Сформулируйте последовательность прохождения света через глаз. Зрительный анализатор. Строение глаза человека

Зрение - это биологический процесс, обусловливающий восприятие формы, размеров, цвета предметов, окружающих нас, ориентировку среди них. Оно возможно благодаря функции зрительного анализатора, в состав которого входит воспринимающий аппарат - глаз.

Функция зрения не только в восприятии световых лучей. Им мы пользуемся для оценки расстояния, объемности предметов, наглядного восприятия окружающей действительности.

Глаз человека — фото

В настоящее время из всех органов чувств у человека наибольшая нагрузка падает на органы зрения. Это обусловлено чтением, письмом, просмотром телепередач и других видов получения информации и работы.

Строение глаза человека

Орган зрения состоит из глазного яблока и вспомогательного аппарата, расположенных в глазнице - углублении костей лицевого черепа.

Строение глазного яблока

Глазное яблоко имеет вид шаровидного тела и состоит из трех оболочек:

• Наружной - фиброзной;
• средней - сосудистой;
• внутренней - сетчатой.

Наружная фиброзная оболочка в заднем отделе образует белочную, или склеру, а спереди она переходит в проницаемую для света роговицу.

Средняя сосудистая оболочка называется так из-за того, что богата сосудами. Расположена под склерой. Передняя часть этой оболочки образует радужку , или радужную оболочку. Так ее называют из-за окраски (цвета радуги). В радужной оболочке находится зрачок - круглое отверстие, которое способно изменять величину в зависимости от интенсивности освещения посредством врожденного рефлекса. Для этого в радужке имеются мышцы, суживающие и расширяющие зрачок.

Радужка выполняет роль диафрагмы, регулирующей количество поступающего света на светочувствительный аппарат, и предохраняет его от разрушений, осуществляя привыкание органа зрения к интенсивности света и темноты. Сосудистая оболочка образует жидкость - влагу камер глаза.

Внутренняя сетчатая оболочка, или сетчатка - прилегает сзади к средней (сосудистой) оболочке. Состоит из двух листков: наружного и внутреннего. Наружный листок содержит пигмент, внутренний - светочувствительные элементы.

Сетчатая оболочка выстилает дно глаза. Если смотреть на нее со стороны зрачка, то на дне видно беловатое круглое пятно. Это место выхода зрительного нерва. Здесь нет светочувствительных элементов и поэтому не воспринимаются световые лучи, оно называется слепым пятном . Сбоку от него находится желтое пятно (макула) . Это место наибольшей остроты зрения.

Во внутреннем слое сетчатой оболочки расположены светочувствительные элементы - зрительные клетки. Их концы имеют вид палочек и колбочек. Палочки содержат зрительный пигмент - родопсин, колбочки - йодопсин. Палочки воспринимают свет в условиях сумеречного освещения, а колбочки - цвета при достаточно ярком освещении.

Последовательность прохождения света через глаз

Рассмотрим ход световых лучей через ту часть глаза, которая составляет его оптический аппарат. Вначале свет проходит через роговицу, водянистую влагу передней камеры глаза (между роговицей и зрачком), зрачок, хрусталик (в виде двояковыпуклой линзы), стекловидное тело (густой консистенции прозрачная среда) и, наконец, попадает на сетчатку.

В случаях, когда световые лучи, пройдя через оптические среды глаза, фокусируются не на сетчатке, то развиваются аномалии зрения:

• Если впереди нее - близорукость;
• если позади - дальнозоркость.

Для выравнивания близорукости используют двояковогнутые, а дальнозоркости - двояковыпуклые стекла очков.

Как уже отмечалось, в сетчатке расположены палочки и колбочки. При попадании на них свет вызывает раздражение: возникают сложные фотохимические, электрические, ионные и ферментативные процессы, которые обусловливают нервное возбуждение - сигнал. Он поступает по зрительному нерву в подкорковые (четверохолмие, зрительный бугор и др.) центры зрения. Потом направляется в кору затылочных долей мозга, где воспринимается в виде зрительного ощущения.

Весь комплекс нервной системы, включающий рецепторы света, зрительные нервы, центры зрения в головном мозге, составляет зрительный анализатор.

