Особенности зрительной системы человека

Особенности зрительной системы человека

Зрительная сенсорная система

Сенсорная система – часть нервной системы, ответственная за восприятие определённых сигналов (так называемых сенсорных стимулов) из окружающей или внутренней среды. Сенсорная система состоит из рецепторов, нейронных проводящих путей и отделов головного мозга, ответственных за обработку полученных сигналов. Наиболее известными сенсорными системами являются зрение, слух, осязание, вкус и обоняние. С помощью сенсорной системы можно почувствовать такие физические свойства, как температура, вкус, звук или давление.

Также сенсорные системы называют анализаторами. Понятие «анализатор» ввёл российский физиолог И. П. Павлов. Анализаторы (сенсорные системы) – это совокупность образований, которые воспринимают, передают и анализируют информацию из окружающей и внутренней среды организма.

Рецептивное поле (поле рецепторов) – это область, в которой находятся специфические рецепторы, посылающие сигналы связанному с ними нейрону (или нейронам) более высокого синоптического уровня той или иной сенсорной системы. Например, при определённых условиях рецептивным полем может быть названа и область сетчатки глаза, на которую проецируется зрительный образ окружающего мира, и единственная палочка или колбочка сетчатки, возбуждённая точечным источником света. На данный момент определены рецептивные поля для зрительной, слуховой и соматосенсорной систем.

Зрительная система служит для восприятия и анализа световых раздражений. Периферический отдел этой системы представлен сложным органом – глазом, содержащим фоторецепторы и тела первых и вторых нейронов. Волокна вторых нейронов составляют зрительный нерв, по которому возбуждение передается на третьи нейроны в промежуточный мозг – в ядро таламуса, так называемое наружное коленчатое тело (часть волокон переключается в переднем двухолмии среднего мозга), а затем к нейронам затылочной области коры больших полушарий. Важными характеристиками органа зрения являются острота и поле зрения.

Строение сетчатки

1 – палочки; 2 – колбочки; 3 – горизонтальная клетка; 4 – биполярные клетки; 5 – амакриновые клетки; 6 – ганглиозные клетки; 7 – волокна зрительного нерва

Типы фоторецепторов

Фоторецепторы. К слою пигментного эпителия изнутри примыкает слой зрительных рецепторов: палочек и колбочек. В каждой сетчатке человека находится 6-7 млн. колбочек и 110-125 млн. палочек. Они распределены в сетчатке неравномерно. Центральная ямка сетчатки – фовеа (fovea centralis) содержит только колбочки. По направлению к периферии сетчатки количество колбочек уменьшается, а количество палочек увеличивается, так что на дальней периферии имеются только палочки. Колбочки функционируют в условиях больших освещённостей, они обеспечивают дневное и цветовое зрение; более светочувствительные палочки ответственны за сумеречное зрение.

Цвет воспринимается лучше всего при действии света на центральную ямку сетчатки, в которой расположены почти исключительно колбочки. Здесь же и наибольшая острота зрения. По мере удаления от центра сетчатки восприятие цвета и пространственное разрешение постепенно уменьшается. Периферия сетчатки, на которой находятся исключительно палочки, не воспринимает цвета. Зато световая чувствительность колбочкового аппарата сетчатки во много раз меньше, чем у палочкового. Поэтому в сумерках из-за резкого понижения колбочкового зрения и преобладания периферического палочкового зрения мы не различаем цвет («ночью все кошки серы»).

Фотохимические реакции на сетчатке

Фотохимические процессы в сетчатке глаза заключаются в том, что находящийся в наружных члениках палочек зрительный пурпур (родопсин) разрушается под действием света и восстанавливается в темноте. В последнее время изучением роли зрительного пурпура в процессе действия света на глаз очень широко занимаются Rush ton (1967) и Weale (1962).

Сконструированные ими приборы позволяют измерить толщину распавшегося под влиянием света слоя родопсина в сетчатке живого человеческого глаза. Результаты проведенных исследований позволили авторам сделать заключение о том, что между изменением световой чувствительности и количеством распавшегося зрительного пурпура прямая зависимость отсутствует.

Это может указывать на более сложные процессы, происходящие в сетчатке при действии на нее видимой радиации или, как нам кажется, на несовершенство методического приема (применение атропина, использование искусственного зрачка и т. д.).

Действие света не объясняется лишь исключительно фотохимической реакцией. Принято считать, что при попадании света на сетчатку в зрительном нерве возникают токи действия, фиксируемые высшими центрами коры головного мозга.

При регистрации во времени токов действия получается ретинограмма. Как показывает анализ электроретинограммы она характеризуется начальным скрытым периодом (время с момента воздействия светового потока до появления первых импульсов), максимумом (возрастание числа импульсов) и плавным снижением с предварительным небольшим увеличением (скрытый период конечного эффекта).

Так при одной и той же яркости раздражителя частота импульсов зависит от характера предварительной адаптации глаза, если глаз был адаптирован к свету, то она снижается, а если адаптирован к темноте – повышается.

Кроме реакции на свет, зрительный анализатор осуществляет определенную зрительную работу. Однако, по всей вероятности, механизмы, принимающие участие в процессе восприятия света, и детали объекта при выполнении зрительной работы будут не совсем идентичны.

Если на колебание уровня светового потока анализатор отвечает увеличением или уменьшением площади рецептивных полей сетчатки, то на усложнение объекта восприятия – изменением оптической системы глаза (конвергенция, аккомодация, папилломоторная реакция и т. д.).

