Из чего состоит глаз?
Как устроен орган зрения?
Глаз человека — парный, сложно устроенный орган, теснейшим образом связанный с мозгом. Важнейшие структуры глаза — его фоторецепторы, палочки и колбочки, которые преобразуют электромагнитные волны (свет) в нервный импульс, который по зрительному нерву передаёт изображение в мозг. Однако, чтобы фоторецепторы выполняли свои функции (чтобы в головном мозге возникало изображение), их требуется питать, защищать. Все эти функции берут на себя различные структуры глаза.
Глаз: общий план строения
Глаз состоит из глазного яблока и вспомогательного аппарата, к которому относятся веки, ресницы, слезные железы и мышцы, отвечающие за движение глазного яблока. Веки изнутри покрыты слизистой оболочкой, такая же оболочка (конъюнктива) есть и на поверхности глазного яблока. Зрительный нерв не является частью глаза, это следующее звено зрительного анализатора.
Строение глазного яблока: оболочки глаза
Глазное яблоко имеет шарообразную (но не идеальную) форму. Значительная часть его объёма — это жидкие или гелеобразные компоненты, находящиеся под давлением (внутриглазное давление), поэтому снаружи глазное яблоко покрыто несколькими оболочками. Помимо конъюнктивы, их три:
Строение глазного яблока: внутренние структуры
Непосредственно под роговицей находится передняя камера глаза, заполненная жидкостью — «водянистой влагой». Она соединена с задней камерой глаза отверстием в радужке — зрачком. В задней камере глаза на связках, отходящих от ресничного тела, подвешен прозрачный хрусталик — естественная двояковыпуклая линза нашей зрительной системы. В зависимости от того, насколько натянуты связки, хрусталик может быть растянут сильнее или слабее — меняется его кривизна. Таким образом наш взгляд фокусируется на более близких или далёких объектах. Изнутри к хрусталику прилегает стекловидное тело, занимающее большую часть объёма глаза. Стекловидное тело — это гелеобразное вещество, образованное белками и углеводами организма, в нём содержится лишь очень немного клеток. Стекловидное тело — одна из светопреломляющих структур глаза, но главная его роль — поддерживать форму глаза, создавая внутреннее давление (тургор).
Анатомия и строение глаза человека
Зрение является важнейшим и очень сложным механизмом для человека. Почти 90% информации воспринимают именно благодаря зрению. Зрительный анализатор состоит из трех частей: периферической, проводниковой, и центральной. Эти три составляющие способствуют восприятию и анализу световых раздражителей, в результате чего человек видит окружающий мир.
Анатомия глаза человека
В пространстве между глазным яблоком и костной тканью находится рыхлая соединительная ткань, значит, в параорбитальной области может образоваться синяк или отек. В этом же месте наблюдается наличие сосудов, которые питают глаз, и нервы, управляющие мышцами.
Из-за сообщения лимфатических и венозных сосудов глаза с сосудами головного мозга и появления гнойного воспалительного процесса, локализацией которого является окологлазная клетчатка, может распространиться в череп. Это грозит человеку летальным исходом.
Оболочки глазного яблока:
Основные функции глаза
Центральное
Периферическое
Определяется полем зрения, которое, в свою очередь, является видимым глазу пространством при фиксированном взгляде. С помощью периферического зрения человек ориентируется в пространстве.
Цветовое
Бинокулярное
Восприимчивость расположенных вокруг предметов одновременно обоими глазами. За эту способность отвечает корковый отдел анализатора. Восприятие обоими глазами одного предмета возможно при его попадании на одинаковые участки сетчатки.
Бинокулярное зрение сформировывается длительное время. Полное развитие происходит к 6-15 годам. Чтобы оно сформировалась, должны быть соблюдены некоторые условия:
Если к этому времени произошло нарушение каких-либо условий, зрение станет монокулярным, то есть, одним глазом.
Светоощущение
Внешнее строение глаза
Являются подвижными складками кожи, которые содержат мышечную ткань. Благодаря таким мышцам веки смыкаются и размыкаются, то есть человек моргает. Это необходимо для того, чтобы глаз равномерно увлажнялся, а при попадании из него удалялись инородные тела.
Слезный мешок и канал
Слезные каналы идут от слезных точек вертикальным образом, а затем изгибаются, после чего происходит их горизонтальное впадение в слезный мешочек.
Глазное яблоко
Зрачок
Это отверстие в радужке. Его размеры изменяются с учетом освещенности. Чем ярче освещение, тем сильней уменьшится зрачок.
