одновременно рецепторами цвета, а палочки функционируют при сумеречном освещении и играют роль рецепторов сумеречного света. Остальные нервные клетки выполняют связующую роль; аксоны этих клеток, соединившись в пучок, образуют нерв, который выходит из сетчатки.
На заднем отделе сетчатки находится место выхода зрительного нерва - диск зрительного нерва, а латеральное от него располагается желтоватое пятно. Здесь находится наибольшее количество колбочек; это место является местом наибольшего видения.
В ядро глаза входят передняя и задняя камеры, заполненные водянистой влагой, хрусталик и стекловидное тело. Передняя камера глаза - это пространство между роговицей спереди и передней поверхностью радужки сзади. Место по окружности, где находится край роговицы и радужки, ограничено гребенчатой связкой. Между пучками этой связки расположено пространство радужно-роговичного узла (фонтановы пространства). Через эти пространства водянистая влага из передней камеры оттекает в венозный синус склеры (шлеммов канал), а затем поступает в передние ресничные вены. Через отверстие зрачка передняя камера соединяется с задней камерой глазного яблока. Задняя камера в свою очередь соединяется с пространствами между волокнами хрусталика и ресничным телом. По периферии хрусталика лежит пространство в виде пояска (петитов канал), заполненное водянистой влагой.
Хрусталик - это двояковыпуклая линза, которая расположена сзади камер глаза и обладает светопреломляющей способностью. В нем различают переднюю и заднюю поверхности и экватор. Вещество хрусталика бесцветное, прозрачное, плотное, не имеет сосудов и нервов. Внутренняя его часть - ядро - намного плотнее периферической части. Снаружи хрусталик покрыт тонкой прозрачной эластичной капсулой, к которой прикрепляется ресничный поясок (циннова связка). При сокращении ресничной мышцы изменяются размеры хрусталика и его преломляющая способность.
Стекловидное тело - это желеобразная прозрачная масса, которая не имеет сосудов и нервов и покрыта мембраной. Расположено оно в стекловидной камере глазного яблока, сзади хрусталика и плотно прилегает к сетчатке. Сбоку хрусталика в стекловидном теле находится углубление, называемое стекловидной ямкой. Преломляющая способность стекловидного тела близка к таковой водянистой влаги, которая заполняет камеры глаза. Кроме того, стекловидное тело выполняет опорную и защитную функции.
Вспомогательные органы глаза. К вспомогательным органам глаза относятся мышцы глазного яблока (рис. 145), фасции глазницы, веки, брови, слезный аппарат, жировое тело, конъюнктива, влагалище глазного яблока.
Рис. 145. Мышцы глазного яблока:
А - вид с латеральной стороны: 1 - верхняя прямая мышца; 2 - мышца, поднимающая верхнее веко; 3 - нижняя косая мышца; 4 - нижняя прямая мышца; 5 - латеральная прямая мышца; Б - вид сверху: 1 - блок; 2 - влагалище сухожилия верхней косой мышцы; 3 - верхняя косая мышца; 4- медиальная прямая мышца; 5 - нижняя прямая мышца; 6 - верхняя прямая мышца; 7 - латеральная прямая мышца; 8 - мышца, поднимающая верхнее веко
Двигательный аппарат глаза представлен шестью мышцами. Мышцы начинаются от сухожильного кольца вокруг зрительного нерва в глубине глазницы и прикрепляются к глазному яблоку. Выделяют четыре прямые мышцы глазного яблока (верхняя, нижняя, латеральная и медиальная) и две косые (верхняя и нижняя). Мышцы действуют таким образом, что оба глаза поворачиваются согласованно и направлены в одну и ту же точку. От сухожильного кольца начинается также мышца, поднимающая верхнее веко. Мышцы глаза относятся к поперечнополосатым мышцам и сокращаются произвольно.
Глазница, в которой находится глазное яблоко, состоит из надкостницы глазницы, которая в области зрительного канала и верхней глазничной щели срастается с твердой оболочкой головного мозга. Глазное яблоко покрыто оболочкой (или теноновой капсулой), которая рыхло соединяется со склерой и образует эписклеральное пространство. Между влагалищем и надкостницей глазницы находится жировое тело глазницы, которое выполняет роль эластичной подушки для глазного яблока.