Ганглиозные клетки сетчатки W -, X — и Y -клетки

Различают три группы ганглиозных клеток, которые обозначают как W-, Х- и Y-клетки. Каждая группа выполняет свою функцию.

Передача палочкового зрения W-клетками. W-клетки составляют примерно 40% общего числа ганглиозных клеток. Они маленькие (диаметром около 10 мкм) и передают сигналы по соответствующим им волокнам зрительного нерва с низкой скоростью, равной около 8 м/сек. Эти ганглиозные клетки возбуждаются в основном от палочек, передающих к ним сигналы через малые биполярные и амакриновые клетки. W-клетки имеют широкие рецептивные поля в сетчатке, т.к. их дендриты широко распространяются во внутреннем слое сетчатки, получая сигналы от обширных областей.

На основании гистологических и физиологических экспериментов показано, что W-клетки, по-видимому, особенно чувствительны к восприятию направленного движения в поле зрения и очень важны для нашего грубого палочкового зрения в условиях темноты.

Передача зрительного образа и цвета Х-клетками. Подавляющее большинство ганглиозных клеток (55%) являются Х-клетками. Они имеют средний диаметр (в пределах от 10 до 15 мкм) и передают сигналы по своим волокнам зрительного нерва со скоростью около 14 м/сек.

Рецептивные поля Х-клеток небольшие, поскольку их дендриты не имеют широкого распространения в сетчатке. В связи с этим сигналы Х-клеток отражают дискретные участки сетчатки. Следовательно, в основном через Х-клетки передаются тонкие детали зрительного образа. Кроме того, поскольку каждая Х-клетка получает сигналы, по крайней мере, от одной колбочки, эти клетки, вероятно, отвечают за все цветовое зрение.

Функция Y-клеток – передача информации о мгновенных изменениях в зрительном образе. Y-клетки – самые большие из всех ганглиозных клеток (диаметром до 35 мкм). Они проводят сигналы к мозгу со скоростью 50 м/сек и выше. Среди ганглиозных клеток они самые малочисленные (около 5% общего количества) и имеют разветвленные дендриты, следовательно, собирают сигналы от обширных областей сетчатки.

Как многие из амакриновых клеток, Y-клетки реагируют на быстрые изменения в зрительном образе (быстрые движения или быстрые изменения освещения), посылая импульсные разряды, длительность которых составляет лишь доли секунды. Эти ганглиозные клетки, вероятно, почти немедленно информируют центральную нервную систему о появлении любого нового зрительного явления в поле зрения, но без высокой точности его локализации, обеспечивая лишь соответствующие сигналы, заставляющие глаза двигаться по направлению к возбуждающему объекту.

Зрительный нерв, подкорковые зрительные ядра и их роль в восприятии образа

Основным препятствием для правильного понимания мозговых механизмов зрительного восприятия и для физиологической оценки явлений оптической агнозии была та «рецепторная» теория ощущений и восприятий, которая почти безраздельно господствовала в психологии и неврологии XIX и начала XX века.

Ощущение является пассивным процессом, возникающим в результате раздражений органов чувств приходящими извне агентами. Возбуждения из сетчатки направляются к рецепторным центрам коры головного мозга, где они приобретают характер ощущений; лишь затем эти ощущения объединяются в восприятия, которые в свою очередь, перерабатываясь, превращаются в более сложные единицы познавательной деятельности. Первые этапы этого сложного пути «рецепторная» теория ощущений склонна была рассматривать как элементарные и пассивные физиологические процессы, последние этапы – как сложные и активные психические виды деятельности. Из этой теории неизбежно вытекал тот разрыв между элементарными и высшими формами познавательной деятельности, о котором речь шла выше.

Иначе подходит ко многим из этих явлений рефлекторная концепция восприятия, основы которой были заложены еще И. М. Сеченовым, и которая была экспериментально обоснована И. П. Павловым. В ряде психофизиологических исследований последнего времени (Гранит, 1956, Е. Н. Соколов, 1958 и др.) эта теория была перенесена и «на исследование восприятия человека.»

Согласно рефлекторной теории ощущения и восприятия рассматриваются как активные процессы, отличающиеся известной избирательностью, и включающие эфферентные (моторные) компоненты.

Физиологические механизмы этого избирательного анализа и синтеза раздражителей были подробно изучены И. П. Павловым и его сотрудниками. Этим была заложена основа физиологии анализаторов, осуществляющих избирательное выделение сигнальных (существенных для организма) и отвлечение от побочных (несущественных) признаков. Это и составило ядро рефлекторной теории восприятия.

С точки зрения рефлекторной теории многие механизмы восприятия стали представляться существенно иначе.

И.M. Сеченов указывал, что каждый акт зрительного восприятия включает в свой состав наряду с центростремительными (афферентными) еще и центробежные (эфферентные) механизмы Глаз, воспринимая предметы окружающего мира, активно «ощупывает» их, и эти «ощупывающие» движения наряду с проприоцептивными сигналами от глазодвигательных мышц входят как элементы в состав зрительного восприятия.

Открытие И.M. Сеченова оказалось исходным для большой серии работ, богато развернувшихся особенно в последние годы, после того, как новая техника позволила дать характеристику тех электрофизиологических явлений, которые протекают в отдельных участках зрительного анализатора, начиная с сетчатки глаза и кончая зрительной корой.

