Преломляя лучи. Хрусталик обладает способностью изменять кривизну, при этом он выступает в качестве автофокуса, который позволяет очень быстро перестроиться с ближних предметов на дальние. Сетчатка аналогично фотопленке или матрице цифрового фотоаппарата запечатляет полученные данные, которые затем передаются в центральные структуры головного мозга для дальнейшего анализа.
Сложное анатомическое строение глаза является очень тонким механизмом и подвержено различным внешним воздействиям и патологиям, которые возникают на фоне нарушенного обмена веществ или заболеваний других систем организма.
Глаз человека – парный орган, строение которого очень сложное. Благодаря работе этого органа, человек получает большую часть (около 90%) информации о внешнем мире. Несмотря на тонкое и сложное строение, глаз удивительно красив и индивидуален. Однако имеются и общие черты в его строении, которые важны для выполнения основных функций оптической системы. В процессе эволюционного развития в глазе произошли существенные изменения и в результате ткани различного происхождения (нервы, соединительная ткань, сосуды, пигментные клетки и т.д.) нашли свое место в этом уникальном органе.
По форме глаз похож на сферу или шар, поэтому этот орган называют еще глазным яблоком. Структура его довольно нежная, в связи с чем природой запрограммировано внутрикостное расположении глаза. Полость надежно защищает глаз от внешних физических воздействий. Спереди глазное яблоко прикрыто (верхним и нижним). Чтобы обеспечить подвижность глаза, имеются несколько парных мышц, которые работают точно и слажено для обеспечения бинокулярного зрения.
Чтобы поверхность глаза все время была влажной, постоянно выделяется жидкость, которая формирует тончайшую пленку на поверхности роговицы. Избыток оттекает в слезоотводящие пути.
Конъюнктива является самой наружной оболочкой. Помимо самого глазного яблока, она покрывает внутреннюю поверхность век.
За счет пигмента радужной оболочки у людей разный цвет глаз. Количество пигмента определяет цвет радужки, который может быть бледно-голубым или же темно-коричневым. В центральной зоне радужки имеется отверстие, которое называется зрачком. Сквозь него лучи света проникают внутрь глазного яблока и попадают на сетчатку. Интересно, что иннервируются и кровоснабжаются радужка и собственно хориоидея из разных источников. Это отражается на многих патологических процессах, происходящих внутри глаза.
Между роговицей и радужной оболочкой располагается пространство, имеющее название передней камеры. Угол, образованный сферической роговицей и радужкой называется углом передней . В этой области располагается венозная дренажная система, которая обеспечивает отток избытка внутриглазной жидкости. Непосредственно к радужке сзади примыкает хрусталик, а далее – . Хрусталик – двояковыпуклая линза, подвешенная на множестве связок, которые прикрепляются к отросткам цилиарного тела.
За радужкой и перед хрусталиком располагается задняя камера глаза. Обе камеры наполнены внутриглазной жидкостью (водянистой влагой), которая циркулирует и обновляется в непрерывном режиме. За счет этого к хрусталику, роговице и некоторым другим структурам доставляются питательные вещества и кислород.
В самом центре глазного яблока располагается стекловидное тело, которое заполнено прозрачным желеобразным веществом и занимает большую часть глаза. Основная его функция – поддержать внутренний тонус, также оно преломляет лучи.
Функция глаза – оптическая. В этой системе выделяют несколько важных структур: хрусталик, роговица и сетчатка. Именно эти три составляющих в основном отвечают за передачу внешней информации.
Роговица имеет наибольшую преломляющую способность. Она пропускает лучи, которые далее проходят через зрачок, выполняющий роль диафрагмы. Основная функция зрачка – регулировать количество световых лучей, которые проникли в глаз. Этот показатель определяется фокусным расстоянием и позволяет получить отчетливое изображение достаточной степени освещенности.
Хрусталик также обладает преломляющей и пропускающей способностью. Он отвечает за фокусировку лучей на сетчатке, играющей роль фотопленки или матрицы.
Внутриглазная жидкость и стекловидное тело обладают небольшой преломляющей, но достаточной пропускающей способностью. Если в их структуре выявляются помутнения или дополнительные включения, то качество зрения значительно падает.
После того, как свет проходит сквозь все прозрачные структуры глаза, на сетчатой оболочке должно сформироваться четкое перевернутое изображение в уменьшенном варианте.
Окончательное преобразование внешней информации происходит в центральных структурах головного мозга (кора затылочных областей).
Глаз устроен очень сложно, в связи с чем нарушение хотя бы одного структурного звена выводит из строя тончайшую оптическую систему и отрицательно сказывается на качестве жизни.
Тема: Строение и функции глаза.
Зрительное восприятие начинается с проекции изображения на сетчатку глаза и возбуждения фоторецепторов, трансформирующих световую энергию в нервное возбуждение. Сложность зрительных сигналов, поступающих из внешнего мира, необходимость активного их восприятия обусловила формирование в эволюции сложного оптического прибора. Этим периферическим прибором - периферическим органом зрения - является глаз.
Форма глаза шаровидная. У взрослых диаметр его составляет около 24 мм, у новорожденных - около 16 мм. Форма глазного яблока у новорожденных более шаровидная, чем у взрослых. В результате такой формы глазного яблока новорожденные дети в 80-94% случаев обладают дальнозоркой рефракцией.
Рост глазного яблока продолжается после рождения. Интенсивнее всего оно растет первые пять лет жизни, менее интенсивно-до 9-12 лет.
Глазное яблоко состоит из трех оболочек - наружной, средней и внутренней (рис. 1).
Наружная оболочка глаза - склера, или белочная оболочка. Это плотная непрозрачная ткань белого цвета, толщиной около 1 мм. В передней части она переходит в прозрачную роговицу. Склера у детей тоньше и обладает повышенной растяжимостью и эластичностью.