Веки (верхнее и нижнее) представляют собой образования, которые лежат впереди глазного яблока и прикрывают его сверху и снизу, а при смыкании - полностью его закрывают. Веки имеют переднюю и заднюю поверхность и свободные края. Последние, соединившись спайками, образуют медиальный и латеральные углы глаза. В медиальном углу находятся слезное озеро и слезное мясцо. На свободном крае верхнего и нижнего век около медиального угла видно небольшое возвышение - слезный сосочек с отверстием на верхушке, которая является началом слезного канальца.
Пространство между краями век называется глазной щелью. Вдоль переднего края век расположены ресницы. Основу века составляет хрящ, который сверху покрыт кожей, а с внутренней стороны - конъюнктивой века, которая затем переходит в конъюнктиву глазного яблока. Углубление, которое образуется при переходе конъюнктивы век на глазное яблоко, называется конъюнктивальным мешком. Веки, кроме защитной функции, уменьшают или перекрывают доступ светового потока.
На границе лба и верхнего века находится бровь, представляющая собой валик, покрытый волосами и выполняющий защитную функцию.
Слезный аппарат состоит из слезной железы с выводными протоками и слезоотводящих путей. Слезная железа находится в одноименной ямке в латеральном углу, у верхней стенки глазницы и покрыта тонкой соединительно-тканной капсулой. Выводные протоки (их около 15) слезной железы открываются в конъюнктивальный мешок. Слеза омывает глазное яблоко и постоянно увлажняет роговицу. Движению слезы способствуют мигательные движения век. Затем слеза по капиллярной щели около края век оттекает в слезное озеро. В этом месте берут начало слезные канальцы, которые открываются в слезный мешок. Последний находится в одноименной ямке в нижнемедиальном углу глазницы. Книзу он переходит в довольно широкий носослезный канал, по которому слезная жидкость попадает в полость носа.
Проводящие пути зрительного анализатора (рис. 146). Свет, который попадает на сетчатку, проходит вначале через прозрачный светопреломляющий аппарат глаза: роговицу, водянистую влагу передней и задней камер, хрусталик и стекловидное тело. Пучок света на своем пути регулируется зрачком. Светопреломляющий аппарат направляет пучок света на более чувствительную часть сетчатки - место наилучшего видения - пятно с его центральной ямкой. Пройдя через все слои сетчатки, свет вызывает там сложные фотохимические преобразования зрительных пигментов. В результате этого в светочувствительных клетках (палочках и колбочках) возникает нервный импульс, который затем передается следующим нейронам сетчатки - биполярным клеткам (нейроцитам), а после них - нейроцитам ганглиозного слоя, ганглиозным нейроцитам. Отростки последних идут в сторону диска и формируют зрительный нерв. Пройдя в череп через канал зрительного нерва по нижней поверхности головного мозга, зрительный нерв образует неполный зрительный перекрест. От зрительного перекреста начинается зрительный тракт, который состоит из нервных волокон ганглиозных клеток сетчатки глазного яблока. Затем волокна по зрительному тракту идут к подкорковым зрительным центрам: латеральному коленчатому телу и верхним холмикам крыши среднего мозга. В латеральном коленчатом теле волокна третьего нейрона (ганглиозных нейроцитов) зрительного пути заканчиваются и вступают в контакт с клетками следующего нейрона. Аксоны этих нейроцитов проходят через внутреннюю капсулу и достигают клеток затылочной доли около шпорной борозды, где и заканчиваются (корковый конец зрительного анализатора). Часть аксонов ганглиозных клеток проходит через коленчатое тело и в составе ручки поступает в верхний холмик. Далее из серого слоя верхнего холмика импульсы идут в ядро глазодвигательного нерва и в дополнительное ядро, откуда происходит иннервация глазодвигательных мышц, мышц, которые суживают зрачки, и ресничной мышцы. Эти волокна несут импульс в ответ на световое раздражение и зрачки суживаются (зрачковый рефлекс), также происходит поворот в необходимом направлении глазных яблок.
