Функционирование органа зрения

Анализаторная система человека - это её сенсорный аппарат, к которому относятся органы зрения, слуха, обоняния, вкуса, осязания.

Все раздражители, которые воздействуют на организм человека, воспринимаются с помощью чувствительных нервных окончаний - рецепторов, заложенных как в специальных органах чувств (глаз, ухо, язык), так и в других (кожа, мышцы, внутренние органы и т.д.) Раздражение рецепторов вызывают возбуждения, которые в свою очередь, достигая коры головного мезга, создают ощущения: зрительные, звуковые, ощущения боли, холода и т.д.

Органами чувств, на которые приходится 80% восприятия, являются органы зрения.

Возможность физически видеть или определять какой-либо объект или явление, дает нам гораздо больше уверенности в их существовании. Этот анализатор дает возможность осуществлять визуальный анализ товара.

Но как происходит это таинство зрения? Каким образом мы способны воспринимать свет и окружающие предметы.

1. СТРОЕНИЕ ГЛАЗА

Глаз является сложным органом восприятия, который способен принимать лучи света и фокусировать их на светочувствительных рецепторах, содержащихся в сетчатке. Есть много частей глаза, которые играют важную роль либо непосредственно при выполнении этой функций, либо поддерживая ее (рис.1, 2, 3).

Рис. 1 - Вид глаза с отмеченными частями

Рис. 2 - Вид глаза снаружи с некоторыми из его наиболее важных частей

Рис. 3 - Слезообразование

Слезы производятся в слезной железе и протекают по поверхности глаза через веки, затем просачиваются в нос сквозь слезно-носовой канал. Поэтому нос затрудняет дыхание, когда человек много плачет.

Веко должно быть открытым и мускулы глаза должны разместить его таким образом, чтобы он располагался по одной линии с лучами света, которые проектируются от объекта рассматривания. Когда лучи света приближаются к глазу, сначала они сталкиваются с роговой оболочкой, которая омывается в необходимом количестве слезами слезной железы. Кривизна и природа роговицы позволяют фотонам света преломляться, как только они начинают концентрироваться в нашей области центрального зрения, которая называется пятном.

Затем свет проходит через внешнюю камеру, которая находится позади роговицы и перед радужной оболочкой и хрусталиком. Внешняя камера наполнена водяной жидкостью, которая называется водянистой влагой, что произошла от структур, расположенных поблизости, и разрешает свету проникать дальше в глаз.

От внешней камеры свет продолжает направляться через регулируемое отверстие в радужке, называемым зрачком, который позволяет глазу контролировать количество входящего света. Затем свет проникает в переднюю (внешнюю) поверхность хрусталика, где потом происходит преломление. Свет продолжает двигаться через хрусталик и выходит через обратную (заднюю) поверхность, снова преломляясь на своем пути к фокусированию на месте центрального зрения - ямка, которая содержит высокую плотность определенных клеток-фоторецепторов. Именно на этом важном этапе глаз должен сделать все необходимое, чтобы позволить всем фотонам света, отраженным от объекта рассматривания, сфокусироваться на предназначенном месте в сетчатке. Он выполняет это, активно изменяя кривизну хрусталика посредством действия цилиарного мускула.

Затем фотоны света направляются через гелеобразное стекловидное тело, которое в значительной степени поддерживает глазное яблоко, и направляется в сетчатку. После этого активизируются клетки фоторецептора в сетчатке, позволяя, в конечном счете, нервным импульсам посылаться вдоль оптического нерва к визуальной коре головного мозга, где они интерпретируются как «зрение».

2. ЗАЩИТНЫЙ МЕХАНИЗМ, ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ ОРГАНОВ ЗРЕНИЯ

Существует много компонентов, которые несут ответственность не только за защиту и оберегание глаза, но и обеспечивают его питательными веществами и физической поддержкой. Без наличия какого-либо из этих важных факторов, мы не смогли бы видеть так хорошо, как это происходит сейчас. Вот список одних из наиболее важных частей с кратким изложением того, что они делают для глаза.