Оказалось, что процессы, происходящие на отдельных этапах зрительного пути, имеют не односторонний (центростремительный), а двусторонний (петально-фугальный или афферентно-эфферентный) характер и что наряду с разрядами, регистрируемыми в зрительном нерве и вышележащих центральных участках зрительного анализатора, при раздражении центральных отделов зрительного аппарата можно констатировать также изменения потенциалов сетчатки. Эти факты, отражающие явления, хорошо известные в психологии (например, повышение остроты зрения в зависимости от активного внимания или установки субъекта и т. д.), были физиологически изучены Гранитом (1956), описавшим изменения потенциалов ретины под влиянием центральных воздействий, а у нас Е. Н. Соколовым (1958, 1959), проследившим роль ориентировочных реакций в протекании процессов восприятия и те сложные формы избирательных сенсорных процессов, которые могут осуществляться лишь при ведущем участии коры.

Эти исследования, указывающие на избирательный характер процессов восприятия, осуществляемых при участии системы двусторонних афферентно-эфферентных связей, и составляют фактическое обоснование рефлекторной теории ощущений.

Сетчатка глаза, в отличие от других периферических рецепторов, представляет собой сложнейшее нервное образование, рассматриваемое некоторыми авторами как кусочек коры головного мозга, вынесенный наружу.

В ряде внутренних слоев сетчатки располагаются нейронные комплексы, одни из которых принимают возбуждения, возникающие в светочувствительных приборах наружного слоя, и передают их в изолированном или объединенном виде через волокна зрительного нерва на центральные нервные образования Другие нейронные группы принимают эфферентные импульсы, идущие от центральных образований, и служат аппаратами, которые осуществляют центральную регуляцию возбудимости отдельных точек сетчатки.

Сложнейшего по своему строению аппарата. Наличие в нем элементов, обеспечивающих как центростремительную, так и центробежную организацию импульсов, позволяет видеть рефлекторный, фугально-петальный принцип строения этой периферической части зрительного анализатора. Таким образом, сетчатка глаза представляет собой аппарат, который не только получает извне определенные раздражения, но и регулируется прямыми влияниями центральных импульсов, которые изменяют возбудимость отдельных воспринимающих элементов и позволяют как дробить, так и объединять структуры возбуждения.

Роль таламуса в восприятии зрительного образа

Таламус – центральная переключательная станция.

Выйдя из сетчатки, волокна ганглиозных клеток соединяются в зрительный нерв – зрительный путь, идущий к таламусу. Около ствола мозга половина волокон зрительного пути перекрещивается. Таким образом, оба больших полушария получают волокна от обеих сетчаток. Таламус, представляющий собой крупную массу нейронов, служит переключательной станцией для всех сенсорных путей, за исключением обонятельного нерва. Волокна зрительного пути образуют синапсы с клетками латерального коленчатого тела, лежащего в заднем отделе таламуса. С помощью метода вызванных потенциалов были составлены карты проекций сетчатки на латеральное коленчатое тело и установлено, что каждый участок сетчатки представлен соответствующей точкой в таламусе.

Какую роль в зрительном восприятии играют таламические нейроны, неизвестно. Животные с удаленной корой больших полушарий, сохранившие только таламус, не утрачивают элементарной способности к восприятию света, но не в состоянии распознавать и дифференцировать стимулы (предметы, пищу).

On- и off-поля. При микроэлектродном исследовании таламических клеток обнаружены on- и off-клетки, расположенные так же, как в сетчатке, с той разницей, что on-элементы еще резче отграничены от окружающих off-элементов. Таким образом, на этом уровне зрительной системы возможность отличать диффузное освещение от четких контуров еще более очевидна.

Каково общее значение таламуса для восприятия, неизвестно. Некоторые исследователи считают, что он играет важную роль в субъективной эмоциональной окраске сенсорных импульсов. Согласно этой теории, впервые предложенной Кэнноном (Cannon) в начале 20-го века, удовольствие или неудовольствие, получаемое от стимулов, зависит главным образом от таламуса. Тесная связь таламуса с сенсорной корой указывает на единство таламокортикальной сенсорной функции.

Декодирующий центр в коре.

Среди отделов коры большого мозга, которые первыми стали известны физиологам, были зрительные области. Дженнари (Jennari) в 1776 г. описал зрительную кору. Теперь ее размеры и строение на макро- и микроуровне хорошо изучены. Выяснены также некоторые физиологические свойства зрительной коры, но декодирующий процесс как целое, т.е. сложная функция зрительного восприятия, полностью еще не раскрыт. Однако те немногие детали этого сложного механизма, которые стали известны в последние годы (главным образом благодаря обширным микрофизиологическим исследованиям), обнадеживают и побуждают к дальнейшему изучению.

Зрительная кора

Зрительная кора (англ. visual cortex ) является частью коры больших полушарий головного мозга, отвечающей за обработку визуальной информации. В основном, она сосредоточена в затылочной доле головного мозга. Понятие зрительная кора включает первичную зрительную кору (также называемую стриарной корой или зрительной зоной V1) и экстрастриарную зрительную кору – зоны V2, V3, V4, и V5. Первичная зрительная кора анатомически эквивалентна полю Бродмана 17, или BA17. Экстрастриарная зрительная кора включает поля Бродмана 18 и 19. Зрительная кора присутствует в каждом из полушарий головного мозга. Области зрительной коры левого полушария получают сигналы от правой половины зрительного поля, правого полушария – от левой половины.

Простые, сложные и сверхсложные клетки и их функции

«Простые» и «сложные» клетки. Нейроны, отвечающие на простые линейные стимулы (щели, края или темные полосы), получили название «простых», а те, которые отвечают на стимулы сложной конфигурации и на движущиеся стимулы, были названы «сложными».