Роговица
Является прозрачной оболочкой, которой покрыта передняя часть глаза. В роговице нет кровеносных сосудов. Она обладает большой преломляющей силой, граничит со склерой.
Склера
Представлена в виде непрозрачной внешней оболочки глазного яблока. К ней прикреплены глазодвигательные мышцы. В склере присутствуют нервные окончания и сосуды в небольшом количестве. Если есть патология соединительной ткани, склера становится голубого оттенка. При наличии у пациента болезни печени или с наступлением пожилого возраста склера становится желтой.
Внутреннее строение глаза
Стекловидное тело
Является прозрачной гелеобразной структурой. Ею заполнена полость глаза за хрусталиком. На стекловидное тело возложены функции:
Хрусталик
Относится к наиболее важным элементам зрительного аппарата. Благодаря хрусталику преломляются лучи, которые проектируются и фокусируются на сетчатке. Таким образом человек видит чёткую картинку. Если хрусталик становится мутным, острота зрения снижается. Также возможна полная потеря зрения.
Радужка
Является передним отделом сосудистого слоя глаза. Разделяет роговицу и хрусталик. В центре радужки расположен зрачок. Радужка играет роль анатомической диафрагмы, способствующей регулировке поступления света через зрачок, который способен менять свой диаметр.
Сетчатая оболочка
Зрительный нерв
Представлен в виде пучка нервных волокон. С их помощью передаются нервные импульсы, которые спровоцировало световое раздражение. Зрительный нерв состоит из трех оболочек: твердой, паутинной, мягкой. Между этими оболочками находится жидкость.
От чего портится зрение
Существуют некоторые факторы, которые оказывают негативное влияние на глаза и остроту зрения:
В клинике Элит плюс опытные врачи подберут оптимальный метод коррекции, учитывая все индивидуальные особенности зрительного аппарата пациента.
Что делать, если заметили ухудшение зрения?
Чтобы хорошее зрение было на протяжении всей жизни, необходимо регулярно посещать офтальмолога. В противном случае можно пропустить развитие серьезных патологий зрительного аппарата. Начальную стадию изменений в строении и функционировании глаз можно откорректировать с помощью безоперационных методов. Например, с помощью ортокератологии.
Если запустить офтальмологическую болезнь, можно полностью потерять зрение. Также не рекомендуется заниматься самолечением, так как это может усугубить ситуацию и вызвать развитие серьезных осложнений. Если вы заметили, что зрение стало ухудшаться, необходимо как можно раньше посетить офтальмолога.
В клинике ЭлитПлюс прием ведут высококвалифицированные и опытные специалисты, которые проведут бесплатную диагностику. На основании полученной информации выявляется причина ухудшения зрения, подбираются ночные лизны и назначается аппаратная корректировки зрения.
Полезное видео
Часто задаваемые вопросы
❓ Из каких частей состоит глаз?
✅ Глаз состоит из склеры, сетчатки, глазных мышц, слезных желез, век, слезных каналов, роговицы, зрачка, стекловидного тела, хрусталика, радужки, сетчатой оболочки, зрительных нервов.
❓ Какие изменения в строении глаза у людей с плохим зрением?
✅ Близорукость характеризуется увеличением глазного яблока. Оно удлиняется. При дальнозоркости глазное яблоко укорачивается. При кератоконусе роговица истончается, становится в форме конуса. При катаракте мутнеет хрусталик. При ретинопатии повреждаются сосуды клетчатки, она иссыхает.
❓ Куда можно записаться на диагностику зрения и подбор оптики?
✅ В клинике ЭлитПлюс предоставляется бесплатная диагностика, на основании которой квалифицированные и опытные специалисты назначат эффективное лечение ночными линзами и с использование аппаратного лечения.
❓ Можно ли без операции восстановить зрение?
✅ Да, можно. Самым эффективным методом является ортокератология. С помощью специальных ночных линз кривизна роговицы изменяется, пока человек спит. Утром ортолинзы снимают, и наслаждаются стопроцентным зрением на протяжении 1-2 суток.
Что соединяет глаз с мозгом
Строение и функции глаза.
Человек видит не глазами, а посредством глаз, откуда информация передается через зрительный нерв, хиазму, зрительные тракты в определенные области затылочных долей коры головного мозга, где формируется та картина внешнего мира, которую мы видим. Все эти органы и составляют наш зрительный анализатор или зрительную систему.