Строение вспомогательного аппарата глаза

Помимо глазного яблока к глазу относится и вспомогательный аппарат. Он состоит из век, шести мышц, двигающих глазное яблоко. Заднюю поверхность век покрывает оболочка - конъюнктива, которая частично переходит на глазное яблоко. Кроме того, к вспомогательным органам глаза относится слезный аппарат. Он состоит из слезной железы, слезных канальцев, мешка и носослезного протока.

Слезная железа выделяет секрет - слезы, содержащие лизоцим, губительно действующий на микроорганизмы. Она расположена в ямке лобной кости. Ее 5-12 канальцев открываются в щель между конъюнктивой и глазным яблоком в наружном углу глаза. Увлажнив поверхность глазного яблока, слезы оттекают к внутреннему углу глаза (к носу). Здесь они собираются в отверстия слезных канальцев, по которым попадают в слезный мешок, также расположенный у внутреннего угла глаза.

Из мешка по носослезному протоку слезы направляются в полость носа, под нижнюю раковину (поэтому порой можно заметить, как во время плача слезы текут из носа).

Гигиена зрения

Знание путей оттока слез из мест образования - слезных желез - позволяет правильно выполнять такой гигиенический навык, как - «протирание» глаз. При этом движение рук с чистой салфеткой (желательно стерильной) нужно направлять от наружного угла глаза к внутреннему, «протирать глаза в сторону носа», в сторону естественного тока слез, а не против него, способствуя, таким образом, удалению инородного тела (пыли), попавшего на поверхность глазного яблока.

Орган зрения нужно оберегать от попаданий инородных тел, повреждений. При работе, где образуются частицы, осколки материалов, стружка, следует пользоваться защитными очками.

При ухудшении зрения не медлить и обращаться к врачу-окулисту, выполнять его рекомендации, чтобы избежать дальнейшего развития болезни. Интенсивность освещения рабочего места должна зависеть от вида выполняемой работы: чем более тонкие движения выполняются, тем интенсивнее должно быть освещение. Оно не должно быть ни ярким, ни слабым, а ровно таким, которое требует наименьшего напряжения зрения и способствует эффективной работе.

Как поддерживать остроту зрения

Разработаны нормативы освещения в зависимости от назначения помещения, от рода деятельности. Количество света определяют с помощью специального прибора - люксметра. Контроль правильности освещения осуществляет медико-санитарная служба и администрация учреждений и предприятий.

Следует помнить, что особенно способствует ухудшению остроты зрения яркий свет. Поэтому нужно избегать смотреть без светозащитных очков в сторону источников яркого света как искусственных, так и естественных.

Для предотвращения ухудшения зрения в связи с высокой нагрузкой на глаза нужно выполнять определенные правила:

• При чтении и письме необходимо равномерное достаточное освещение, от которого не развивается утомление;
• расстояние от глаз до предмета чтения, письма или мелких предметов, с которыми вы заняты, должно быть около 30-35см;
• предметы, с которыми вы работаете, нужно размещать удобно для глаз;
• телепередачи смотреть не ближе 1,5 метра от экрана. При этом обязательно нужно подсвечивание помещения за счет скрытого источника света.

Немаловажное значение для поддержания нормального зрения имеет витаминизированное питание вообще и особенно витамин А, которого много в животных продуктах, в моркови, тыкве.

Размеренный образ жизни, включающий в себя правильное чередование режима труда и отдыха, питания, исключающий вредные привычки, в том числе курение и употребление алкогольных напитков, в немалой степени способствует сохранению зрения и здоровья вообще.

Гигиенические требования к сохранению органа зрения настолько обширны и разнообразны, что приведенными выше нельзя ограничиваться. Они могут меняться в зависимости от трудовой деятельности, их следует выяснить у врача и выполнять.

Глаз является единственным органом человека, имеющим оптически прозрачные ткани, которые называются иначе оптическими средами глаза. Именно благодаря им лучи света проходят в глаз и человек получает возможность видеть. Попробуем в самом примитивном виде разобрать строение оптического аппарата органа зрения.

Глаз имеет шаровидную форму. Он окружен белочной и роговой оболочками. Белочная оболочка состоит из плотных, пучков переплетающихся волокон, она белого цвета и непрозрачна. В передней части глазного яблока в белочную оболочку «вставлена» примерно так же, как часовое стекло в оправу, роговая оболочка. Она имеет сферическую форму и, что самое важное, совершенно прозрачна. Лучи света, падающие на глаз, прежде всего проходят через роговую оболочку, которая сильно преломляет их.