Рис. 146. Схема строения зрительного анализатора:
1 - сетчатка; 2- неперекрещенные волокна зрительного нерва; 3 - перекрещенные волокна зрительного нерва; 4- зрительный тракт; 5- корковый анализатор
Механизм фоторецепции основан на поэтапном превращении зрительного пигмента родопсина под действием квантов света. Последние поглощаются группой атомов (хромофоры) специализированных молекул - хромолипо-протеинов. В качестве хромофора, который определяет степень поглощения света в зрительных пигментах, выступают альдегиды спиртов витамина А, или ретиналь. Последние всегда находятся в форме 11-цисретиналя и в норме связываются с бесцветным белком опсином, образуя при этом зрительный пигмент родопсин, который через ряд промежуточных стадий вновь подвергается расщеплению на ретиналь и опсин. При этом молекула теряет цвет и этот процесс называют выцветанием. Схема превращения молекулы родопсина представляется следующим образом.
Процесс зрительного возбуждения возникает в период между образованием люми- и метародопсина II. После прекращения воздействия света родопсин тотчас же ресинтезируется. Вначале полностью при участии фермента рети-нальизомеразы транс-ретиналь превращается в 11-цисретиналь, а затем последний соединяется с опсином, вновь образуя родопсин. Этот процесс беспрерывный и лежит в основе темновой адаптации. В полной темноте необходимо около 30 мин, чтобы все палочки адаптировались и глаза приобрели максимальную чувствительность. Формирование изображения в глазу происходит при участии оптических систем (роговицы и хрусталика), дающих перевернутое и уменьшенное изображение объекта на поверхности сетчатки. Приспособление глаза к ясному видению на расстоянии удаленных предметов называют аккомодацией. Механизм аккомодации глаза связан с сокращением ресничных мышц, которые изменяют кривизну хрусталика.
При рассмотрении предметов на близком расстоянии одновременно с аккомодацией действует и конвергенция, т. е. происходит сведение осей обоих глаз. Зрительные линии сходятся тем больше, чем ближе находится рассматриваемый предмет.
Преломляющую силу оптической системы глаза выражают в диоптриях («Д» - дптр). За 1 Д принимается сила линзы, фокусное расстояние которой составляет 1 м. Преломляющая сила глаза человека составляет 59 дптр при рассмотрении далеких предметов и 70,5 дптр при рассмотрении близких.
Существуют три главные аномалии преломления лучей в глазу (рефракции): близорукость, или миопия; дальнозоркость, или гиперметропия; старческая дальнозоркость, или пресбиопия (рис. 147). Основная причина всех дефектов глаза состоит в том, что не согласуются между собой преломляющая сила и длина глазного яблока, как в нормальном глазу. При близорукости (миопии) лучи сходятся перед сетчаткой в стекловидном теле, а на сетчатке вместо точки возникает круг светорассеяния, глазное яблоко при этом имеет большую длину, чем в норме. Для коррекции зрения используют вогнутые линзы с отрицательными диоптриями.
Рис. 147. Ход лучей света в нормальном глазу (А), при близорукости
(Б1 и Б2), при дальнозоркости (В1 и В2) и при астигматизме (Г1 и Г2):
Б2, В2 - двояковогнутая и двояковыпуклая линзы для исправления дефектов близорукости и дальнозоркости; Г2 - цилиндрическая линза для коррекции астигматизма; 1 - зона четкого видения; 2 - зона размытого изображения; 3 - корректирующие линзы
При дальнозоркости (гиперметропии) глазное яблоко короткое, и поэтому параллельные лучи, идущие от далеких предметов, собираются сзади сетчатки, а на ней получается неясное, расплывчатое изображение предмета. Этот недостаток может быть компенсирован путем использования преломляющей силы выпуклых линз с положительными диоптриями.
Старческая дальнозоркость (пресбиопия) связана со слабой эластичностью хрусталика и ослаблением натяжения цинновых связок при нормальной длине глазного яблока.
Исправлять это нарушение рефракции можно с помощью двояковыпуклых линз. Зрение одним глазом дает нам представление о предмете лишь в одной плоскости. Только при зрении одновременно двумя глазами возможно восприятие глубины и правильное представление о взаимном расположении предметов. Способность к слиянию отдельных изображений, получаемых каждым глазом, в единое целое обеспечивает бинокулярное зрение.