Бинокулярное зрение.
Наличие двух глаз позволяет сделать наше зрение стереоскопичным (то есть формировать трехмерное изображение). Правая сторона сетчатки каждого глаза передает через зрительный нерв «правую часть» изображения в правую сторону головного мозга, аналогично действует левая сторона сетчатки. Затем две части изображения — правую и левую — головной мозг соединяет воедино. Так как каждый глаз воспринимает «свою» картинку, при нарушении совместного движения правого и левого глаза может быть расстроено бинокулярное зрение. Попросту говоря, у вас начнет двоиться в глазах или вы будете одновременно видеть две совсем разные картинки.
Основные функции глаза.
Глаз можно назвать сложным оптическим прибором. Его основная задача — «передать» правильное изображение зрительному нерву.
Роговица — прозрачная оболочка, покрывающая переднюю часть глаза. В ней отсутствуют кровеносные сосуды, она имеет большую преломляющую силу. Входит в оптическую систему глаза. Роговица граничит с непрозрачной внешней оболочкой глаза — склерой.
Передняя камера глаза — это пространство между роговицей и радужкой. Она заполнена внутриглазной жидкостью.
Радужка — по форме похожа на круг с отверстием внутри (зрачком). Радужка состоит из мышц, при сокращении и расслаблении которых размеры зрачка меняются. Она входит в сосудистую оболочку глаза. Радужка отвечает за цвет глаз (если он голубой — значит, в ней мало пигментных клеток, если карий — много). Выполняет ту же функцию, что диафрагма в фотоаппарате, регулируя светопоток.
Зрачок — отверстие в радужке. Его размеры обычно зависят от уровня освещенности. Чем больше света, тем меньше зрачок.
Хрусталик — «естественная линза» глаза. Он прозрачен, эластичен — может менять свою форму, почти мгновенно «наводя фокус», за счет чего человек видит хорошо и вблизи, и вдали. Располагается в капсуле, удерживается ресничным пояском. Хрусталик, как и роговица, входит в оптическую систему глаза.
Стекловидное тело — гелеобразная прозрачная субстанция, расположенная в заднем отделе глаза. Стекловидное тело поддерживает форму глазного яблока, участвует во внутриглазном обмене веществ. Входит в оптическую систему глаза.
Сетчатка — состоит из фоторецепторов (они чувствительны к свету) и нервных клеток. Клетки-рецепторы, расположенные в сетчатке, делятся на два вида: колбочки и палочки. В этих клетках, вырабатывающих фермент родопсин, происходит преобразование энергии света (фотонов) в электрическую энергию нервной ткани, т.е. фотохимическая реакция.
Палочки обладают высокой светочувствительностью и позволяют видеть при плохом освещении, также они отвечают за периферическое зрение. Колбочки, наоборот, требуют для своей работы большего количества света, но именно они позволяют разглядеть мелкие детали (отвечают за центральное зрение), дают возможность различать цвета. Наибольшее скопление колбочек находится в центральной ямке (макуле), отвечающей за самую высокую остроту зрения. Сетчатка прилегает к сосудистой оболочке, но на многих участках неплотно. Именно здесь она и имеет тенденцию отслаиваться при различных заболеваниях сетчатки.
Склера — непрозрачная внешняя оболочка глазного яблока, переходящая в передней части глазного яблока в прозрачную роговицу. К склере крепятся 6 глазодвигательных мышц. В ней находится небольшое количество нервных окончаний и сосудов.
Сосудистая оболочка — выстилает задний отдел склеры, к ней прилегает сетчатка, с которой она тесно связана. Сосудистая оболочка ответственна за кровоснабжение внутриглазных структур. При заболеваниях сетчатки очень часто вовлекается в патологический процесс. В сосудистой оболочке нет нервных окончаний, поэтому при ее заболевании не возникают боли, обычно сигнализирующие о каких-либо неполадках.
Зрительный нерв — при помощи зрительного нерва сигналы от нервных окончаний передаются в головной мозг.
Нарушение зрения: пресбиопия, гиперметропия, миопия.
Пресбиопия — возрастная дальнозоркость.