Глазная впадина: состоит из пяти разных костей, которые срастаются: лобная кость, решетчатая кость, скуловая кость, челюстная кость, слезная кость, что обеспечивает костную защиту примерно 2/3 глазного яблока. Эти кости также обеспечивают надежную основу для происхождения сухожилий мышц, которые несут ответственность за движение глаза.

Веки: верхние и нижние, каждой из которых нужен нейромышечный контроль и рефлекторная деятельность для защиты глаза; защищают глаз от воздействия света, пыли, грязи, бактерий, т.д. Мигание или рефлекс роговицы обеспечивает быстрое закрытие глаза, как только роговица раздражается при попадании на нее инородного тела, к примеру, пыли или грязи. Ослепительный рефлекс обеспечивает быстрое закрытие век, когда глаз подвергается воздействию очень яркого света, таким образом, блокируя 99% света, проникающего в глаз. Рефлекс угрозы обеспечивает мгновенное закрытие век от разных движений, которые направляются к глазу. Стимулы для инициирования этих двух последних рефлексов происходят из сетчатки. Вдобавок к функции защиты, мигая, веки распространяют слезную оболочку вдоль передней поверхности глаза, что необходимо для роговицы.

Слезная оболочка и ее образование: включает три слоя, состоящих из масла, воды и слизистой жидкости; вырабатывается сальной железой век, слезной железой, клетками конъюнктивы. Слезная оболочка удерживает влагу, сохраняет гладкую поверхность на передней части глаза, облегчая проведение света, оберегает глаз от заражения и повреждения.

Склера: известна также как белок глаза. Это внешний защитный слой, покрытый конъюнктивой, которая вырабатывает и выделяет жидкость, увлажняющую и смазывающую глаз.

Сосудистая оболочка глаза: этот слой расположен между склерой и сетчаткой. Он обеспечивает циркуляцию крови к задней части глаза и к пигментированному эпителию сетчатки (ПЭС), расположенному прямо за ней и поглощающему свет. Таким образом, когда свет проникает сквозь сетчатку, слой, что расположен с задней стороны, поглощает его и предотвращает обратное отражение, тем самым, предотвращая искажение зрения.

Роговая оболочка глаза: эта специализированная соединяющая ткань находится в той же плоскости, что и склера, к которой она примыкает на корнеосклеральной точке соединения. Тем не менее, она находится там, где свет проникает в глаз. В роговице отсутствуют кровяные сосуды, то есть, она бессосудистая. Это одна из наиболее важных характеристик, которая разрешает ей оставаться четкой, чтобы пропускать свет в оставшуюся часть глаза. Роговица получает воду, кислород и питательные вещества от двух источников: с помощью слез, которые, выделяясь слезной железой, равномерно распределяются по роговице под действием век, и от водянистой влаги, присутствующей во внешней камере (смотрите ниже). Пока роговица защищает глаз, веки защищают ее. Нейромускулатурная система в теле обеспечивает роговицу наибольшей густотой чувствительных нервных волокон, чтобы они могли защищать ее от малейшего раздражения, которое может закончиться заражением. Один из последних рефлексов в предсмертном состоянии - это рефлекс роговицы, который проверяется прикосновением клочка ткани до роговицы глаза человека, находящегося без сознания. Позитивный рефлекс вызовет внезапную попытку закрыть веки, что можно увидеть с помощью движения мышц вокруг глаза.

Водянистая влага: это водянистая жидкость, которая производится цилиарным телом и выделяется во внешнюю камеру, расположенную прямо за роговицей и перед радужкой. Эта жидкость питает не только роговицу, но и хрусталик, и играет роль в образовании формы передней части глаза, занимая место в этой области. Водянистая жидкость вытекает во внешнюю камеру через каналы Шлемма.