Роговица у новорожденных детей более толстая и выпуклая. К 5 годам толщина роговицы уменьшается, а радиус кривизны ее с возрастом почти не меняется. С возрастом роговица становится более плотной и ее преломляющая сила уменьшается. Под склерой расположена сосудистая оболочка глаза. Толщина ее 0,2-0,4 мм. Она содержит большое количество кровеносных сосудов. В переднем отделе глазного яблока сосудистая оболочка переходит в ресничное (цилиарное) тело и радужную оболочку (радужку).
Рис. 1. Схема строения глаза
В ресничном теле расположена мышца, связанная с хрусталиком и регулирующая его кривизну.
Хрусталик - это прозрачное эластичное образование, имеющее форму двояковыпуклой линзы. Хрусталик покрыт прозрачной сумкой; по всему его краю к ресничному телу тянутся тонкие, но очень упругие волокна. Они сильно натянуты и держат хрусталик в растянутом состоянии. Хрусталик у новорожденных и детей дошкольного возраста более выпуклой формы, прозрачен и обладает большей эластичностью.
В центре радужки имеется круглое отверстие - зрачок. Величина зрачка изменяется, отчего в глаз может попадать большее или меньшее количество света. Просвет зрачка регулируется мышцей, находящейся в радужке. Зрачок у новорожденных узкий, В возрасте 6-8 лет зрачки широкие вследствие преобладания тонуса симпатических нервов, иннервирующих мышцы радужной оболочки. В 8-10 лет зрачок вновь становится узким и очень живо реагирует на свет. К 12-13 годам быстрота и интенсивность зрачковой реакции на свет такие же, как у взрослого.
Ткань радужной оболочки содержит особое красящее вещество- меланин. В зависимости от количества этого пигмента цвет радужки колеблется от серого и голубого до коричневого, почти черного. Цветом радужки определяется цвет глаз. При отсутствии пигмента (людей с такими глазами называют альбиносами) лучи света проникают в глаз не только через зрачок, но и через ткань радужки. У альбиносов глаза имеют красноватый оттенок. У них недостаток пигмента в радужке часто сочетается с недостаточной пигментацией кожи и волос. Зрение у таких людей понижено.
Между роговицей и радужкой, а также между радужкой и хрусталиком имеются небольшие пространства, называемые соответственно передней и задней камерами глаза. В них находится прозрачная жидкость. Она снабжает питательными веществами роговицу и хрусталик, которые лишены кровеносных сосудов. Полость глаза позади хрусталика заполнена прозрачной желеобразной массой - стекловидным телом.
Внутренняя поверхность глаза выстлала топкой (0,2-0,3 мм), весьма сложной по строению оболочкой - сетчаткой, или ретиной. Она содержит светочувствительные клетки, названные из-за их формы колбочками и палочками. Нервные волокна, отходящие от этих клеток, собираются вместе и образуют зрительный нерв, который направляется в головной мозг. У новорожденных детей палочки в сетчатке дифференцированы, число колбочек в желтом пятне (центральная часть сетчатки) начинает возрастать после рождения и к концу первого полугодия морфологическое развитие центральной части сетчатки заканчивается.
К вспомогательным частям глазного яблока относятся мышци, брови, веки, слезный аппарат. В движение глазное яблоко приводят четыре прямые (верхняя, нижняя, медиальная и латеральная) и две косые (верхняя и нижняя) мышцы (рис.1).
Медиальная прямая мышца (отводящая) поворачивает глаз кнаружи, латеральная – кнутри, верхняя прямая осуществляет движение кверху и кнутри, верхняя косая – книзу и кнаружи и нижняя косая – кверху и кнаружи. Движения глаз обеспечиваются за счет иннервации (возбуждения) этих мышц глазодвигательным, блоковидным и отводящими нервами.
Брови предназначены для защиты глаз от капель пота или дождя, стекающего со лба. Веки -это подвижные заслонки, закрывающие спереди глаза и защищающие их от внешних воздействий. Кожа век тонкая, под ней расположена рыхлая подкожная клетчатка, а также круговая мышца глаза, обеспечивающая смыкание век при сне, мигании, и зажмуривании. В толще век имеется соединительно-тканная пластинка – хрящ, придающий им форму. По краям век растут ресницы. В веках расположены сальные железы, благодаря секрету которых создается герметизация конъюктивального мешка при закрытии глаз. (Конъюктива – тонкая соединительная оболочка, которая выстилает заднюю поверхность век и переднюю поверхность глазного яблока до роговицы. При закрытых веках конъюктива образует конъюктивальный мешок). Это предупреждает засорение глаз и высыхание роговицы во время сна.
Слеза образуется в слезной железе, расположенной в верхненаружном углу глазницы. Из выводных протоков железы слеза попадает в конъюнктивальный мешок, защищает, питает, увлажняет роговицу и конъюнктиву. Затем по слезным путям она через носослезный проток попадает в полость носа. При постоянном мигании век по роговице распределяется слеза, которая поддерживает ее влажность и смывает мелкие инородные тела. Секрет слезных желез действует еще как дезинфицирующая жидкость.
Нервы зрительного анализатора :
Зрительный нерв (n. opticus) это вторая парв черепномозговых нервов. Образован аксонами нейронов ганглионарного слоя сетчатки глаза, которые через решетчатую пластинку склеры выходят из глазного яблока единым стволом зрительного нерва в полость черепа. На основании головного мозга в области турецкого седла волокна зрительных нервов сходятся с обеих сторон, образуя зрительный перекрест и зрительные тракты. Последние продолжаются до наружного коленчатого тела и подушки таламуса, затем к коре головного мозга (затылочная доля) идет центральный зрительный путь. Неполный перекрест волокон зрительных нервов обуславливает наличие в правом зрительном тракте волокон от правых половин, а в левом зрительном тракте – от левых половин сетчаток обоих глаз.