Острота зрения характеризует пространственную разрешающую способность глаза и определяется тем наименьшим углом, при котором человек способен различать раздельно две точки. Чем меньше угол, тем лучше зрение. В норме этот угол равен 1 мин, или 1 единице.
Для определения остроты зрения используют специальные таблицы, на которых изображены буквы или фигурки различного размера.
Поле зрения - это пространство, которое воспринимается одним глазом при неподвижном его состоянии. Изменение поля зрения может быть ранним признаком некоторых заболеваний глаз и головного мозга.
Цветоощущение - способность глаза различать цвета. Благодаря этой зрительной функции человек способен воспринимать около 180 цветовых оттенков. Цветовое зрение имеет большое практическое значение в ряде профессий, особенно в искусстве. Как и острота зрения, цветоощущение является функцией колбочкового аппарата сетчатки. Нарушения цветового зрения могут быть врожденными и передаваться по наследству и приобретенными.
Нарушение цветового восприятия носит название дальтонизма и определяется с помощью псевдоизохроматических таблиц, в которых представлена совокупность цветных точек, образующих какой-либо знак. Человек с нормальным зрением легко различает контуры знака, а дальтоник нет.
| |
Является органом зрения. Главными его функциями являются центральное и предметное зрение, светоощущение, цветоощущение, периферическое и стереоскопическое зрение.
Строение глаза
Глаз человека состоит из глазного яблока и вспомогательных образований. По принципу работы его можно сравнить с первоклассной фотокамерой. Он имеет двояковыпуклую линзу (хрусталик ), которая может фокусироваться на различные расстояния, диафрагму (радужка ), регулирующую размер светового отверстия (зрачок ), и светочувствительную сетчатку , соответствующую цветной фотопленке. Непосредственно за сетчаткой находится слой клеток, наполненных черным пигментом, который поглощает излишний свет и предотвращает смазывание изображения (сосудистая оболочка ).
Глазное яблоко
Глазное яблоко имеет шаровидную форму и лежит в полости глазницы. В нем различают передний и задний полюсы, экватор. Линия, соединяющая полюсы, называется наружной осью глазного яблока; в норме ее длина равна 24 мм. Глазное яблоко состоит из внутреннего ядра и окружающих его трех оболочек. Фиброзная оболочка (наружная) глазного яблока является защитной. В заднем, большем, отделе она образует склеру , плотную, белого цвета, в переднем - прозрачную роговицу , через которую в глаз проникает свет.
Сосудистая оболочка (средняя) глазного яблока богата кровеносными сосудами. В ней выделяют 3 части: собственно сосудистую оболочку, ресничное тело и радужку. Радужка - передняя часть сосудистой оболочки - имеет вид круглой пластинки с отверстием в центре - зрачком . Цвет радужки зависит от содержания в ней пигмента. Большое количество пигмента обусловливает коричневую окраску глаз, малое - голубую или зеленовато-серую.
Величину зрачка регулируют мышцы, заложенные в толще радужки: мышца, суживающая зрачок, и мышца, расширяющая зрачок. Размеры зрачка изменяются в зависимости от количества поступающего в глаз света: чем больше света, тем зрачок меньше, и наоборот.
Реакция зрачка на изменение интенсивности освещения происходит не мгновенно, а в течение 10-30 секунд. Поэтому требуется определенное время для привыкания глаз к темноте (при переходе из ярко освещенного места в темное) и к свету (при выходе из темного помещения на ярко освещенную улицу).
Кзади от радужки в виде валика располагается ресничное тело . В нем заложена ресничная мышца , сокращение которой через специальную связку (ресничный поясок) передается на хрусталик и вызывает изменение его кривизны. Тем самым осуществляется аккомодация - приспособление глаза к видению предметов на разном расстоянии. При сокращении ресничной мышцы натяжение связки ослабевает, хрусталик в силу своих эластических свойств становится более выпуклым, его преломляющая способность увеличивается и глаз настраивается на рассматривание близко расположенных предметов. Если ресничная мышца расслабляется, то хрусталик, напротив, уплощается и глаз настраивается на рассматривание далеко расположенных объектов. Ресничное тело также вырабатывает специальную внутриглазную жидкость - водянистую влагу , заполняющую камеры глаза.