После роговой оболочки световой луч проходит через переднюю камеру глаза - пространство, заполненное бесцветной прозрачной жидкостью. Глубина ее в среднем 3 миллиметра. Задней стенкой передней камеры является радужная оболочка, придающая цвет глазу, в центре ее находится круглое отверстие - зрачок. При осмотре глаза он нам кажется черным. Благодаря мышцам, заложенным в радужной оболочке, зрачок может изменять свою ширину: сужаться на свету и расширяться в темноте. Это как бы диафрагма фотоаппарата, которая автоматически ограждает глаз от поступления большого количества света при ярком освещении и, наоборот, при пониженном освещении, расширяясь, помогает глазу улавливать даже слабые световые лучи. После прохождения через зрачок луч света попадает на своеобразное образование, которое называется хрусталиком. Его легко себе представить - это чечевицеобразное тело, напоминающее обычную лупу. Свет может свободно проходить через хрусталик, но при этом он преломляется так же, как по законам физики преломляется световой луч, проходящий через призму, т. е. отклоняется к основанию.

Мы можем себе представить хрусталик, как две призмы, сложенные основаниями. Хрусталик обладает еще одной чрезвычайно интересной особенностью: может изменять свою кривизну. По краю хрусталика прикрепляются тонкие нити, называемые цинновыми связками, которые другим своим концом сращены с ресничной мышцей, находящейся за корнем радужной оболочки. Хрусталик стремится принять шарообразную форму, но этому мешают натянутые связки. При сокращении ресничной мышцы связки расслабляются, и хрусталик становится более выпуклым. Изменение кривизны хрусталика не остается бесследным для зрения, так как лучи света в связи с этим изменяют степень преломления. Это свойство хрусталика изменять свою кривизну, как мы увидим ниже, имеет очень большое значение для зрительного акта.

После хрусталика свет проходит через стекловидное тело, заполняющее всю полость глазного яблока. Стекловидное тело состоит из тонких волокон, между которыми находится бесцветная прозрачная жидкость, обладающая большой вязкостью; эта жидкость напоминает расплавленное стекло. Отсюда и произошло его название - стекловидное тело.

Лучи света, пройдя через роговую оболочку, переднюю камеру, хрусталик и стекловидное тело, попадают на чувствительную к свету сетчатую оболочку (сетчатка), которая наиболее сложно устроена из всех оболочек глаза. В наружной части сетчатки имеется слой клеток, которые под микроскопом имеют вид палочек и колбочек. В центральной части сетчатки сосредоточены преимущественно колбочки, которые играют основную роль в процессе наиболее ясного, отчетливого зрения и цветового ощущения. Дальше от центра сетчатки начинают появляться палочки, количество которых увеличивается к периферическим участкам сетчатки. Колбочек же, наоборот, чем дальше от центра, тем становится меньше. Ученые подсчитали, что в сетчатке человека находится 7 миллионов колбочек и 130 миллионов палочек. В отличие от колбочек, которые действуют на свету, палочки начинают «работать» при пониженном освещении и в темноте. Палочки очень чувствительны даже к небольшому количеству света и поэтому дают возможность человеку ориентироваться в темноте.

Как же происходит процесс зрения? Лучи света, попадая на сетчатку, вызывают сложный фотохимический процесс, в результате которого происходит раздражение палочек и колбочек. Это раздражение передается по сетчатке на слой нервных волокон, из которых составляется зрительный нерв. Зрительный нерв через специальное отверстие проходит в полость черепа. Здесь зрительные волокна проделывают длинный и сложный путь и в конечном итоге заканчиваются в затылочной части коры головного мозга. Эта область является высшим зрительным центром, в котором и воссоздается зрительный образ, точно соответствующий рассматриваемому предмету.

Оборудование: разборная модель глаза, таблица «Зрительный анализатор», объемные предметы, репродукции картин. Раздаточный материал на парты: рисунки «Строение глаза», карточки для закрепления по данной теме.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Проверка знаний учащихся

1. Термины (на доске): органы чувств; анализатор; строение анализатора; виды анализаторов; рецепторы; нервные пути; мозговой центр; модальность; зоны коры большого мозга; галлюцинации; иллюзии.