При полном перерыве проводимости зрительного нерва наступает слепота на стороне повреждения с утратой прямой реакцией зрачка на свет. При поражении только части волокон зрительного нерва возникают очаговые выпадения поля зрения (скотомы). При полном разрушении хиазмы развивается двусторонняя слепота. Однако при многих внутричерепных процессах поражение хиазмы может быть частичным – развивается выпадение наружных или внутренних половин полей зрения (гетеронимные гемианопсии). При одностороннем поражении зрительных трактов и вышележащих зрительных путей возникает одностороннее выпадение полей зрения на противоположной стороне. Поражение зрительного нерва могут носить воспалительный характер, застойный и дистрофический характер; выявляются при офтальмоскопии. Причинами неврита зрительного нерва могут быть менингит, энцефалит, арахноидит, рассеянный склероз, грипп, воспаление придаточных пазух носа и др. Проявляются понижением остроты и сужением поля зрения, не корригирующимся применением очков. Застойный сосок зрительного нерва является симптомом повышения внутричерепного давления или нарушения венозного оттока из глазницы. При прогрессировании застойных явлений острота зрения понижается, может наступить слепота. Атрофия зрительного нерва может быть первичной (при спинной сухотке, рассеянном склерозе, травме зрительного нерва) или вторичной (как исход неврита или застойного соска); наблюдается резкое понижение остроты зрения вплоть до полной слепоты, сужение поля зрения.
III пара черепно-мозговых нервов - глазодвигательный нерв. (n. oculomotorius). Иннервирует наружные мышцы глаза (за исключением наружной прямой и верхней косой), мышцу, поднимающую верхнее веко, мышцу, суживающую зрачок, ресничную мышцу, которая регулирует конфигурацию хрусталика, что позволяет глазу приспосабливаться к близкому и дальнему видению. Система III пары состоит из двух нейронов. Центральный представлен клетками коры прецентральной извилины, аксоны которых в составе корково-ядерного пути подходят к ядрам глазодвигательного нерва как своей, так и противоположной стороны.
Большое разнообразие выполняемых функций III пары осуществляется с помощью 5 ядер для иннервации правого и левого глаза. Они расположены в ножках мозга на уровне верхних холмиков крыши среднего мозга и являются периферическими нейронами глазодвигательного нерва. От двух крупноклеточных ядер волокна идут к наружным мышцам глаза на свою и частично противоположную сторону. Волокан, иннервирующие мышцу, поднимающую верхнее веко, идут от ядра одноименной и противоположной стороны. От двух мелкоклеточных добавочных ядер парасимпатические волокна направляются к мышце, суживающий зрачок, своей и противоположной стороны. Этим обеспечивается содружественная реакция зрачков на свет, а также реакция на конвергенцию: сужение зрачка при одновременном сокращении прямых внутренних мышц обоих глаз. От заднего центрального непарного ядра, также являющегося парасимпатическим, волокна направляются к ресничной мышце, регулирующей степень выпуклости хрусталика. При взгляде на предметы, расположенные вблизи глаза, выпуклость хрусталика увеличивается и одновременно суживается зрачок, что обеспечивает четкость изображения на сетчатке глаза. Если аккомодация нарушается, человек теряет возможность видеть четкие контуры предметов на разных расстояниях от глаза.
Волокна периферического двигательного нейрона глазодвигательного нерва начинаются из клеток указанных выше ядер и выходят из ножек мозга на их медиальной поверхности, затем прободают твердую мозговую оболочку и далее следуют в наружной стенке пещеристого синуса. Из черепа глазодвигательный нерв выходит через верхнюю глазничную щель и выходит в орбиту.
Нарушение иннервации отдельных наружных мышц глаза обусловлено поражением той или иной части крупноклеточного ядра, паралич всех мышц глаза связан с поражением самого ствола нерва. Важным клиническим признаком, помогающим отличать поражение ядра и самого нерва, является состояние иннервации мышцы, поднимающей верхнее веко, и внутренней прямой мышцы глаза. Клетки, от которых идут волокна к мышце, поднимающей, верхнее веко, расположены глубже остальных клеток ядра, а волокна, идущие к этой мышце в самом нерве, расположены наиболее поверхностно. Волокна иннервирующие внутреннюю прямую мышцу глаза, идут в стволе противоположного нерва. Поэтому при поражении ствола глазодвигательного нерва первыми поражаются волокна, иннервирующие мышцу, поднимающую верхнее веко. Развивается слабость этой мышцы или полный паралич, и больной может либо только частично открыть глаз или совсем его не открывает. При ядерном поражении мышца, поднимающая верхнее веко, поражается одной из последних. При поражении ядра «драма заканчивается опусканием занавеса». В случае ядерного поражения страдают все наружные мышцы на стороне поражения, за исключением внутренней прямой, которая изолированно выключается на противоположной стороне. В результате этого глазное яблоко на противоположной стороне будет повернуто кнаружи за счет наружной прямой мышце глаза – расходящееся косоглазие. Если страдает только крупноклеточное ядро, поражаются наружные мышцы глаза, - наружная офтальмоплегия. Т.к. при поражении ядра процесс локализуется в ножке мозга, то при этом нередко в патологический процесс вовлекается пирамидный путь и волокна спиноталамического пути, возникает альтернирующий синдром Вебера, т.е. поражение III пары с одной стороны и гемиплегия на противоположной стороне.
В тех случаях, когда поражается ствол глазодвигательного нерва, картина наружной офтальмоплегии дополняются симптомами внутренней офтальмоплегии: вследствие паралича мышцы, суживающей зрачок, возникает расширение зрачка (мидриаз), нарушается его реакция на свет и аккомодацию. Зрачки имеют разную величину (анизокория).
Глазодвигательный нерв при выходе из ножки мозга располагается в мезжножковом пространстве, где окутывается мягкими мозговыми оболочками, при воспалении которых часто вовлекается в патологический процесс. Одной из первых поражается мышца, поднимающая верхнее веко, - развивается птоз (Сапин, 1998).