Собственно сосудистая оболочка , располагающаяся позади ресничного тела, содержит большое количество кровеносных сосудов, снабжающих кровью другие оболочки глазного яблока, и черный пигментный слой, который поглощает свет.
Чувствительная оболочка (внутренняя) глазного яблока называется сетчаткой . Она имеет сложное строение. Здесь находятся светочувствительные рецепторные клетки - палочки (около 125 млн) и колбочки (6,5 млн). Они содержат пигмент (палочки - родопсин, колбочки - йодопсин), который поглощает лучи с определенной длиной световой волны.
Поглощая свет, зрительный пигмент меняется, что приводит к высвобождению энергии и возникновению нервного импульса. Существуют один тип палочек и три типа колбочек. Палочки необходимы в сумерках, они воспринимают информацию об освещенности и форме предметов. Колбочки, чувствительность которых к свету в 1000 раз меньше, - аппарат дневного и цветового видения. Разные типы колбочек реагируют на синий, зеленый или красный цвет. Другие цвета воспринимаются при одновременном раздражении колбочек двух или более типов.
Палочки и колбочки распределены в сетчатке неравномерно. Местом наилучшего видения в сетчатке является так называемое желтое пятно диаметром 1 мм, расположенное напротив зрачка, в котором имеются только колбочки. По направлению к периферии сетчатки количество колбочек уменьшается, а количество палочек возрастает. Недалеко от желтого пятна, ближе к носу, находится слепое пятно - место выхода зрительного нерва из сетчатки, которое не содержит светочувствительных элементов. При рассматривании специалистом глазного дна место выхода зрительного нерва легко определяется, т.к. именно здесь в сетчатку входят питающие ее сосуды.
Оболочки глазного яблока окружают его внутреннее ядро, которое состоит из прозрачных светопреломляющих сред: стекловидного тела , хрусталика и водянистой влаги, заполняющей переднюю и заднюю камеры глаза .
Хрусталик, как уже указывалось, имеет форму двояковыпуклой линзы, которая может менять свою кривизну. Он эластичен, прозрачен и расположен позади зрачка. Хрусталик преломляет входящие в глаз световые лучи и фокусирует их на сетчатке. Позади хрусталика находится стекловидное тело - прозрачная желеобразная масса, заполняющая пространство перед сетчаткой. Через стекловидное тело проходят световые лучи, которые преломляются роговицей и хрусталиком и фокусируются на сетчатке.
Пространство между роговицей и радужкой составляет переднюю камеру глаза, а между радужкой и хрусталиком - заднюю камеру . Камеры глаза сообщаются между собой через зрачок и заполнены прозрачной жидкостью - водянистой влагой. Водянистая влага питает те структуры глазного яблока, которые не имеют кровеносных сосудов: роговицу, хрусталик и стекловидное тело. Водянистая влага играет важную роль в поддержании внутриглазного давления, что необходимо для нормального зрения.
Вспомогательный аппарат глаза
Вспомогательный аппарат глаза включает брови, веки, мышцы глазного яблока и слезный аппарат. Брови служат для предохранения глаз от пота, стекающего со лба. Ресницы, находящиеся на свободных краях верхнего и нижнего век, защищают глаза от пыли, снега и дождя. На каждом веке около 80 ресниц, которые располагаются в 2-3 ряда. Ресницы обновляются в течение 100 дней. Основу века составляет плотная пластинка, которая снаружи покрыта кожей, а изнутри - особой соединительной оболочкой - конъюнктивой. Конъюнктива переходит с век на переднюю поверхность глазного яблока.
Слезный аппарат представлен слезной железой и слезоотводящими путями. Слезная железа лежит в ямке лобной кости у наружной стенки глазницы. Слеза омывает поверхность глазного яблока и стекает в медиальный угол глазной щели. Отсюда через слезные канальцы слеза отводится в полость носа. Слезы увлажняют роговицу и конъюнктиву, смывают пылевые частицы и обезвреживают микроорганизмы. Без слез роговица может высохнуть и ее преломляющая способность нарушится. Оттоку слезной жидкости способствуют мигательные движения век.