On- и off-клетки тоже можно обнаружить в зрительной коре, но здесь они расположены не концентрически. Эти два вида клеток резко разграничены, и направление разделяющей их границы зависит от ориентационной специфичности нейрона. Предполагается, что функция ориентационных колонок осуществляется путем латерального торможения.

Распределение колончатых функциональных единиц в зрительной коре неоднотипно. Показано, что «простые» клетки преобладают в поле 17 по Бродману, которое лежит в центре зрительной коры, а в полях 18 и 19 чаще встречаются «сложные» клетки. Высказано предположение, что информация, проанализированная и переработанная простыми клетками, передается сложным для дальнейшего анализа. Таким образом, весьма вероятно, что зрительное восприятие – результат кооперации разных клеток.

Информация, закодированная, проанализированная и переработанная в сетчатке и таламусе, декодируется несколькими миллионами нейронов в коре. В конечном результате, таким образом, получается аналоговое сообщение в соответствии с принципом отражения внешней среды.

«Сверхсложные» нейроны. В зрительной коре описан также третий класс нейронов, а именно «сверхсложные» клетки. Это истинные интегрирующие единицы, выполняющие в зрительной системе функцию синтеза. Они получают информацию от нижележащих нейронов и обеспечивают единообразие восприятия пространства и формы.

Стр 1 из 43

Уильям Бейтс

Идеальное зрение в любом возрасте

Уильям Бейтс

Идеальное зрение в любом возрасте

Ни одна часть из данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и каким бы то ни было средством без письменного разрешения владельца авторских прав.

Предисловие

Наши глаза – это самый поразительный оптический инструмент, известный человечеству. Сравнения с ними не выдерживают даже самые совершенные телескопы и микроскопы, которые ведут наблюдение за планетами или микроскопическими организмами. Среди всех наших пяти органов чувств глаза занимают особое место. С помощью зрения мы распознаем объекты, воспринимаем их размеры, форму, расположение в пространстве, движение.

По данным некоторых ученых, 90% всех сведений человек получает из окружающего мира с помощью зрения. Недаром говорится, что лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать. М. Горький, которому пришлось несколько дней во время болезни пробыть с повязкой на глазах, писал о своем состоянии так: «Ничто не может быть страшнее, как потерять зрение, – это невыразимая обида, она отнимает у человека девять десятых мира».

Область медицины, изучающая анатомию и физиологию органа зрения, болезни глаз и разрабатывающая методы их диагностики, лечения и профилактики, называется офтальмологией. Все мы рано или поздно обращаемся к врачу‑офтальмологу для проверки остроты зрения. Чаще всего это происходит лишь тогда, когда наши глаза уже не позволяют выполнять привычную нам работу. Реже встречаются пациенты с незначительным ухудшением зрения. И совсем редко можно увидеть человека, просто пришедшего к окулисту проверить, все ли в порядке у него с глазами.

Основная часть заболеваний органов зрения протекает безболезненно и малозаметно, поэтому самому обнаружить их нелегко. Последствия же могут оказаться весьма печальными: с возрастом зрение так «садится», что человек не может обходиться без корректировочных оптических линз. Снижение зрения может стать не просто жизненным неудобством, а фактом, порождающим трагедии. Тысячи людей лишаются возможности получить желанную специальность либо сталкиваются с необходимостью смены профессии, теряют квалификацию, надежду на карьеру и успех в жизни.

С давних пор медики искали способы легкого и быстрого излечения от таких нарушений зрения, как близорукость, дальнозоркость, астигматизм, косоглазие и т. п. По мере прогрессивного развития цивилизации все большая часть населения стала испытывать потребность в очках. Существует неверное устоявшееся представление о том, что ухудшение зрения и необходимость носить очки относятся к числу неизбежных проблем, которые не поддаются решению без серьезного медицинского вмешательства. Даже те из нас, кто постоянно и внимательно следит за своим здоровьем, занимается спортом, посещает залы для фитнеса и аэробики, не подозревают о необходимости регулярно тренировать свое зрение.

Тем не менее наукой и практикой доказано, что регулярные занятия всего по 15 – 30 минут в день по специальной методике помогут сохранить острое зрение на протяжении всей жизни. Более того, диагностированные на ранних стадиях глазные заболевания с помощью этой методики можно вылечить полностью!

Что это за методика, как ею воспользоваться самостоятельно, мы узнаем очень скоро. А для начала заметим, что видов зрительного тренинга в наши дни существует очень много: это и йоговские упражнения, и рецепты народной медицины, и глазная «аэробика» Мэрилин Рой, и руководство по улучшению зрения Маргарэт Д. Корбетт. Существуют и некоторые другие методы, но самым известным среди них является, пожалуй, метод Уильяма Горацио Бейтса, речь о котором пойдет в этой книге.

Первые книги Бейтса вышли в начале XX века, до сих пор они пользуются большим спросом, поскольку включают в себя не только теоретические выкладки, но и простые и эффективные рекомендации по улучшению зрения. Тысячи людей за эти несколько десятилетий смогли отказаться от ношения очков, а в некоторых случаях и от ставшего традиционным хирургического вмешательства! Тысячи людей смогли вспомнить, как это – увидеть белый свет и все, что есть на земле прекрасного, четко, ясно, без искажающего эффекта оптических приборов. Оказывается, очки можно снять, и не только на ночь, но и навсегда. Главное – большое желание наряду с настойчивостью, терпением и верой в целительные силы своего организма.