Мозговой центр:
Зрительный центр является третьей важной составной частью зрительного анализатора. По И.П.Павлову, центр – это мозговой конец анализатора. Анализатор – это нервный механизм, функция которого состоит в том, чтобы разлагать всю сложность внешнего и внутреннего мира на отдельные элементы, т.е. производить анализ. С точки зрения И.П.Павлова, мозговой центр, или корковый конец анализатора, имеет не строго очерченные границы, а состоит из ядерной и рассеянной части. «Ядро» представляет подробную и точную проекцию в коре всех элементов периферического рецептора и является необходимым для осуществления высшего анализа и синтеза. «Рассеянные элементы» находятся по периферии ядра и могут быть разбросаны далеко от него. В них осуществляются более простой и элементарный анализ и синтез.
При поражении ядерной части рассеянные элементы могут до определенной степени компенсировать выпавшую функцию ядра, что имеет огромное значение для восстановления данной функции у человека.
В настоящее время вся мозговая кора рассматривается как сплошная
воспринимающая поверхность. Кора – это совокупность корковых концов анализаторов. Нервные импульсы из внешней среды организма поступают в корковые концы анализаторов внешнего мира. К анализаторам внешнего мира относится и зрительный анализатор.
Ядро зрительного анализатора находится в затылочной доле. На внутренней поверхности затылочной доли заканчивается зрительный путь. Здесь спроецирована сетчатка глаза, причем зрительный анализатор каждого полушария связан с сетчатками обоих глаз. При поражении ядра зрительного анализатора наступает слепота. Выше расположен участок при поражении которого зрение сохраняется и только теряется зрительная память. Еще выше участок, при поражении которого утрачивается ориентация в непривычной обстановке.
Анализ световых ощущений :
В сетчатке глаза содержится около 130 млн. палочек - светочувствительных клеток и более 7 млн. колбочек - цветочувствительных элементов. Палочки сосредоточены преимущественно по периферии, а колбочки - в центре сетчатки. В центральной ямке сетчатки расположены одни колбочки. В области выхода зрительного нерва нет ни колбочек, ни палочек (слепое пятно). Наружный слой сетчатки содержит пигмент фусцин, который поглощает свет и делает изображение на сетчатке более четким.
Световоспринимающим веществом в палочках является особый зрительный пигмент - родопсин. В его состав входит белок опсин и ретинен. В колбочках содержится иодопсин, а также вещества, избирательно чувствительные к разным цветам светового спектра. Субмикроскопическое строение этих рецепторов показывает, что в наружных члениках рецепторов света и цвета содержится от 400 до 800 тончайших пластинок, расположенных друг над другом. От внутренних члеников отходят отростки, идущие к биполярным нейронам.
Рис. 2. Схема строения сетчатки
А I - первый нейрон (светочувствительные клетки); // - второй нейрон (биполярные клетки); /// - третий нейрон (ганглиозные клетки); 1 - слой пигментных клеток; 2 - палочки; 3- колбочки; 4 - наружная пограничная перепонка; 5 - тела светочувствительных клеток, образующие внешний зернистый слой; 6 - нейроны с аксонами, расположенными перпендикулярно ходу волокон биполярных клеток; 7 - тела биполярных клеток, образующие внутренний зернистый слой; 8 - тела ганглиозных клеток; 9 - волокна эфферентных нейронов; 10 - волокна ганглиозных клеток, образующие по выходе из глазного яблока зрительный нерв; Б - палочка; В - колбочка; 11 - наружный членик; 12 - внутренний членик; 13 - ядро; 14 - волокно.
В центральной части сетчатки каждая колбочка соединяется с биполярным нейроном. На периферии сетчатки с одним биполярным нейроном соединяется несколько колбочек. С каждым биполярным нейроном соединяется от 150 до 200 палочек. Биполярные нейроны соединяются с ганглиозными клетками (рис. 2), центральные отростки которых образуют зрительный нерв. Возбуждение от клеток сетчатки по зрительному нерву передается нейронам наружного коленчатого тела. Отростки нервных клеток коленчатого тела несут возбуждение в зрительные области коры больших полушарий (рис. 3).
Рис. 3. Схема зрительных путей на базальной поверхности мозга:
1 - верхняя четверть зрительного поли; 2- область пятна; 3- нижняя четверть зрительного поля; 4 - сетчатка со стороны носа; Б - сетчатка со стороны виска; б - зрительный нерв; 7 - перекрест зрительных нервон; 8 - желудочек; 9 - зрительный тракт; 10 - глазодвигательный нерв; 11 - ядро глазодвигательного нерва; 12 - латеральное коленчатое тело; 13 - медиальное коленчатое тело; 14 - верхнее двухолмие; 15 - зрительная кора; 16 - шпорная борозда; 17 - зрительная кора (по К. Прибраму, 1975).
Литература:
Дубовская Л.А. Глазные болезни. – М.: Изд. «Медицина», 1986.
Курепина М.М. и др. Анатомия человека. – М.: ВЛАДОС, 2002.
Привес М.Г. Лысенков Н.К. Бушкович В.И. Анатомия человека. Изд.5-е. – М.: Изд. «Медицина», 1985.
Сапин М.Р., Билич Г.Л. Анатомия человека. – М., 1989.
Фомин Н.А. Физиология человека. – М.: Просвещение, 1982
Зрение является каналом, посредством которого человек получает примерно 70% всех данных о мире, который его окружает. И возможно это только по той причине, что именно зрение человека представляет собой одну из самых сложных и поражающих воображение зрительных систем на нашей планете. Если бы не было зрения, все мы, скорее всего, просто жили бы в темноте.
Человеческий глаз обладает совершенным строением и обеспечивает зрение не только в цвете, но также в трёх измерениях и с высочайшей резкостью. Он обладает способностью моментально менять фокус на самые разные расстояния, осуществлять регуляцию объёма поступающего света, различать между собой огромное количество цветов и ещё большее количество оттенков, производить коррекцию сферических и хроматических аберраций и т.д. С мозгом глаз связывают шесть уровней сетчатки, в которых ещё перед тем, как информация будет отправлена в мозг, данные проходят через этап компрессии.