Подвижность глазного яблока обеспечивается шестью мышцами, которые располагаются вокруг него в глубине глазницы: четырьмя прямыми (верхняя, нижняя, наружная и внутренняя) и двумя косыми (верхняя и нижняя). Эти мышцы действуют таким образом, что оба глаза движутся синхронно и направлены на один и тот же объект. Схождение зрительных осей обоих глаз на рассматриваемом предмете называется конвергенцией. Такое положение глаз обеспечивает бинокулярное зрение (получение одного изображения в обоих глазах), что важно для восприятия размера, формы, объема предмета, а также движения, расстояния и глубины. Мышцы глаза сокращаются произвольно, команды к ним от головного мозга проводятся по трем парам черепных нервов.
От глазных яблок зрительная информация поступает в головной мозг по зрительным нервам. Зрительный нерв образован отростками нервных клеток, лежащих в сетчатке. На нижней поверхности мозга зрительные нервы перекрещиваются, причем на другую сторону переходят лишь волокна, которые идут от внутренних половин сетчатки. После перекреста нервы носят название зрительных трактов . В каждом зрительном тракте проходят волокна, несущие информацию от внутренней половины сетчатки противоположного глаза и наружной половины сетчатки глаза своей стороны. Тем самым создаются условия для бинокулярного зрения. Зрительный тракт оканчивается в подкорковых зрительных центрах. Отсюда часть волокон направляется к центру зрения в коре затылочной доли полушарий большого мозга (вблизи шпорной борозды), где формируются зрительные ощущения. Другая часть волокон обеспечивает осуществление рефлекторных движений глаз: их поворот, зрачковый рефлекс и аккомодацию.
Головной мозг воспринимает раздражения из внешней среды и интерпретирует их с учетом всей накопленной информации. Так, получаемое на сетчатке изображение является перевернутым и уменьшенным. Но человек видит предметы неперевернутыми. Это происходит потому, что деятельность органа зрения проверяется показаниями других органов чувств.
Болезни глаза
Вследствие неправильного развития глазное яблоко может быть удлиненным, при этом уже в молодом возрасте возникает близорукость (миопия); при укорочении глазного яблока отмечается дальнозоркость (гиперметропия). Эти дефекты зрения исправляют с помощью очков.
Нарушение цветового зрения называется дальтонизмом, им страдают около 8% мужчин и 0,5% женщин. Цветовая слепота объясняется отсутствием колбочек одного или нескольких типов, что связано с генетическим дефектом.
С возрастом эластичность хрусталика уменьшается. Вместе с атрофией ресничной мышцы это приводит к нарушению аккомодации, тогда человек плохо видит на близком расстоянии. Исправляют такую старческую дальнозоркость с помощью очков - двояковыпуклых линз, которые надевают при чтении. С возрастом хрусталик может потерять и свою прозрачность. Помутнение хрусталика называют катарактой и лечат хирургическим путем.
Нарушение зрения, называемое астигматизмом , возникает в случае неправильной кривизны роговицы или хрусталика. В этом случае изображение на сетчатке искажается. Для исправления нужны очки с цилиндрическими стеклами. Повышение внутриглазного давления является признаком тяжелого заболевания глаз - глаукомы .
Воспаление соединительной оболочки, называемое конъюнктивитом , вызывается инфекцией, пылью или химическими веществами и характеризуется ее покраснением, отеком, чувством жжения и тяжести в глазах.
Радужку в медицине приравнивают к своеобразному табло, где отражается
состояние человеческого организма. Метод иридодиагностики (диагностика
по радужке) позволяет установить локализацию различных
заболеваний в организме человека.
Профилактика зрения
Глаз человека - сложная оптическая система, требующая внимательного отношения. Следует оберегать глаза от механических воздействий. При чтении необходимо следить, чтобы свет падал слева, а расстояние от глаз до книги составляло 35-40 см. Нельзя наклоняться к книге ближе, т.к. постоянное напряжение ресничной мышцы может привести к преждевременному развитию близорукости.