Стекловидное тело: это толстое, прозрачное и гелеобразное вещество, наполняющее яблоко глаза и придающее ему форму и вид. Оно имеет способность сжиматься, а затем возвращаться к своей обычной форме, тем самым, позволяя глазному яблоку противостоять травмам без серьезных повреждений.

3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

Для того чтобы глаз функционировал должным образом, многие из его частей должны быть способными разрешать свету проходить через них, при этом, не разрушая и не искажая его. Другими словами, они должны быть светопроницаемыми.

Роговица защищает глаз от окружающей среды, но также она разрешает свету проникать в глаз на его пути к сетчатке. Прозрачность роговицы зависит от отсутствия в ней кровяных сосудов. Но клетки роговицы сами требуют воды, кислорода и питательных веществ для выживания, как любая другая часть тела. Они получает эти жизненно необходимые вещества от слез, которые покрывают переднюю, часть роговицы и от водянистой влаги, которая омывает заднюю часть. Повреждение роговицы заражением или травмой может привести к рубцеванию, вследствие чего может развиться слепота, поскольку свет более уже не будет проникать через нее в сетчатку. Самой распространенной причиной слепоты в мире является трахома - инфекция, которая повреждает роговицу.

Внешняя камера, которая с внешней стороны связана с роговицей, наполняется водянистой влагой, производимой из ресничного тела. Эта влага является чистой водяной жидкостью, которая не только разрешает свету проходить невредимым, но и поддерживает роговицу и хрусталик.

Радужка (радужная оболочка) - это протяженность пигментированной сосудистой оболочки глаза, которая придает ему цвет. Радужка контролирует количество света, поступающего далее к сетчатке. Она состоит из двух разных видов мышц, обе из которых контролируются нервными клетками, регулируя размер открытия, которое называются зрачком. Сфинктер зрачка (круговая суживающая мышца), который размещается вдоль края радужки, сокращается, чтобы закрывать отверстие в зрачке. Расширяющая мышца идет радиально через радужку, как спицы колеса, и когда она сокращается, то зрачок открывается. Радужная оболочка очень важна для контролирования количества света, которое проникает в глаз в определенный период. Тот человек, который вследствие болезни глаз, называемой экземой, испытал на себе мучение из-за расширения зрачков, и ему, поэтому приходилось выходить на свет, может полностью оценить данный факт.

Рецепторы глаза обеспечивают восприятие и световой энергии преобразование ее в энергию нервного импульса. Колбочки активны при интенсивном освещении и воспринимают цвет. Выделяют три типа колбочек: воспринимающие красный, синий или зеленый цвет. Совместная работа разных колбочек обеспечивает видение всего разнообразия цветов и их оттенков. Палочки являются рецепторами сумеречного зрения, они активны при низкой освещенности и воспринимают свет.

Хрусталик расположен непосредственно за радужкой и помещен в специальный мешочек. Он удерживается на месте с помощью поддерживающих связок, присоединенных к цилиарному телу и называемых поясками. Хрусталик состоит из протеинов, которые позволяют ему оставаться прозрачным и светопроницаемым для передачи света в сетчатку. Как и роговица, хрусталик не содержит сосудов и, таким образом, зависит от водянистой влаги для получения воды, кислорода, питательных веществ. Образование катаракты может произойти вследствие травмы или изнашивания хрусталика, причиняя обесцвечивание и жесткость, что является помехой для нормального зрения. Как и роговица, хрусталик состоит из сложной сети тканей, построенных из разных макромолекул, которые зависят от генетического кода в ДНК.

Стекловидное тело является светлой, гелеобразной субстанцией, которая заполняет большую часть яблока глаза и придает ему форму и вид. Тело может производить материал с нужными качествами и размещать его в органе, которому он нужен. Те же вопросы к макроэволюции, которые касались макромолекулярного развития роговицы и хрусталика, как упоминалось выше, относятся и к стекловидному телу, причем необходимо помнить, что все три ткани, имея различную физическую природу, находятся в правильных положениях, что позволяет человеку видеть.