Но как же устроено наше с вами зрение? Как посредством усиления цвета, отражённого от предметов, мы трансформируем его в изображение? Если подумать об этом серьёзно, можно сделать вывод, что устройство зрительной системы человека до мельчайших подробностей «продумано» создавшей его Природой. Если же вы предпочитаете верить в то, что за создание человека ответственен Создатель или некая Высшая Сила, то эту заслугу можете приписать им. Но давайте не будем разбираться в , а продолжим разговор об устройстве зрения.
Строение глаза и его физиологию можно без обиняков назвать действительно идеальными. Подумайте сами: оба глаза находятся в костных впадинах черепа, которые защищают их от всевозможных повреждений, однако выступают из них они именно так, чтобы обеспечивался максимально широкий горизонтальный обзор.
Расстояние, на котором глаза находятся друг от друга, обеспечивает пространственную глубину. А сами глазные яблоки, как доподлинно известно, обладают шарообразной формой, благодаря чему способны вращаться в четырёх направлениях: влево, вправо, вверх и вниз. Но каждый из нас воспринимает всё это, как само собой разумеющееся - мало кому приходит в голову представить, что было бы, если бы наши глаза были квадратными или треугольными или их движение было бы хаотичным - это бы сделало зрение ограниченным, сумбурным и малоэффективным.
Итак, устройство глаза предельно сложно, но как раз это и делает возможным работу примерно четырёх десятков его различных составляющих. И даже если бы не было хоть одного из этих элементов, процесс зрения перестал бы осуществляться так, как ему следует осуществляться.
Чтобы убедиться в том, насколько сложно устроен глаз, предлагаем вам обратить своё внимание на рисунок ниже.
Давайте же поговорим о том, как реализуется на практике процесс зрительного восприятия, какие элементы зрительной системы в этом участвуют, и за что каждый из них отвечает.
По мере приближения света к глазу световые лучи сталкиваются с роговицей (иначе её называют роговой оболочкой). Прозрачность роговицы позволяет свету проходить сквозь неё во внутреннюю поверхность глаза. Прозрачность, кстати, является важнейшей характеристикой роговицы, и прозрачной она остаётся по причине того, что особый протеин, который в ней содержится, сдерживает развитие кровеносных сосудов - процесс, происходящий практически в каждой из тканей человеческого тела. В том случае если бы роговица прозрачной не была, остальные компоненты зрительной системы не имели бы никакого значения.
Помимо прочего, роговица не даёт попадать во внутренние полости глаза сору, пыли и каким-либо химическим элементам. А кривизна роговой оболочки позволяет ей преломлять свет и помогать хрусталику фокусировать световые лучи на сетчатке.
После того как свет прошёл сквозь роговицу, он проходит через маленькое отверстие, расположенное посередине радужки глаза. Радужка же представляет собой круглую диафрагму, которая находится перед хрусталиком сразу за роговицей. Радужка также является тем элементом, который придаёт глазу цвет, а цвет зависит от преобладающего в радужке пигмента. Центральное отверстие в радужке - это и есть знакомый каждому из нас зрачок. Размер этого отверстия имеет возможность изменяться, чтобы контролировать количество поступающего в глаз света.
Размер зрачка изменятся непосредственно радужкой, а обусловлено это её уникальнейшим строением, ведь состоит она из двух различных видов мышечных тканей (даже здесь есть мышцы!). Первая мышца является круговой сжимающей - она располагается в радужке кругообразно. Когда свет яркий, происходит её сокращение, вследствие чего зрачок сокращается, как бы втягиваясь мышцей внутрь. Вторая мышца является расширяющей - она расположена радиально, т.е. по радиусу радужки, что можно сравнить со спицами в колесе. При тёмном освещении происходит сокращение этой второй мышцы, и радужка раскрывает зрачок.
Многие до сих пор испытывают некоторые затруднения, когда пытаются объяснить, каким же всё-таки образом происходит формирование вышеназванных элементов зрительной системы человека, ведь в любой другой промежуточной форме, т.е. на каком-либо эволюционном этапе работать они просто не смогли бы, но человек видит с самого начала своего существования. Загадка…
Минуя названные выше этапы, свет начинает проходить через хрусталик, находящийся за радужкой. Хрусталик является оптическим элементом, имеющим форму выпуклого продолговатого шара. Хрусталик абсолютно гладок и прозрачен, в нём нет кровеносных сосудов, а сам он расположен в эластичном мешочке.
Проходя сквозь хрусталик, свет преломляется, после чего происходит его фокусировка на ямке сетчатки - самом чувствительном месте, содержащем максимальное количество фоторецепторов.
Важно заметить, что уникальное строение и состав обеспечивают роговице и хрусталику большую силу преломления, гарантирующую короткое фокусное расстояние. И как же удивительно, что такая сложная система вмещается всего в одном глазном яблоке (подумайте только, как бы мог выглядеть человек, если бы для фокусировки световых лучей, идущих от предметов, требовался бы, например, метр!).
Не менее интересно и то, что совместная преломляющая сила этих двух элементов (роговицы и хрусталика) находится в прекрасном соотношении с глазным яблоком, а это можно смело назвать ещё одним доказательством того, что зрительная система создана просто непревзойдённо, т.к. процесс фокусирования слишком сложен, чтобы говорить о нём, как о чём-то, что произошло лишь благодаря пошаговым мутациям - эволюционным стадиям.
Если же речь идёт о предметах расположенных близко к глазу (как правило, близким считается расстояние менее 6 метров), то здесь всё ещё любопытнее, ведь в этой ситуации преломление световых лучей оказывается ещё более сильным. Обеспечивается же это увеличением кривизны хрусталика. Хрусталик соединён посредством цилиарных поясков с ресничной мышцей, которая, сокращаясь, даёт хрусталику возможность принимать более выпуклую форму, тем самым увеличивая свою преломляющую силу.
И здесь снова нельзя не упомянуть о сложнейшем строении хрусталика: составляют его множество ниточек, которые состоят из соединённых друг с другом клеточек, а тонкие пояски связывают его с цилиарным телом. Фокусировка осуществляется под контролем головного мозга крайне быстро и на полном «автомате» — осуществить такой процесс осознанно для человека невозможно.