В данной книге представлена в наиболее доступной форме знаменитая методика по улучшению зрения, разработанная Уильямом Бейтсом. Возможно, знакомство с некоторыми рекомендациями и советами известного офтальмолога поможет вам по‑новому взглянуть на перспективы возвращения хорошего зрения, а то и вовсе избавиться от очков.

Особенности зрительной системы человека

Зрение – это развитый у всех живых существ способ восприятия информации об окружающем мире с помощью света. Простейшие животные, так же как и растения, чувствительны только к самому световому потоку. Представители животного мира более сложной организации способны различать образы, движение, контраст, цветовую гамму. По сравнению с другими способами восприятия зрение обладает наибольшим потенциалом, так как позволяет получать более детальную и конкретную информацию. Это важный аспект выживания.

Интересно! Если заснять на кинопленку все, что человек видит в течение только одного дня, то на это понадобилось бы свыше 19 км пленки.

Зрение – творческий процесс, протекающий наряду с другими в коре головного мозга. Жизненный опыт непосредственно человека очень важен для восприятия мира, человек запоминает определенное положение, вид предмета и использует эту информацию, когда необходимо интерпретировать что‑либо незнакомое. Исследования показали, что мозг для понимания изображения, воспринимаемого глазами, в значительной степени полагается на память и воображение. У человека устройство глаза достигло в процессе эволюции практически совершенства, хотя в структурном отношении не является самым сложным в мире фауны. Главное – глаз обслуживает человеческий мозг, самое уникальное творение природы.

Общая характеристика

Зрение — вид чувствительности, позволяющий воспринимать форму, размер, цвет и яркость окружающих нас предметов, а также расстояние до них, состояние покоя или движения и его направление; обеспечивается зрительной сенсорной системой.

Острота зрения — способность определять относительное положение предметов. В среднем острота нормального зрения у человека составляет 3-5 секунд дуги.

Цветовое зрение: при хорошем освещении человеческий глаз может различить более 10 млн. цветовых оттенков.

Стереоскопическое зрение — способность зрительной системы воспринимать объемное (трехмерное) изображение; обеспечивается бинокулярностью — наличием двух глаз, видящих один и тот же объект с разных точек, находящихся на расстоянии 40-70 мм одна от другой; при этом оба изображения рассматриваемого объекта воспринимаются человеком как одно.

❖ Значение зрения:

■ к зрительной информации относится до 90% информации, получаемой человеком из внешнего мира;

■ каждое новое поколение людей получает практически все накопленные человечеством знания именно в визуальной форме — в виде информации, записанной в книгах, журналах и т.д. (а теперь — на CD, DVD, … и визуально отображаемой на мониторах компьютеров).

Состав зрительной сенсорной системы:

■ периферическая часть представлена двумя глазными яблоками с фоторецепторами сетчатки и оптической системой, и вспомогательным аппаратом (глазными мышцами, слезными железами, бровями, веками и ресницами);

■ проводниковый отдел образован зрительными нервами (это II пара черепно-мозговых нервов; по одному нерву отходит от каждого глазного яблока), передающими нервные импульсы в подкорковые центры: верхние бугры четверохолмия среднего мозга и зрительные бугры (таламус) промежуточного мозга;

■ центральный отдел представлен зрительной зоной в затылочной доле коры больших полушарий головного мозга.

Строение и Функции глазного яблока

Глазное яблоко имеет шаровидную форму и находится в глазнице — специальном углублении лицевой части черепа.

Стенка глазного яблока состоит из трех слоев (оболочек) —фиброзной, сосудистой и сетчатки.

Полость глазного яблока заполнена стекловидным телом.

Фиброзная оболочка — это наружная белковая оболочка глаза, покрывающая всю его поверхность и служащая для защиты его внутренних структур; морфологически в этой оболочке выделяют роговицу и склеру.

Роговица — передняя, прозрачная и выпуклая вперед часть фиброзной оболочки, не имеющая кровеносных сосудов; в ней происходит наиболее сильное преломление световых лучей. Помутнение роговицы ведет к слепоте.

Склера — остальная часть фиброзной оболочки, образованная плотным непрозрачным веществом белого или слегка голубоватого цвета.

Сосудистая оболочка — это средняя оболочка глаза, состоящая из трех частей: собственно сосудистой, ресничного тела и радужки.

Собственно сосудистая оболочка пронизана множеством мелких сосудов, снабжающих глаз кровью; ее внутренняя поверхность выстлана клетками, содержащими черный пигмент, поглощающий свет.

Радужка — передняя стенка сосудистой оболочки, имеющая форму диска с отверстием в центре — зрачком. Клетки радужки содержат пигмент меланин, количество которого определяет цвет глаз — от голубого до темно-коричневого и почти черного. В радужке имеются кольцевые и радиальные гладкомышечные волокна.

■ Кольцевые мышечные волокна радужки расположены параллельно периметру зрачка и иннервируются парасимпатическими нервами; их сокращение приводит к сужению зрачка.

■Радиальные мышечные волокна ориентированы вдоль радиусов радужки и иннервируются симпатическими нервами; сокращение этих волокон расширяет зрачок.

Передняя камера глаза — пространство между роговицей и радужкой.

Хрусталик — прозрачное эластичное двояковыпуклое образование диаметром около 10 мм, располагающееся позади зрачка, имеющее форму и выполняющее функцию линзы; не имеет кровеносных сосудов.

■ Хрусталик помещен в прозрачную капсулу, соединенную с ресничной мышцей упругими волокнами — цинновыми связками. При сокращении и расслаблении ресничной мышцы натяжение цинновых связок изменяется, что приводит к изменению кривизны поверхностей хрусталика. Это позволяет фокусировать изображение предметов точно на поверхности сетчатки.