2. Дополнительная информация по домашнему заданию (сообщения учащихся):

– впервые термин «анализатор» мы встречаем в работах И.М. Сеченова;
– на 1 см кожи от 250 до 400 чувствительных окончаний, на поверхности тела их до 8 млн;
– на внутренних органах располагается около 1 млрд рецепторов;
– И.М. Сеченов и И.П. Павлов считали, что деятельность анализатора сводится к анализу воздействий на организм внешней и внутренней среды.

III. изучение нового материала

(Сообщение темы урока, цели, задачи и мотивации учебной деятельности учащихся.)

1. Значение зрения

Каково значение зрения? Давайте вместе ответим на этот вопрос.

Да, действительно, орган зрения является одним из важнейших органов чувств. Окружающий нас мир мы воспринимаем и познаем прежде всего с помощью зрения. Так мы получаем представление о форме, размерах предмета, его окраске, вовремя замечаем опасность, любуемся красотой природы.

Благодаря зрению перед нами открываются голубое небо, молодая весенняя листва, яркие краски цветов и порхающие над ними бабочки, золотая нива полей. Чудесны осенние краски. Мы можем долго любоваться звездным небом. Окружающий нас мир прекрасен и удивителен, любуйтесь этой красотой и берегите ее.

Трудно переоценить роль зрения в жизни человека. Тысячелетний опыт человечества передается из поколения в поколение через книги, картины, скульптуры, памятники архитектуры, которые мы воспринимаем с помощью зрения.

Итак, орган зрения нам жизненно необходим, с помощью него человек получает 95% информации.

2. Положение глаза

Рассмотрите рисунок в учебнике и установите, отростки каких костей участвуют в образовании глазницы. (Лобной, скуловой, верхнечелюстной. )

Какова роль глазниц?

А что помогает поворачивать глазное яблоко в разные стороны?

Опыт № 1. Опыт проводят учащиеся, сидящие за одной партой. Одному надо проследить за движением ручки на расстоянии 20 см от глаза. Второй перемещает ручку вверх–вниз, вправо–влево, описывает ей окружность.

Сколько же мышц приводит в движение глазное яблоко? (Не менее 4, всего же их – 6: четыре прямые и две косые. Благодаря сокращению этих мышц глазное яблоко может поворачиваться в глазнице. )

3. Защитные приспособления глаза

Опыт № 2. Пронаблюдайте за миганием век соседа и ответьте на вопрос: какую функцию выполняют веки? (Защита от световых раздражений, защита глаз от попадания посторонних частиц .)

Брови задерживают стекающий со лба пот.

Слезы оказывают смазывающее и дезинфицирующее действие на глазное яблоко. Слезные железы – своеобразная «фабрика слез» – открываются под верхним веком 10–12 протоками. Слезная жидкость на 99% состоит из воды и лишь 1% приходится на соль. Это прекрасный очиститель глазного яблока. Установлена и другая функция слез – с ними выводятся из организма опасные яды (токсины), которые вырабатываются в момент стресса. В 1909 г. томский ученый П.Н. Лащенков открыл в слезной жидкости особое вещество лизоцим, способное убивать многие микробы.

Статья опубликована при поддержке компании "Замки-Сервис". Компания предлагает Вам услуги мастера по ремонту дверей и замков, взлому дверей, вскрытию и замене замков, замене личинок , установке задвижек и замков в металлическую дверь, а также обивка дверей дерматином и реставрация дверей. Большой выбор замков для входных и бронированных дверей от лучших производителей. Гарантия качества и Вашей безопасности, выезд мастера в течение часа в Москве. Узнать подробнее о компании, предоставляемых услугах, цены и контакты Вы сможете на сайте, который располагается по адресу: http://www.zamki-c.ru/.

4. Строение зрительного анализатора

Мы видим только при наличии света. Последовательность прохождения лучей через прозрачную среду глаза такова:

луч света → роговица → передняя камера глаза → зрачок → задняя камера глаза → хрусталик → стекловидное тело → сетчатка.

Изображение на сетчатке получается уменьшенным и перевернутым. Однако мы видим предметы в естественном виде. Это объясняется жизненным опытом человека, а также взаимодействием сигналов, поступающих от всех органов чувств.