Результатом фокусировки становится сосредоточение изображения на сетчатке, представляющей собой многослойную ткань, чувствительную к свету, покрывающую заднюю часть глазного яблока. В сетчатке содержится примерно 137 000 000 фоторецепторов (для сравнения можно привести современные цифровые фотоаппараты, в которых подобных сенсорных элементов не более 10 000 000). Такое громадное количество фоторецепторов обусловлено тем, что расположены они крайне плотно - примерно 400 000 на 1 мм².
Здесь не будет лишним привести слова специалиста по микробиологии Алана Л. Гиллена, говорящего в своей книге «Тело по замыслу» о сетчатке глаза, как о шедевре инженерного проектирования. Он считает, что сетчатка является самым удивительным элементом глаза, сравнимым с фотоплёнкой. Светочувствительная сетчатка, расположенная на задней стороне глазного яблока, намного тоньше целлофана (её толщина составляет не более 0,2 мм) и гораздо чувствительнее, чем любая, созданная человеком фотоплёнка. Клетки этого уникального слоя способны обрабатывать до 10 миллиардов фотонов, в то время как самый чувствительный фотоаппарат способен обработать лишь несколько их тысяч. Но ещё удивительнее то, что человеческий глаз может улавливать единицы фотонов даже в темноте.
Всего сетчатку составляют 10 слоёв фоторецепторных клеток, 6 слоёв из которых являются слоями светочувствительных клеток. 2 вида фоторецепторов имеют особую форму, по причине чего их называют колбочками и палочками. Палочки крайне восприимчивы к свету и обеспечивают глазу чёрно-белое восприятие и ночное зрение. Колбочки, в свою очередь, не так восприимчивы к свету, но способны различать цвета - оптимальная работа колбочек отмечается в дневное время суток.
Благодаря работе фоторецепторов световые лучи трансформируются в комплексы электрических импульсов и посылаются в мозг на невероятно большой скорости, а сами эти импульсы за доли секунд преодолевают свыше миллиона нервных волокон.
Связь фоторецепторных клеток в сетчатке очень сложна. Колбочки и палочки никак напрямую с мозгом не связаны. Получив сигнал, они переадресовывают его биполярным клеткам, а те перенаправляют уже обработанные собою сигналы ганглиозным клеткам, более миллиона аксонов (нейритов, по которым передаются нервные импульсы) которых составляют единый зрительный нерв, по которому данные и поступают в мозг.
Два слоя промежуточных нейронов, до того как зрительные данные будут отправлены в мозг, способствуют параллельной обработке этой информации шестью уровнями восприятия, находящимися в сетчатке глаза. Необходимо это для того чтобы изображения распознавались как можно быстрее.
После того как обработанная зрительная информация поступает в мозг, он начинает её сортировку, обработку и анализ, а также формирует цельное изображение из отдельных данных. Конечно же, о работе человеческого мозга ещё много чего неизвестно, однако даже того, что научный мир может предоставить сегодня, вполне достаточно, чтобы поразиться.
При помощи двух глаз формируются две «картинки» мира, который окружает человека - по одной на каждую сетчатку. Обе «картинки» передаются в мозг, и в действительности человек видит два изображения в одно и то же время. Но как?
А дело вот в чём: точка сетчатки одного глаза точно соответствует точке сетчатки другого, а это говорит о том, чтоб оба изображения, попадая в мозг, могут накладываться друг на друга и сочетаться вместе для получения единого изображения. Информация, полученная фоторецепторами каждого из глаз, сходится в зрительной коре головного мозга, где и появляется единое изображение.
По причине того, что у двух глаз может быть разная проекция, могут наблюдаться и некоторые несоответствия, однако мозг сопоставляет и соединяет изображения таким образом, что человек никаких несоответствий не ощущает. Мало того - эти несоответствия могут быть использованы с целью получения чувства пространственной глубины.
Как известно, из-за преломления света зрительные образы, поступающие в мозг, изначально являются очень маленькими и перевёрнутыми, однако «на выходе» мы получаем то изображение, которое привыкли видеть.
Помимо этого в сетчатке изображение делится мозгом надвое по вертикали - через линию, которая проходит через ямку сетчатки. Левые части изображений, полученных обоими глазами, перенаправляются в , а правые части - в левое. Так, каждое из полушарий смотрящего человека получает данные только от одной части того, что он видит. И снова - «на выходе» мы получаем цельное изображение без каких бы то ни было следов соединения.
Разделение изображений и крайне сложные оптические пути делают так, что мозг видит отдельно каждым из своих полушарий с использованием каждого из глаз. Это позволяет ускорить обработку потока входящей информации, а также обеспечивает зрение одним глазом, если вдруг человек по какой-либо причине перестаёт видеть другим.
Можно заключить, что мозг в процессе обработки зрительной информации убирает «слепые» пятна, искажения из-за микродвижений глаз, морганий, угла зрения и т.п., предлагая своему хозяину адекватное целостное изображение наблюдаемого.
Ещё одним из важных элементов зрительной системы является . Умалять значение этого вопроса никак нельзя, т.к. чтобы вообще иметь возможность использовать зрение должным образом мы должны уметь поворачивать глаза, поднимать их, опускать, короче говоря - двигать глазами.
Всего можно выделить 6 внешних мышц, которые соединяются с внешней поверхностью глазного яблока. К этим мышцам относятся 4 прямые (нижняя, верхняя, боковая и средняя) и 2 косые (нижняя и верхняя).
В тот момент, когда какая-либо из мышц сокращается, мышца, являющаяся для неё противоположной, расслабляется - это обеспечивает ровное движение глаз (в противном случае все движения глазами осуществлялись бы рывками).
При повороте двух глаз автоматически изменяется движение всех 12 мышц (по 6 мышц на каждый глаз). И примечательно то, что процесс этот является непрерывным и очень хорошо скоординированным.