Задняя камера глаза — пространство между радужкой и хрусталиком.

Водянистая влага — прозрачная жидкость, заполняющая переднюю и заднюю камеры глаза и снабжающее питательными веществами роговицу и хрусталик.

Стекловидное тело — прозрачная, не содержащая сосудов желеобразная масса, заполняющая полость глазного яблока позади хрусталика. Участвует в поддержании внутриглазного давления и формы глаза.

Сетчатка. Нейронная сеть сетчатки

Сетчатка — тонкая внутренняя оболочка глаза, прилегающая к сосудистой оболочке и содержащая фоторецепторы и нейронную сеть, образованную 4 типами нервных клеток.

Фоторецептор — рецепторная клетка зрительной сенсорной системы, которая возбуждается при действии света.

■ Первым в сетчатке по ходу световых лучей является слой нервных (ганглиозных) клеток, слой фоторецепторов — последний по ходу лучей, он прилегает к пигментным клеткам сосудистой оболочки.

Типы фоторецепторов сетчатки глаза: колбочки и палочки (различаются по форме рецепторных клеток). Чувствительность фоторецепторов к свету обусловлена особыми светочувствительными белками (см. ниже), молекулы которых под воздействием света распадаются на два фрагмента и при этом возбуждают фоторецептор.

Колбочки — фоторецепторы, воспринимающие очертания и детали объектов и обеспечивающие цветовое зрение. Всего в сетчатке глаза человека имеется около 6 млн. колбочек.

Трехкомпонентная теория цвета: в сетчатке глаза человека и позвоночных животных имеется три вида колбочек (по последним данным — семь видов), каждый из которых содержит только один из типов светочувствительного белка и лучше всего воспринимает один из цветов — красно-оранжевый (светочувствительный белок — хлоролаб), желто-зеленый (светочувствительный белок эритлаб) или сине-фиолетовый (светочувствительный белок —иодопсин). Одновременное возбуждение двух или трех видов кол бочек воспринимается человеком как составной цвет (например, розовый или белый).

Палочки — фоторецепторы, обеспечивающие черно-белое зрение и обладающие высокой чувствительностью к свету. Светочувствительный белок — родопсин. Для возбуждения палочки достаточно попадания всего 6-10 квднтов света, которые зрительной сенсорной системой регистрируются как одна слабая вспышка.

Всего в сетчатке глаза человека насчитывается около 125 млн. палочек.

Колбочки менее чувствительны к свету, чем палочки. Поэтому в сумерках зрение обеспечивается только палочками, из-за чего в этих условиях человек плохо различает цвета.

Желтое пятно — область в центральной части сетчатки, в которой колбочки расположены с максимальной плотностью, а палочки отсутствуют. Желтое пятно — область наилучшего видения; на нее проецируются световые лучи от той точки, на которую направлен наш взгляд. В центре желтого пятна имеется небольшое углубление сетчатки — центральная ямка. По мере удаления от желтого пятна количество колбочек уменьшается, а количество палочек возрастает. На периферии сетчатки имеются только палочки.

Центральное зрение — наилучшее видение предметов, обусловленное наличием максимального количества колбочек в области желтого пятна; обеспечивает возможность рассматривать мелкие детали предметов.

Периферическое, или боковое, зрение — менее острое видение предметов периферическими участками сетчатки, в которых количество колбочек невелико; позволяет ориентироваться в пространстве и замечать движение, происходящее вблизи боковой границы обзора.

Типы нервных клеток сетчатки глаза: горизонтальные, ганглиозные, биполярные и амакриновые. Соединяясь друг с другом, эти клетки образуют нейронную сеть сетчатки.

Горизонтальные нервные клетки соединяют фоторецепторы друг с другом. От тела каждой горизонтальной клетки отходит множество отростков, которые образуют синаптические контакты на фоторецепторах сетчатки.

Ганглиозные нервные клетки — нейроны, аксоны которых образуют зрительный нерв, выходящий из глаза и идущий в головной мозг.

Биполярные клетки соединяют фоторецепторы с ганглиозными клетками. Биполярные клетки имеют два отростка: один из них контактирует с несколькими фоторецепторами, а другой -с несколькими биполярными клетками.

Амакриновые клетки соединяют друг с другом ганглиозные клетки; по своему строению они сходны с горизонтальными.

Зрительный нерв — нерв, выходящий из глаза и следующий в головной мозг; образован пучком собранных вместе аксонов ганглиозных нервных клеток.

Слепое пятно — область Сетчатки, в которой отсутствуют фоторецепторы, а аксоны ганглиозных клеток собираются в пучок, формируя зрительный нерв; это место выхода зрительного нерва; находится сбоку от желтого пятна.

Принцип работы нейронной сети сетчатки.

■ Каждая фоторецепторная клетка соединена с несколькими горизонтальными и биполярными клетками, а каждая биполярная — с несколькими ганглиозными клетками. Ганглиозные клетки также соединяются между собой через амакриновые клетки.

■ Такая сеть рецепторных и нервных клеток позволяет, во-первых, сравнивать информацию, поступающую от соседних рецепторных клеток, и во-вторых, дублировать работу отдельных элементов зрительной системы, устраняя их возможные ошибки и тем самым исключая риск.

■ Нервные импульсы от рецепторных клеток поступают сначала в горизонтальные и биполярные, а затем в ганглиозные клетки сетчатки, обменивающиеся информацией друг с другом.

■ Результатом работы нейронной сети сетчатки является первичный анализ изображения и его движения. Полученная информация передается по зрительному нерву в головной мозг.