Зрительный анализатор имеет следующее строение:

1-е звено – рецепторы (палочки и колбочки на сетчатке глаза);
2-е звено – зрительный нерв;
3-е звено – мозговой центр (затылочная доля большого мозга).

Глаз – самонастраивающийся прибор, он позволяет видеть близкие и удаленные предметы. Еще Гельмгольц считал, что моделью глаза является фотокамера, объектив – это прозрачные преломляющие среды глаза. Глаз связан с мозгом через зрительный нерв. Зрение – это корковый процесс, и он зависит от качества информации, поступающей от глаза в центры мозга.

Информация от левой части полей зрения от обоих глаз передается в правое полушарие, а от правой части полей зрения обоих глаз – в левое.

Если изображение от правого и левого глаза попадает в соответствующие мозговые центры, то они создают единое объемное изображение. Бинокулярное зрение – зрение двумя глазами – позволяет воспринимать объемное изображение и помогает определять расстояние до предмета.

Таблица. Строение глаза

5. Выводы

1. Свет человек воспринимает с помощью органа зрения.

2. Световые лучи преломляются в оптической системе глаза. На сетчатке формируется уменьшенное обратное изображение.

3. Зрительный анализатор включает:

– рецепторы (палочки и колбочки);
– нервные пути (зрительный нерв);
– мозговой центр (затылочная зона коры большого мозга).

IV. Закрепление. Работа с раздаточным материалом

Задание 1. Установите соответствие.

1. Хрусталик. 2. Сетчатка. 3. Рецептор. 4. Зрачок. 5. Стекловидное тело. 6. Зрительный нерв. 7. Белочная оболочка и роговица. 8. Свет. 9. Сосудистая оболочка. 10. Зрительная зона коры большого мозга. 11. Желтое пятно. 12. Слепое пятно.

A. Три части зрительного анализатора.
Б. Заполняет внутреннюю часть глаза.
B. Скопление колбочек в центре сетчатки.
Г. Меняет кривизну.
Д. Осуществляет различные зрительные раздражения.
Е. Защитные оболочки глаза.
Ж. Место выхода зрительного нерва.
З. Место формирования изображения.
И. Отверстие в радужке.
К. Черный питающий слой глазного яблока.

(Ответ: А – 3, 6, 10; Б – 5; В – 11; Г – 1; Д – 8; Е – 7; Ж –12; З – 2; И – 4; К – 9.)

Задание 2. Ответьте на вопросы.

Как вы понимаете выражение «Глаз смотрит, а мозг видит»? (В глазу происходит только возбуждение рецепторов в определенном сочетании, а воспринимаем мы изображение тогда, когда нервные импульсы достигнут зоны коры большого мозга. )

Глаза не чувствуют ни жары, ни холода. Почему? (В роговице нет рецепторов тепла и холода. )

Двое учащихся поспорили: один утверждал, что глаза сильнее утомляются при рассматривании мелких предметов, расположенных близко, а другой – удаленных предметов. Кто из них прав? (Глаза утомляются сильнее при рассматривании предметов, расположенных близко, так как при этом сильно напрягаются мышцы, обеспечивающие работу (увеличение кривизны) хрусталика. Рассматривание удаленных предметов – отдых для глаз. )

Задание 3. Подписать обозначенные цифрами элементы строения глаза.

Литература

Вадченко Н.Л. Проверьте свои знания. Энциклопедия в 10 т. Т. 2. – Донецк, ИКФ «Сталкер», 1996.
Зверев И.Д. Книга для чтения по анатомии, физиологии и гигиене человека. – М.: Просвещение, 1983.
Колесов Д.В., Маш Р.Д., Беляев И.Н. Биология. Человек. Учебник для 8 кл. – М.: Дрофа, 2000.
Хрипкова А.Г. Естествознание. – М.: Просвещение, 1997.
Сонин Н.И., Сапин М.Р. Биология человека. – М.: Дрофа, 2005.

Фото с сайта http://beauty.wild-mistress.ru

Хрусталик и стекловидное тело. Их совокупность называется диоптрическим аппаратом. В нормальных условиях происходит рефракция (преломление) лучей света от зрительной мишени роговицей и хрусталиком, гак что лучи фокусируются на сетчатке. Преломляющая сила роговицы (основного рефракционного элемента глаза) равна 43 диоптриям. Выпуклость хрусталика может изменяться, и его преломляющая сила варьируется между 13 и 26 диоптриями. Благодаря этому хрусталик обеспечивает аккомодацию глазного яблока к объектам, находящимся на близком или далеком расстоянии. Когда, например, лучи света от удаленного объекта входят в нормальный глаз (с расслабленной цилиарной мышцей), мишень оказывается на сетчатке в фокусе. Если же глаз направлен па ближний объект, они фокусируются позади сетчатки (т.е. изображение на ней расплывается), пока не произойдет аккомодация. Цилиарная мышца сокращается, ослабляя натяжение волокон пояска; кривизна хрусталика увеличивается, и в результате изображение фокусируется па сетчатке.

Роговица и хрусталик вместе составляют выпуклую линзу . Лучи света от объекта проходят через узловую точку линзы и образуют па сетчатке перевернутое изображение, как в фотоаппарате. Сетчатку можно сравнить с фотопленкой, поскольку обе они фиксируют зрительные изображения. Однако сетчатка устроена гораздо сложнее. Она обрабатывает непрерывную последовательность изображений, а также посылает в мозг сообщения о перемещениях зрительных объектов, угрожающих признаках , периодической смене света и темноты и другие зрительные данные о внешней среде.

Хотя оптическая ось человеческого глаза проходит через узловую точку хрусталика и точку сетчатки между центральной ямкой и диском зрительного нерва (рис. 35.2), глазодвигательная система ориентирует глазное яблоко на участок объекта, называемый точкой фиксации. От этой точки луч света идет через узловую точку и фокусируется в центральной ямке; таким образом, он проходит вдоль зрительной оси. Лучи от остальных участков объекта фокусируются в области сетчатки вокруг центральной ямки (рис. 35.5).

Фокусирование лучей на сетчатке зависит не только от хрусталика, но и от радужки. Радужка выполняет роль диафрагмы фотоаппарата и регулирует не только количество света, поступающего в глаз, но, что еще важнее, глубину зрительного поля и сферическую аберрацию хрусталика. При уменьшении диаметра зрачка глубина зрительного поля возрастает и лучи света направляются через центральную часть зрачка, где сферическая аберрация минимальна. Изменения диаметра зрачка происходят автоматически (т.е. рефлекторно) при настройке (аккомодации) глаза на рассматривание близких предметов. Следовательно, во время чтения или другой деятельности глаз, связанной с различением мелких объектов, качество изображения улучшается с помощью оптической системы глаза.

На качество изображения влияет еще один фактор - рассеивание света. Оно минимизируется путем ограничения пучка света, а также его поглощения пигментом сосудистой оболочки и пигментным слоем сетчатки. В этом отношении глаз снова напоминает фотоаппарат. Там рассеивание света тоже предотвращается посредством ограничения пучка лучей и его поглощения черной краской, покрывающей внутреннюю поверхность камеры.

Фокусирование изображения нарушается, если размер зрачка не соответствует преломляющей силе диоптрического аппарата. При миопии (близорукости) изображения удаленных объектов фокусируются перед сетчаткой, не доходя до нее (рис. 35.6). Дефект корректируется с помощью вогнутых линз . И наоборот, при гиперметропии (дальнозоркости) изображения далеких предметов фокусируются позади сетчатки. Чтобы устранить проблему, нужны выпуклые линзы (рис. 35.6). Правда, изображение можно временно сфокусировать за счет аккомодации, но при этом утомляются цилиарные мышцы и глаза устают. При астигматизме возникает асимметрия между радиусами кривизны поверхностей роговицы или хрусталика (а иногда сетчатки) в разных плоскостях. Для коррекции используются линзы со специально подобранными радиусами кривизны.

Упругость хрусталика с возрастом постепенно снижается. Падает эффективность его аккомодации при рассматривании близких предметов (пресбиопия). В молодом возрасте преломляющая сила хрусталика может меняться в широком диапазоне, вплоть до 14 диоптрий. К 40 годам этот диапазон уменьшается вдвое, а после 50 лет - до 2 диоптрий и ниже. Пресбиопия корректируется выпуклыми линзами.

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.

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 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, 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.

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 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.

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 , 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 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, 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 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!

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 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.