По словам знаменитого офтальмолога Питера Джени, контроль и координация связи органов и тканей с центральной нервной системой посредством нервов (это называется иннервацией) всех 12 глазных мышц представляет собой один из очень сложных процессов, происходящих в мозге. Если же добавить к этому точность перенаправления взора, плавность и ровность движений, скорость, с которой может вращаться глаз (а она составляет в сумме до 700° в секунду), и соединить всё это, мы получим на самом деле феноменальную по части исполнения подвижную глазную систему. А то, что человек имеет два глаза, делает её ещё более сложной - при синхронном движении глаз необходима одинаковая мускульная иннервация.
Мышцы, которые вращают глаза, отличны от мышц скелета, т.к. их составляет множество всевозможных волокон, а контролируются они ещё большим числом нейронов, иначе точность движений стала бы невозможной. Данные мышцы можно назвать уникальными ещё и потому, что они способны быстро сокращаться и практически не устают.
Учитывая то, что глаз - это один из наиболее важных органов человеческого организма, он нуждается в непрерывном уходе. Именно для этого как раз и предусмотрена, если так можно назвать, «интегрированная система очистки», которая состоит из бровей, век, ресниц и слёзных желёз.
При помощи слёзных желёз регулярно производится липкая жидкость, с медленной скоростью движущаяся вниз по внешней поверхности глазного яблока. Эта жидкость смывает различный сор (пыль и т.п.) с роговицы, после чего входит во внутренний слёзный канал и затем стекает по носовому каналу, выводясь из организма.
В слезах содержится очень сильное антибактериальное вещество, уничтожающее вирусы и бактерии. Веки выполняют функцию стеклоочистителей - они очищают и увлажняют глаза благодаря непроизвольному морганию с интервалом в 10-15 секунд. Вместе с веками работают ещё и ресницы, предотвращая попадание в глаз любого сора, грязи, микробов и т.п.
Если бы веки не выполняли свою функцию, глаза человека постепенно бы засохли и покрылись рубцами. Если бы не было слёзного протока, глаза бы постоянно заливались слёзной жидкостью. Если бы человек не моргал, в его глаза попадал бы мусор, и он мог бы даже ослепнуть. Вся «очистительная система» должна включать в себя работу всех элементов без исключения, в противном случае она просто перестала бы функционировать.
Глаза человека способны передавать немало информации в процессе его взаимодействия с другими людьми и окружающим миром. Глаза могут излучать любовь, гореть от гнева, отражать радость, страх или беспокойство, или усталости. Глаза показывают, куда смотрит человек, заинтересован он в чём-либо или же нет.
Например, когда люди закатывают глаза, беседуя с кем-то, это можно расценивать совершенно иначе, нежели обычный взгляд, направленный вверх. Большие глаза у детей вызывают у окружающих восторг и умиление. А состояние зрачков отражает то состояние сознания, в котором в данный момент времени находится человек. Глаза - это показатель жизни и смерти, если уж говорить в глобальном смысле. Наверное, именно по этой причине их называют «зеркалом» души.
В этом уроке мы с вами рассмотрели устройство зрительной системы человека. Естественно, мы упустили немало деталей (сама по себе эта тема очень объёмна и вместить её в рамки одного урока проблематично), но всё же постарались донести материал так, чтобы вы имели чёткое представление о том, КАК видит человек.
Вы не могли не заметить, что как сложность, так и возможности глаза позволяют этому органу многократно превосходить даже самые современные технологии и научные разработки. Глаз является наглядной демонстрацией сложности инженерии в огромном количестве нюансов.
Но знать об устройстве зрения - это, конечно же, хорошо и полезно, однако наиболее важно знать о том, как зрение можно восстанавливать. Дело в том, что и образ жизни человека, и условия, в которых он живёт, и некоторые другие факторы (стрессы, генетика, вредные привычки, заболевания и многое другое) - всё это нередко способствует тому, что с годами зрение может ухудшаться, т.е. зрительная система начинает давать сбои.
Но ухудшение зрения в большинстве случаев не является необратимым процессом - зная определённые методики, данный процесс можно повернуть вспять, и сделать зрение, если уж и не таким, как у младенца (хотя иногда возможно и это), то хорошим настолько, насколько вообще это возможно для каждого отдельно взятого человека. Поэтому следующий урок нашего курса по развитию зрения будет посвящён методам восстановления зрения.
Зрите в корень!
Если вы хотите проверить свои знания по теме данного урока, можете пройти небольшой тест, состоящий из нескольких вопросов. В каждом вопросе правильным может быть только 1 вариант. После выбора вами одного из вариантов, система автоматически переходит к следующему вопросу. На получаемые вами баллы влияет правильность ваших ответов и затраченное на прохождение время. Обратите внимание, что вопросы каждый раз разные, а варианты перемешиваются.
Запутанная схема, напоминающая устройство фотоаппарата, отображает строение глаза человека. Он представлен шарообразным парным органом зрения, с помощью которого мозг получает множество информации об окружающей среде. Человеческий глаз составляют три слоя: наружная оболочка глаза - склера и роговица, средний - сосудистая оболочка и хрусталик и внутренний - сетчатка. Анатомия черепа, где расположен зрительный орган человека, надежно защищает его от внешних повреждений, однако его структура очень уязвима к механическим, физическим и химическим воздействиям.
Структурная схема имеет наиболее сложное строение после головного мозга. Белочная оболочка представлена склерой, которая образует шарообразную форму. В ее состав входит белая фиброзная ткань. Это наружный слой. Склера соединяется с мышцами, которые обеспечивают движение глазных яблок. Спереди склеры расположена роговица, а сзади расположено прохождение зрительного нерва.
Анатомия среднего слоя представлена сосудистой оболочкой, которая включает в себя сосуды, расположенные в задней части глаз, радужную оболочку и циллиарное тело, состоящее из множества мельчайших волокон, образующих ресничный поясок. Его основная функция - поддержание хрусталика. В центре радужки находится зрачок. Его размер изменяется благодаря работе мышц, окружающих хрусталик. В зависимости от освещения зрачок может расширяться либо сужаться. Внутреннюю оболочку образует сетчатка, состоящая из фоторецепторов - палочек и колбочек.