Вспомогательные структуры глаза. Движения глаз

Вспомогательные структуры глаза: брови, веки, ресницы, слезные железы, слезные протоки, мышцы глазного яблока.

Брови предупреждают попадание в глаза пота, стекающего со лба.

Веки осуществляют механическую защиту глазного яблока; изнутри имеют оболочку — конъюнктиву. Периодические смыкания и размыкания век (моргание) обеспечивают равномерное распределение слезной жидкости по поверхности глазного яблока.

Ресницы обеспечивают дополнительную защиту глазного яблока от пыли.

Слезные железы продуцируют слезную жидкость; расположены у верхних наружных углов глаз.

Слезные протоки служат для отведения излишков слезной жидкости в носовую полость.

Слезная жидкость увлажняет и согревает глаза, облегчает движение век, уменьшая их трение, предохраняет глаза от проникновения инфекций (содержит бактерицидное вещество — лизоцим), смывает пыль через слезный канал.

Мышцы глаза, обеспечивающие повороты глазного яблока в глазнице (одним концом эти мышцы прикреплены к глазному яблоку, другим — к глазнице):

— верхняя и нижняя прямые мышцы;

— внутренняя и наружная прямые мышцы;

— верхняя и нижняя косые мышцы.

Сокращение верхней прямой мышцы приводит к повороту глазного яблока по вертикали вверх. При одновременном сокращении верхней прямой и наружной прямой мышц глазное яблоко перемещается по диагонали. Сокращение косых мышц вызывает вращение глазного яблока по часовой стрелке или против нее.

❖ Виды движений глаз: скачкообразные и плавные.

Скачкообразные движения (или саккады) возникают, когда человек осматривается вокруг. За одну секунду глаз совершает от 2 до 5. саккад.

Плавные движения глаз сопровождают предметы, перемещающиеся в поле зрения.

Оптическая система глаза

Оптическая система глаза — совокупность структур и сред глаза, через которые проходят световые лучи; включает (в порядке прохождения лучей света) роговицу, жидкость передней камеры, зрачок, жидкость задней камеры, хрусталик, стекловидное тело. Пройдя через стекловидное тело, лучи попадают на сетчатку.

Основные преломляющие элементы оптической системы глаза — роговица (образует вогнуто-выпуклую линзу) и хрусталик (представляет собой двояковыпуклую линзу).

Преломляющая сила линзы — способность линзы отклонять лучи от их первоначального направления. Преломляющая сила зависит от кривизны линзы: чем меньше кривизна, тем меньше преломляющая сила.

Преломляющая сила оптических элементов глаза: преломляющая сила роговицы постоянна, преломляющая сила хрусталика может изменяться.

Оптическая система глаза формирует на сетчатке уменьшенное перевернутое изображение предметов.

Условие четкого (резкого) видения предмета: лучи, исходящие от каждой точки предмета, должны быть точно сфокусированы на сетчатке, т.е. эти лучи должны сходиться также в одной точке, и эта точка должна находиться на сетчатке.

Если смотреть на предмет, находящийся вблизи, то далекие предметы видны нечетко; наоборот, если смотреть вдаль, то неясно и расплывчато видны близкие предметы. Причина этого в том, что лучи, исходящие от предметов, находящихся на разных расстояниях, фокусируются в глазу на разных расстояниях от хрусталика, и точная фокусировка на сетчатке достигается только для некоторых предметов.

Аккомодация. Зрачковый рефлекс

Аккомодация — процесс (и способность к) приспособления (-ю) глаза к четкому (резкому) видению предметов, находящихся на разных расстояниях; осуществляется изменением преломляющей силы хрусталика путем изменения его кривизны (выпуклости).

■ Пример: при рассматривании близких предметов хрусталик делается более выпуклым (за счет сокращения ресничной мышцы глаза), и его преломляющая сила возрастает. В результате световые лучи, исходящие от этих предметов, фокусируются точно на сетчатке — изображение становится резким. В то же время лучи, исходящие от удаленных предметов, фокусируются перед сетчаткой, и их изображение становится нечетким.

Зрачковый рефлекс — безусловное рефлекторное изменение диаметра зрачка при изменении уровня освещенности (при уменьшении освещенности зрачок расширяется, при ярком свете он сужается), приводящее к изменению количества света, падающего на сетчатку; служит для адаптации зрительной системы к разному уровню освещенности.

■ Площадь зрачка у человека может изменяться более чем в 40 раз.

Обработка зрительной информации

В черепную коробку пара зрительных нервов проникает через специальные отверстия и затем перекрещивается, причем внутренние части каждого нерва обмениваются волокнами, а наружные — нет. После пересечения зрительные нервы опять расходятся, и получается, что информация от внутренних половин сетчатки переходит на противоположную сторону. В результате все, что мы видим справа, оказывается в левом зрительном тракте (зрительном нерве после пересечения), а то, что видим слева, — в правом.

Зрительные тракты заканчиваются в промежуточных подкорковых ядрах (в верхних буграх четверохолмия среднего мозга и зрительных буграх промежуточного мозга), где поступившая информация проходит дополнительную обработку.

От подкорковых ядер нервные волокна, несущие информацию от глаз, поднимаются к зрительным зонам в затылочных долях обоих полушарий головного мозга, где происходит окончательная обработка зрительной информации. Таким образом, левое полушарие видит правую половину мира, правое — левую. Кроме того, в зрительных зонах происходит обратное «переворачивание» воспринимаемого изображения «с головы на ноги» (напомним, что оптическое изображение на сетчатке является перевернутым), так что зрительное ощущение оказывается правильно ориентированным.