Причины возникновения пресбиопии: Благодаря способности хрусталика изменять фокусное расстояние (аккомодации), человек способен различать предметы на разных расстояниях – как вблизи, так и вдали. С возрастом, хрусталик становится все более плотным и постепенно утрачивает свою эластичность, из-за чего снижается его способность увеличивать свою кривизну при рассмотрении близко расположенных от глаза предметов, способность глаза к аккомодации утрачивается. Кроме того, в результате процессов старения организма значительно ослабевают мышцы, удерживающие хрусталик. Это приводит к тому, что когда затылочные доли головного мозга, ответственные за зрение, посылают мышцам глаза сигнал, они уже не способны в достаточной степени изменять форму хрусталика, чтобы сфокусировать изображение близко расположенных предметов на сетчатку. В итоге человек видит предметы расплывчато и нечетко.
Симптомы пресбиопии:
Группы риска. К сожалению, пресбиопия (возрастная дальнозоркость) является заболеванием, которое рано или поздно касается абсолютно всех людей, даже тех, кто всю жизнь имел прекрасное зрение. Пресбиопия является необратимым состоянием и у всех скорость прогрессирования этого заболевания протекает по-разному. У людей с дальнозоркостью пресбиопия, как правило, начинается значительно раньше, чем у всех остальных.
— вид рефракции глаза, при котором изображение предмета фокусируется не на определенной области сетчатки, а в плоскости за ней. Такое состояние зрительной системы приводит к нечеткости изображения, которое воспринимает сетчатка.
Причины дальнозоркости. Причиной дальнозоркости может быть укороченное глазное яблоко, либо слабая преломляющая сила оптических сред глаза. Увеличив ее, можно добиться того, что лучи будут фокусироваться там, где они фокусируются при нормальном зрении. С возрастом, зрение особенно вблизи все больше ухудшается из-за уменьшения аккомодативной способности глаза вследствие возрастных изменений в хрусталике — снижается эластичность хрусталика, ослабевают мышцы, удерживающие его, и как следствие снижается зрение. Именно поэтому возрастная дальнозоркость(пресбиопия) наличествует практически у всех людей после 40–50 лет.
Степени дальнозоркости.
Врачи офтальмологи выделяют три степени гиперметропии:
Близорукость (миопия)
— заболевание, при котором человек плохо различает предметы, расположенные на дальнем расстоянии. При близорукости изображение приходится не на определенную область сетчатки, а расположено в плоскости перед ней. Поэтому оно воспринимается нами как нечеткое. Происходит это из-за несоответствия силы оптической системы глаза и его длины. Обычно при близорукости размер глазного яблока увеличен (осевая близорукость), хотя она может возникнуть и как результат чрезмерной силы преломляющего аппарата (рефракционная миопия). Чем больше несоответствие, тем сильнее близорукость.
Степени близорукости.
Врачи-офтальмологи разделяют миопию на:
Близорукие люди нуждаются в очках для дали, а многие и для близи: когда миопия превышает 6–8 и более диоптрий. Но очки, увы, не всегда корректируют зрение до высокого уровня, что связано с дистрофическими и др. изменениями в оболочках близорукого глаза. Близорукость может быть врожденной, а может появиться со временем, иногда начинает усиливаться —прогрессировать. При близорукости человек хорошо различает даже мелкие детали вблизи, но чем дальше расположен предмет, тем хуже он его видит. Задача любой коррекции близорукости — ослабить силу преломляющего аппарата глаза так, чтобы изображение пришлось на определенную область сетчатки (то есть вернулось «в норму»).
Ложная близорукость. Спазм аккомодации.
Цилиарное тело и цинновые связки отвечают за изменение эластичности хрусталика (принцип аккомодации)
Аккомодация (от лат. accomodatio — приспособление) — способность глаза к четкому видению на различных расстояниях. Она осуществляется при помощи согласованной работы трех элементов: ресничной (цилиарной) мышцы, ресничной связки и хрусталика.
Нормальное состояние глаза — это аккомодация вдаль, когда мышцы расслаблены. Для того, чтобы рассмотреть предмет вблизи, происходит сокращение ресничной (так называемой цилиарной) мышцы, расслабляются цинновы связки, в результате чего эластичный хрусталик увеличивает свою кривизну (становится выпуклым). Это приводит к возрастанию его оптической силы на 12–13 диоптрий, световые лучи сводятся в фокус на сетчатке и изображение становится четким. При отсутствии стимула к аккомодации ресничная мышца расслабляется, преломляющая сила глаза уменьшается, и он снова фокусируется на бесконечность. Происходит дезаккомодация (или аккомодация вдаль).
Аккомодация и возраст.