Таблица характеризует строение и функции глаза с описанием важнейших структурных функций, которые приводят в действие все аппараты зрения, без которых человек не мог бы нормально видеть:
| Компоненты глаза | Функции | Оболочка |
| Роговица | Преломляет лучи света, компонент оптической системы | Наружная |
| Склера | Белочная оболочка глаза | |
| Защита от прохождения слишком яркого света, травм и повреждений | ||
| Поддержание внутриглазного давления | ||
| Радужка | Определяет цвет глаз человека | Сосудистая |
| Регуляция светового потока | ||
| Защита светочувствительных клеток | ||
| Циллиарное тело | Выработка внутриглазной жидкости | |
| Содержит мышечные волокна, изменяющие форму хрусталика | ||
| Хориоидея | Питание сетчатки | |
| Зрачок | Изменение размера в зависимости от уровня освещенности | Центр радужки |
| Обеспечивает возможность видеть вдалеке и вблизи. | ||
| Сетчатка | Отображение видимых предметов | Внутренняя |
| Состоит из фоторецепторов-палочек и колбочек | ||
| Хрусталик | Преломление лучей света | |
| Фокусировка на объекте | ||
| Стекловидное тело | Прозрачная гелеобразная масса | |
| Отделение хрусталика от глазного дна | ||
| Веки | Защитная от повреждений перегородка | Вокруг глазного яблока |
| Делятся на верхние и нижние | ||
| Во время смыкания происходит омывание глаза слезной жидкостью и механическое очищение поверхности от попавших частиц пыли и грязи |
Строение человеческого глаза отличается от всех биологических представителей Земли имеющимися белками глаз.
Система глаза. Схема устройства зрения у человека рассчитана на преломление и фокусировку света. При этом в задней глазной области появляется мельчайший световой образ видимого объекта, который далее передается в мозг в качестве нервных импульсов. Зрительный процесс имеет строгую последовательность. После попадания света в глаза, он проходит через роговицу. Преломляясь, лучи света сближаются друг с другом. Следующий регулирующий элемент зрительного описания - хрусталик. С его помощью происходит фиксация лучей света позади сетчатки, где расположены светочувствительные палочки и колбочки, они передают электрический поток в мозг по зрительному нерву.
Распознавание и построение информации происходит в зрительной коре, расположенной в затылочной части мозга. Полученная информация от правого и левого глаза смешивается, образуя единую картинку. Все изображения, получаемые сетчаткой, имеют перевернутый вид и далее корректируются мозгом.
Больше 80% всей информации, которую мы получаем от окружающей действительности, приходит по каналам зрительного восприятия: проще говоря, мы этот мир в основном видим. Остальные чувства вносят гораздо меньший вклад в дело познания, и, лишь лишившись зрения, человек может с удивлением обнаружить, какой богатый потенциал у него есть.
Мы настолько привыкли смотреть и видеть, что даже не задумываемся, как это происходит. Давайте полюбопытствуем и обнаружим, что механизмы зрения очень похожи на технику фотографии, а строение и функции глаза - один в один обыкновенная фотокамера.
Человеческий орган зрения имеет форму маленького шарика. Начнем изучать его анатомию снаружи и будем продвигаться к центру:
Схема строения глаза человека в разрезе приведена на рисунке. Здесь можно увидеть обозначения основных структур глаза:
Глаз - орган крайне хрупкий и ужасно важный, поэтому его нужно обильно питать и надежно защищать. Питание обеспечивает широкая капиллярная сеть, защиту - все окружающие структуры:
Глаза - необычайно деловые органы. Они все время двигаются, поворачиваются, сжимаются. Чтобы все это делать, требуется мощный мышечный аппарат , представленный шестью наружными глазодвигательными мышцами:
Внутреннее строение человека - результат работы самого искусного мастера на свете - природы. Некоторые механизмы и системы организма поражают воображение своей сложностью и филигранной точностью. А вот глаз работает достаточно просто
, люди с давних времен умеют делать нечто похожее:
Схематичное описание зрительного процесса представлено на картинке:
Сквозь зрачок в глаз попадают параллельные лучи света, которые собирает линза хрусталика. В норме они фокусируются прямо на поверхности сетчатки. В этом случае изображение получается четким, и можно говорить о хорошем зрении. Но так происходит только в том случае, если расстояние от хрусталика до сетчатки точно равно фокусному расстоянию линзы.
Но не все глаза одинаково круглые. Бывает, что тело органа вытянуто в длину и похоже на огурчик. При этом собранные хрусталиком лучи не доходят до сетчатки и фокусируются где-то в стекловидном теле. Из-за этого человек плохо видит отдаленные предметы, они кажутся размытыми. Называют такое состояние близорукостью, или, по-научному, миопией.
Бывает и наоборот. Если глаз немного сплющен спереди назад, то фокус хрусталика оказывается за сетчаткой. Это мешает четко различать близкие предметы и называется дальнозоркостью (гиперметропией).
При различных патологиях хрусталика, роговицы и других структур глаза может происходить изменение их формы, которое влечет за собой ошибки в работе оптической системы. Из-за неправильного построения светового пути лучи фокусируются не там и не так, как необходимо. Компенсировать и лечить подобные дефекты очень трудно. В медицине они объединяются под общим термином астигматизм.
Нарушения зрительной функции - проблема довольно распространенная. Она может быть диагностирована как у взрослого человека, так и у ребенка. Чем раньше патология обнаружена, тем больше шансов на успех в борьбе с ней.
Чтобы органы зрения были в порядке и работали как хорошая фотокамера, важно обеспечить им комфортные условия существования: обильное питание в виде богатой полезными веществами крови и качественную связь в виде широкой сети нейронов. Очень важно:
Человеческие глаза - мощная и необычайно точно устроенная система. Ее хорошая работа имеет большое значение для полноценной жизни, полной впечатлений и удовольствий.
Внимание, только СЕГОДНЯ!