4. ФОКУСИРОВАНИЕ

Человеческий глаз способен к высокой визуальной резкости. Это выражено в угловой разрешающей способности, т.е. в том, сколько градусов из 360 в визуальном поле может ясно сфокусировать глаз? Человеческий глаз может разрешать одну дуговую минуту, которая представляет 1/60 градуса.

Некоторые хищные птицы могут обеспечивать разрешение до 20 дуговых секунд, что предоставляет им большую визуальную резкость, чем наша.

Кроме случаев перпендикулярного прохождения, лучи света изгибаются или преломляются, когда они проходят сквозь вещества разной плотности такие, как воздух или вода. Поэтому свет, помимо света, который проходит непосредственно через центр роговицы и хрусталика, будет преломляться в направлении главного фокуса на некотором расстоянии за ними (фокусное расстояние). Это расстояние будет зависеть от совместной силы роговой оболочки и хрусталика, направленной на преломление света и непосредственно связанной с их кривизной.

Для понимания того, как и почему глаз должен фокусировать свет, чтобы мы четко видели, важно знать, что все лучи света, проникающие в глаз от источника на расстоянии более 20 футов (609,6 см), перемещаются параллельно друг к другу. Чтобы глаз мог иметь центральное зрение, роговая оболочка и линза должны быть способными преломлять эти лучи таким образом, чтобы все они сводились на ямке и пятне. (Рис. 4)

Рис. 4 - Фокусирование глаза на объектах, расположенных на расстоянии более 20 футов (609,6 см)

Заметьте, насколько параллельны лучи света друг к другу при их приближении к глазу. Роговица и хрусталик работают вместе, чтобы преломлять свет к фокальной точке на сетчатке, которая совпадает с размещением ямки и пятна, окружающих ее.

Преломляющая сила хрусталика измеряется в диоптриях. Преломляющая сила роговой оболочки - примерно 43 диоптрия, а преломляющая мощность хрусталика в состоянии спокойствия при рассматривании объекта, находящегося на расстоянии более 20 футов, составляет примерно 15 диоптрий. Совместная преломляющая мощность роговицы и хрусталика отлично соотносится с размером глазного яблока.

Люди, испытывающие близорукость (миопию), имеют затруднения четкостью зрения, поскольку их глазное яблоко слишком длинное и роговая оболочка с линзой фокусируют свет от объекта перед сетчаткой. Это позволяет свету продолжать проходить через фокусную точку и распределятся на сетчатке, что приводит к расплывчатому зрению. Эту проблему можно разрешить с помощью очков или линз.

Рассмотрим, что происходит, когда глаз пробует фокусироваться на чем-то, расположенном близко. По определению свет, который проникает в глаз от объекта, расположенного на расстоянии менее 20 футов, не проникает параллельно, а является расходящимся. (Рис.5). Таким образом, чтобы быть способным фокусироваться на объекте, который находится близко от наших глаз, роговица и хрусталик каким-то образом должны быть способными преломлять свет сильнее, чем они могут сделать это в состоянии покоя.

Рис. 5 - Фокусирование глаза на объектах, расположенных на расстоянии менее 20 футов

глаз строение веко склера

Заметьте, что лучи света, проникающие в глаз, не параллельные, а расходящиеся. Поскольку преломляющая мощность роговицы фиксирована, то хрусталик должен регулировать все необходимое, чтобы фокусироваться на близких объектах.

По мере того, как люди стареют, около 40 лет у них развивается состояние, которое называется пресбиопией (старческая дальнозоркость), когда у них появляются затруднения с фокусировкой на близко расположенных объектах, поскольку хрусталик становится жестким и теряет свою эластичность. Поэтому часто можно увидеть пожилых людей, которые держат предметы на расстоянии от глаз, чтобы сфокусироваться на них. Вы также можете заметить, что они носят бифокальные очки или очки для чтения, с помощью которых они могут спокойно читать.

ВЫВОД