Слишком яркое освещение также вредит зрению, поскольку разрушает световоспринимающие клетки. Не рекомендуется читать в движущемся транспорте: из-за неустойчивого положения книги все время меняется фокусное расстояние, что ослабляет аккомодационный аппарат. Расстройство зрения может возникнуть при недостатке в пище витамина А, поэтому необходима специальная диета для глаз . Также рекомендуется выполнять упражнения для глаз , устраивать перерывы от чтения и работы на компьютере.
Бережное отношение к глазам позволит надолго сохранить хорошее зрение и ясный взгляд на окружающий мир.
Слепое пятно глаза открыто французским физиком Эдмом Мариоттом в 1668 г. Он использовал свое открытие для оригинальной забавы придворных короля Людовика XIV. Мариотт помещал двух зрителей на расстоянии двух метров друг напротив друга и просил их рассматривать одним глазом некоторую точку сбоку, тогда каждому казалось, что у его визави нет головы. Голова попадала в сектор слепого пятна смотрящего глаза.
Известен рисунок Мариотта для нахождения слепого пятна. Если смотреть на крестик правым глазом (левый глаз должен быть закрыт), приближая или отдаляя рисунок от глаза, наступает момент, когда черный кружок не виден.
Рис. 1. Рисунок Мариотта для нахождения слепого пятна глаза
Глаз устроен так, что человек может сосредоточить внимание на чем-то, что особенно заинтересовало его в этот момент. Интерес может быть продиктован жизненной необходимостью, а может быть вызван и красотой формы.
Рис. 2. Геометрическая схема глазного дна
В центре глазного дна есть небольшое углубление – центральная ямка. Это место наилучшего видения. Главный луч зрения всегда направлен по оси: центральная ямка – центр хрусталика – рассматриваемый предмет. Вокруг центральной ямки расположилось желтое пятно. Это место дневного зрения и наилучшего цветового восприятия. Чем дальше от желтого пятна, тем меньше колбочек содержит сетчатка и все больше палочек. Палочки приспособлены для сумеречного зрения и для восприятия формы. На некотором расстоянии от желтого пятна находится так называемое слепое пятно . Здесь нет ни колбочек, ни палочек, этим местом глаз не видит. Это сосок зрительного нерва.
Зачем слепое пятно? Разве нельзя было все волокна зрительного нерва, идущие к колбочкам и палочкам, собрать где-то в глубине глаза, а не на поверхности сетчатки? И почему слепое пятно природа разместила именно здесь, а не где-нибудь дальше, ведь места в глазном яблоке еще много?!
В соответствии со своим строением глаз не просто передает в мозг световые сигналы, поступившие в него извне, не зеркально отражает все то, что находится перед ним, а готовит информацию для мозга в определенном порядке и соподчиненности. Центральная ямка и желтое пятно дают самое четкое изображение и наилучшее цветовосприятие. Периферическая часть поля ясного зрения дает менее четкое восприятие и тем самым обеспечивает главенствующую роль центра. Слепое пятно не участвует в зрительном восприятии совсем. За слепым пятном идет еще более дальняя периферия, которая обеспечивает только общее восприятие, являясь как бы фоном для поля ясного зрения, но она очень чувствительна к световым сигналам от движущихся предметов, что биологически имеет смысл и очень важно в борьбе за существование.
А что же делает самая дальняя периферия глазного яблока, куда не попадают световые лучи? Там создается ноль-цвет и служит он базой для сравнения всех цветовых ощущений, которые дает сетчатка.
Как видим, глаз устроен разумно. Желтое пятно имеет слегка вытянутую форму по горизонтали и соответствует углам 6° и 8°. На расстоянии 12° от центральной ямки начинается слепое пятно, которое соответствует углу 6°. До наружного края слепого пятна от середины центральной ямки 18°. Если таким радиусом описать круг, получим основание зрительного конуса, соответствующее 36°. Это поле ясного зрения .
Безусловно, глазное дно не расчерчено циркулем. Это живая ткань и границы названных элементов глазного дна размыты, нечетки, но они есть. Таким образом, можно заключить, что наружная граница слепого пятна является границей поля ясного зрения.
Источники информации:
- Ковалев Ф.В. Золотое сечение в живописи. – К.: Выща школа, 1989.
- Лаврус В.С. Свет и тепло . – К.: НиТ, 1998.
Загрузка...