Одно из самых важных условий нормальной аккомодации — эластичность хрусталика. К сожалению, эластичность хрусталика меняется с возрастом. Самые высокие аккомодационные свойства у хрусталика — в детстве. С возрастом, эластичность хрусталика уменьшается и постепенно (обычно после 40–45 лет) снижается способность хорошо видеть вблизи, развивается так называемая пресбиопия — возрастная дальнозоркость. В большинстве случаев к 60–70 годам способность к аккомодации утрачивается полностью.
В сумеречное время аккомодация, обеспечивающая зрение вдаль, исчезает. Это обстоятельство является одной из причин плоховидения (некомфортного зрения) в вечернее и ночное время суток. Величина аккомодации в среднем равна 2,0 диоптрии, соответственно, в условиях низкой освещенности гиперметропия (дальнозоркость)уменьшается на 2,0 диоптрии, глаз без аномалии рефракции (эмметропический глаз) становится близоруким, аблизорукость увеличивается на 2,0 диоптрии.
Причины.
Основным стимулом для того, чтобы рефлекс аккомодации появился, является расфокусировка изображения на сетчатке в оптимальных условиях освещенности среды — световые лучи от близлежащего предмета фокусируются не на сетчатке (на сетчатке — рафокусировка), эта расфокусировка воспринятая мозгом, является импульсом к включению механизма аккомодации. Нервный импульс, проходя по глазодвигательному нерву, дает сигнал к сокращению ресничной мышцы. Мышца сокращается, натяжение цинновых связок уменьшается, в результате хрусталик изменяет свою кривизну. Вследствие этого, фокус изображения перемещается на сетчатку. Если взгляд будете переведен вдаль, то фокус изображения возвращается на сетчатку, сигнала о расфокусировке нет, нервного импульса нет, ресничная мышца расслабляется, натяжение цинновых связок усиливается, хрусталик, в итоге, уменьшает свою кривизну и вновь становится плоским.
Развитию спазма аккомодации способствует:
Показатели аккомодации.
Аккомодационную способность глаза выражают в диоптриях или линейных величинах.
Показатели аккомодации, полученные при исследовании каждого глаза в отдельности, называют абсолютными. А сразу обоих — относительными, т.к. выполняются при определенной конвергенци (сведении) зрительных осей.
Аккомодация тесно связана с конвергенцией. При одном и том же угле сходимости зрительных линий аккомодационные затраты у пациентов с различной (остротой зрения) не одинаковы. Так, например, у детей с некоррегированной гиперметропией (дальнозоркостью) средней и высокой степени может развиться аккомодационное сходящееся косоглазие.
Формы нарушения аккомодации.
Возрастное ослабление аккомодации (пресбиопия) — физиологическое явление, которое связано с возрастной эволюцией хрусталика, его уплотнением и постепенной потерей эластичных свойств. Лечение — подбор оптимальной коррекции для близи в соответствии с возрастом и исходной рефракцией.
Проявления спазма аккомодации.
Продолжительность этого состояния может длиться от нескольких месяцев до нескольких лет.
Профилактика и лечение.
Урок 1. Как устроено зрение человека
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 тайнах бытия, а продолжим разговор об устройстве зрения.
Огромное количество деталей
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.
Прохождение света
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 специалисты-эволюционисты 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…
Фокусировка
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.
Если же речь идёт о предметах расположенных близко к глазу, 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», т.е. неосознанно.
Значение «фотоплёнки»
Результатом фокусировки становится сосредоточение изображения на сетчатке, представляющей собой многослойную ткань, чувствительную к свету, покрывающую заднюю часть глазного яблока. В сетчатке содержится примерно 130 миллионов фоторецепторов (для сравнения можно привести современные цифровые фотоаппараты, в которых подобных сенсорных элементов не более 10 000 000) [Kumaramanickavel G., Denton M.J., Legge M., 2015]. 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 [Gillen A. L., 2001]. 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.
Восприятие мозга
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 правое полушарие, 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.
Движение глаз
Ещё одним из важных элементов зрительной системы является движение глаз. 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.
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.
Очистка глаз
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 как показатель состояния
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, говорить о тревоге 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.
Вместо заключения
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 получили общее 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, то хорошим настолько, насколько вообще это возможно для каждого отдельно взятого человека.
Проверьте свои знания
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 один 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.
Напоминаем, что для полноценной работы сайта вам необходимо включить cookies, javascript и iframe. Если вы ввидите это сообщение в течение долгого времени, значит настройки вашего браузера не позволяют нашему порталу полноценно работать.
Следующий урок посвящён методам восстановления зрения.