■ Зона коры, принимающая сигналы от желтого пятна, в 35 раз обширнее, чем корковые зоны, отвечающие за такие же по размеру периферические участки; поэтому корой мозга основное внимание уделяется информаций, идущей из области наилучшего зрения.

Дефекты и гигиена зрения

Дефекты зрения обусловлены нарушениями структуры и функций элементов зрительной сенсорной системы (например, нарушением аккомодации, из-за чего световые лучи, пройдя через оптическую систему глаза, не фокусируются точно на сетчатке). Могут быть врожденными или приобретенными.

Расстройства зрения могут быть вызваны недостатком витамина А, а также никотином, алкоголем, различными наркотическими и токсическими веществами.

❖ Близорукость — дефект зрения, при котором лучи фокусируются перед сетчаткой, и человек четко видит предметы только на близком расстоянии.

■ Причины близорукости:

— удлиненное глазное яблоко (врожденная близорукость);

— увеличение кривизны хрусталика или ослабление ресничной мышцы (приобретенная близорукость).

■ Коррекция близорукости осуществляется с помощью очков с рассеивающими двояковогнутыми линзами.

❖ Дальнозоркость — дефект зрения, при котором лучи фокусируются за сетчаткой, и человек четко видит предметы только на большом расстоянии.

■ Причины дальнозоркости:

— укороченное глазное яблоко (врожденная дальнозоркость);

— уплотнение хрусталика, приводящее к потере его эластичности и уменьшению кривизны (старческая дальнозоркость).

■ Коррекция дальнозоркости осуществляется с помощью очков с собирающими двояковыпуклыми линзами.

Астигматизм — дефект зрения, при котором точечный источник света на сетчатке образует различные фигуры (эллипс, линию и др.); обусловлен неоднородностью кривизны роговицы или хрусталика. Корректируется очками со специальными астигматическими линзами (их поверхности имеют небольшую цилиндричность).

Дальтонизм — дефект зрения, при котором не воспринимается один или несколько основных цветов (например, зеленый или красный); обусловлен поражением или дефектом одного из видов колбочек.

Заболевания глаз (конъюнктивит, неврит и др.) часто связаны с попаданием болезнетворных микробов на слизистые оболочки глаз, инфекционными заболеваниями других органов, действием аллергенов, недостатком витамина А и др. Могут быть следствием использования несвежих полотенец, платков, попадания инфекции с грязных рук и т.п.

Глаукома — заболевание, характеризующееся повышением внутриглазного давления, нарушением зрительных функций и атрофией зрительного нерва; часто является одной из причин слепоты.

■ Возможные причины глаукомы: наследственная предрасположенность, перенесенные заболевания или травмы глаза, тяжелая физическая работа, сильный стресс и др.

Катаракта — заболевание, характеризующееся помутнением хрусталика. Устраняется вживлением пластмассового хрусталика вместо помутневшего.

Конъюнктивит — аллергическое или инфекционное воспаление слизистых оболочек век; проявляется покраснением и резью в глазу, слезотечением, слизистыми или слизисто-гнойными выделениями, светобоязнью. В гнойной стадии может вызвать слепоту.

Куриная слепота (гемералопия) — заболевание, вызываемое недостатком в организме витамина А; характеризуется нарушением рецепторной функции палочек и ухудшением сумеречного зрения.

❖ Гигиена зрения — комплекс условий, направленных на нормальное функционирование органа зрения:

■ освещение при чтении и письме должно быть достаточным и равномерным;

■ свет при этом должен падать слева (для правшей) или справа (для левшей);

■ предпочтительным является естественное дневное освещение; не стоит применять настольные лампы с «дневным светом»;

■ расстояние от глаза до предмета должно быть 30-35 см;

■ через каждые 30—40 мин занятий, связанных с чтением, письмом или работой на компьютере, следует устраивать 10-15-минутный отдых;

■ при просмотре телепередач следует находиться от экрана на расстоянии не менее 2,5-3,0 м; длительность просмотра телепередач для учащихся не должна превышать 30-40 мин в день;

■ в вечернее время при работе на компьютере или просмотре телепередач в помещении необходимо включать освещение;

■ нельзя читать в транспорте, так как в результате постоянно меняющегося расстояния между предметом и хрусталиком ослабевают эластичность хрусталика и ресничная мышца;

■ следует защищать глаза от попадания пыли, инородных предметов, яркого света;

■ нужно использовать защитные экраны или очки при опасных для глаз работах;

■ вытирать глаза следует только совершенно чистым полотенцем или носовым платком;

■ рекомендуется регулярно (через каждые один-два часа) в течение 3-5 мин тренировать зрение, попеременно смотря то вдаль, то на близко расположенный предмет.

❖ Первая помощь при повреждении глаз:

■ при попадании в глаз соринки промыть его прохладной кипяченой водой и, оттянув веко, влажной ваткой удалить с него соринку; руки при этом должны быть предварительно вымыты;

■ при ушибе необходимо приложить к глазу марлевую салфетку или чистый носовой платок, смоченный прохладной кипяченой водой;

■ при ранениях глаза его нельзя промывать водой и вынимать инородное тело; на глаз необходимо наложить стерильную повязку и отправить пострадавшего в больницу;

■ при химических ожогах глаза (попадании в глаз щелочи, кислоты, ядовитых веществ) его необходимо немедленно промыть (в течение 15-20 мин) проточной водой и срочно обратиться к врачу.

Метки: Биология человека

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *