Зрительный образ, формируемый сетчаткой

Анатомия и физиология зрительной системы

Зрительный образ, формируемый сетчаткой

Функция глаза состоит в получении зрительной информации от окружающей среды и передаче ее в сенсорные области головного мозга. Зрительный образ проецируется на рецепторы сетчатки глаза благодаря сложной оптической системе.

Сетчатка образована густой сетью рецепторов и связанных с ними нейронов, извлекающих информацию о таких параметрах зрительного раздражителя, как, в частности, интенсивность, свет, размер, кривизна и скорость перемещения.

Эта информация передается по зрительному нерву к зрительным областям мозга, где происходит ее переработка.

Строение глаза

Глаз представляет собой сферический орган, покрытый плотной фиброзной оболочкой, склерой. Склера спереди переходит в прозрачную роговицу. Внутренняя поверхность склеры выстлана двумя тонкими оболочками – сосудистой и сетчаткой.

Сосудистая оболочка, содержащая многочисленные сосуды, питающие глаз, расположена между склерой и сетчаткой. Сетчатка – это слой, образованный нервными элементами: здесь расположены фоторецепторы и вставочные нейроны.

Аксоны ганглиозных клеток сетчатки образуют зрительный нерв.
Хрусталик делит глаз на два отсека с жидким содержимым: передняя камера заполнена водянистой влагой; позади хрусталика находится сосудистая масса – стекловидное тело.

Перед тем как попасть на сетчатку, свет должен пройти через прозрачную роговицу, водянистую влагу, зрачок, хрусталик и стекловидное тело.

Зрачковый рефлекс

Поступающий в глаз световой поток регулируется радужкой, изменяющей размер зрачка. В радужке имеются две группы мышечных волокон, суживающие и расширяющие зрачок.

Мышца, суживающая зрачок (сфинктер), состоит из окружающих отверстие циркулярных волокон, тогда как мышца, расширяющая зрачок (дилятатор), образована радиальными волокнами, отходящими от зрачка подобно спицам колеса.

Сфинктер иннер-вируется парасимпатическими нервами, а дилятатор-симпатическими.

На ярком свету радужка сокращается и входящий в глаз световой поток уменьшается. При увеличении освещения нейроны претектального ядра посылают импульсы по парасимпатическим волокнам, иннервирую-щим сфинктер зрачка.

Если уровень освещения снижается, то нейроны претектального ядра тормозят активность парасимпатических волокон, что приводит к расслаблению сфинктера и расширению зрачка.

Возбуждение симпатических нервов при эмоциональной или физической нагрузке сопровождается активным расширением зрачка в результате сокращения волокон дилататора.

Формирование изображения

Оптическая схема глаза сходна с фотоаппаратом. Роговица и хрусталик фокусируют лучи на сетчатке, содержащей слой фоторецепторов; последние запечатлевают зрительный образ в виде изменений электрических потенциалов. Возбуждение фоторецепторов световыми лучами аналогично экспозиции пленки в фотоаппарате.

Прохождение световых лучей через искривленную поверхность, разграничивающую две среды с различной оптической плотностью, сопровождается преломлением лучей, или рефракцией.

Если лучи от отдаленного источника проходят через двояковыпуклую линзу, то в результате преломления они сходятся в некой точке сзади этой линзы – фокусе.

Преломление зависит от угла падения световых лучей на поверхность линзы; чем больше угол падения, тем сильнее преломление луча. Лучи, проходящие через центр линзы перпендикулярно к ней, не преломляются вовсе.

Общая преломляющая сила глаза составляет примерно 66,7 диоптрии. Диоптрия – это величина, обратная фокусному расстоянию. При прохождении лучей через глаз они преломляются на четырех поверхностях раздела:1) между воздухом и роговицей;2) между роговицей и водянистой влагой;3) между водянистой влагой и хрусталиком;

4) между хрусталиком и стекловидным телом.

Аккомодация

Если, не напрягая глаз, рассматривать предмет, удаленный не более чем на 6 м, то изображение его будет размытым.

Это связано с тем, что преломляющая сила глаза оказывается недостаточной, чтобы сфокусировать изображение на сетчатке.

Для того чтобы изображения близлежащих предметов могли фокусироваться на сетчатке, существует аккомодационный рефлекс, под влиянием которого преломляющая сила глаза может увеличиваться на 14 диоптрий.

При аккомодации преломляющая сила глаза возрастает в результате увеличения кривизны хрусталика. Эта кривизна изменяется вследствие сокращения кольцевой ресничной мышцы, окружающей хрусталик. Хрусталик как бы подвешен в центре этого кольца на радиальных волокнах цинновон связки.

Ресничная мышца сокращается под действием парасимпатических волокон, идущих в составе глазодвигательного нерва. Когда взгляд переводится с отдаленного предмета на близлежащий предмет, то эти волокна возбуждаются и ресничная мышца сокращается.

При этом уменьшается диаметр образованного его мышечного кольца.

Так как волокна цинновой связки вплетаются в это кольцо, то при уменьшении его диаметра они расслабляются, снижение натяжения связок позволяет эластическому хрусталику принять более сферическую форму; при этом преломляющая сила глаза увеличивается.

Возбуждение парасимпатических волокон при рассматривании близлежащего предмета приводит также к сужению зрачка в результате сокращения его сфинктера. Периферические лучи не попадают на сетчатку, и глубина резкости увеличивается. На сетчатке формируется более четкое изображение.

Острота зрения

Острота зрения отражает способность оптической системы глаза строить четкое изображение на сетчатке. Она измеряется путем определения наименьшего расстояния между двумя точками, при котором их изображения не сливаются. Это расстояние должно быть достаточным для того, чтобы лучи от обеих точек попадали на разные рецепторы сетчатки. В норме острота зрения равна углу в Г.

Остроту зрения можно проверить с помощью таблиц Снеллена.

Аномалии рефракции

У многих людей изображение на сетчатке всегда получается нечетким. Это бывает связано либо с необычной формой глазного яблока, либо с неправильной кривизной роговицы или хрусталика.

Дальнозоркость, или гиперметр опия, возникает в результате укорочения глазного яблока. Расстояние между хрусталиком и сетчаткой слишком мало, и фокус оказывается позади сетчатки. Этот дефект исправляется ношением очков с выпуклыми линзами, увеличивающими преломляющую силу глаза.

Люди с удлиненными глазными яблоками страдают близорукостью (миопией). В этом случае четкое изображение формируется впереди сетчатки. Для исправления этого нарушения применяют вогнутые линзы, уменьшающие преломляющую силу глаза.

Неправильная кривизна роговицы лежит в основе астигматизма. Изображение на сетчатке искажено: одни его части находятся в фокусе – другие нет. В этом случае используют линзы, корригирующие неправильную кривизну роговицы.

Фоторецепция

Сетчатка состоит из четырех слоев клеток: пигментного слоя, слоя фоторецепторов и двух слоев нейронов сетчатки. Наружный (ближайший к склере) слой образован пигментными клетками. Слой фоторецепторов расположен между пигментными и нервными клетками. Во внутреннем (прилегающем к стекловидному телу) слое находятся ганглиозные нервные клетки, аксоны которых образуют зрительный нерв.

Вследствие такого «обратного» расположения слоев сетчатки позвоночных животных свет у них, прежде чем попасть на фоторецепторы, должен пройти оба слоя нервных клеток; по мере прохождения через эти слои многие лучи рассеиваются на нейронах. Из-за этого рассеивания качество изображения на сетчатке страдает.

Лишь в небольшом участке сетчатки – центральной ямке — формируется четкое изображение. Здесь слои нейронов смещены к периферии и фоторецепторы открыты для восприятия световых лучей. Свет непосредственно падает на рецепторы центральной ямки, не рассеиваясь на нейронах. В этом участие содержится большое количество маленьких фоторецепторов в виде колбочек, что повышает остроту зрения.

Палочки и колбочки

В сетчатке имеется два вида фоторецепторов – палочки и колбочки.

Палочки, чувствительность которых выше при слабом освещении, ответственны за «сумеречное зрение»; колбочки – воспринимают различные цвета и отвечают за «дневное зрение». В сетчатке более 100 млн палочек и около 5 млн колбочек.

Последние сосредоточены преимущественно в центре сетчатки, в частности в центральной ямке. На периферии сетчатки большую часть рецепторов составляют палочки.

Источник: https://psyera.ru/anatomiya-i-fiziologiya-zritelnoy-sistemy-1029.htm

Анализ световых ощущений

Зрительный образ, формируемый сетчаткой

В сетчатке глаза содержится около 130 млн. палочек – светочувствительных клеток и более 7 млн. колбочек – цветочувствительных элементов. Палочки сосредоточены преимущественно по периферии, а колбочки – в центре сетчатки.

В центральной ямке сетчатки расположены одни колбочки. В области выхода зрительного нерва нет ни колбочек, ни палочек (слепое пятно).

Наружный слой сетчатки содержит пигмент фусцин, который поглощает свет и делает изображение на сетчатке более четким.

Световоспринимающим веществом в палочках является особый зрительный пигмент – родопсин. В его состав входит белок опсин и ретинен.

В колбочках содержится иодопсин, а также вещества, избирательно чувствительные к разным цветам светового спектра.

Субмикроскопическое строение этих рецепторов показывает, что в наружных члениках рецепторов света и цвета содержится от 400 до 800 тончайших пластинок, расположенных друг над другом. От внутренних члеников отходят отростки, идущие к биполярным нейронам.

Рис. 2. Схема строения сетчатки

А I – первый нейрон (светочувствительные клетки); // – второй нейрон (биполярные клетки); /// – третий нейрон (ганглиозные клетки); 1 – слой пигментных клеток; 2 – палочки; 3- колбочки; 4 – наружная пограничная перепонка; 5 – тела светочувствительных клеток, образующие внешний зернистый слой; 6 – нейроны с аксонами, расположенными перпендикулярно ходу волокон биполярных клеток; 7 – тела биполярных клеток, образующие внутренний зернистый слой; 8 – тела ганглиозных клеток; 9 – волокна эфферентных нейронов; 10 – волокна ганглиозных клеток, образующие по выходе из глазного яблока зрительный нерв; Б – палочка; В – колбочка; 11 – наружный членик; 12 – внутренний членик; 13 – ядро; 14 – волокно.

https://www.youtube.com/watch?v=mklfM2xlvrM

В центральной части сетчатки каждая колбочка соединяется с биполярным нейроном. На периферии сетчатки с одним биполярным нейроном соединяется несколько колбочек. С каждым биполярным нейроном соединяется от 150 до 200 палочек.

Биполярные нейроны соединяются с ганглиозными клетками (рис. 2), центральные отростки которых образуют зрительный нерв. Возбуждение от клеток сетчатки по зрительному нерву передается нейронам наружного коленчатого тела.

Отростки нервных клеток коленчатого тела несут возбуждение в зрительные области коры больших полушарий (рис. 3).

Рис. 3. Схема зрительных путей на базальной поверхности мозга:

1 – верхняя четверть зрительного поли; 2- область пятна; 3- нижняя четверть зрительного поля; 4 – сетчатка со стороны носа; Б – сетчатка со стороны виска; б – зрительный нерв; 7 – перекрест зрительных нервон; 8 – желудочек; 9 – зрительный тракт; 10 – глазодвигательный нерв; 11 – ядро глазодвигательного нерва; 12 – латеральное коленчатое тело; 13 – медиальное коленчатое тело; 14 – верхнее двухолмие; 15 – зрительная кора; 16 – шпорная борозда; 17 – зрительная кора (по К. Прибраму, 1975).

Передача зрительной информации происходит дискретно. Сначала выделяются контуры предмета. Затем в результате пространственной суммации формируется целостное восприятие предмета. Эти процессы совершаются в клетках сетчатки.

В наружных коленчатых телах происходит кодирование зрительной информации, доступное для расшифровки в центральных проекциях зрительного анализатора.

Благодаря декодированию зрительной информации достигаются высокая острота зрения, бинокулярное видение и восприятие пространства.

Острота зрения характеризуется способностью различать наименьшее расстояние между двумя точками. Она зависит от величины угла, который образуется между лучами, идущими от двух точек предмета к глазу (угол зрения).

Нормальный глаз различает предмет под углом в 1 мин. Наибольшей остроты глаз достигает при ширине зрачка около 3 мм. Острота зрения зависит и от величины рефракции, а также от степени совпадения изображения предмета с центральной ямкой.

Центральная ямка обеспечивает наиболее высокую остроту зрения (центральное зрение).

Бинокулярное зрение позволяет видеть предметы рельефными, а также определять расстояние до видимого предмета. Разноудаленные предметы вызывают неидентичные (диспарантные) изображения на сетчатке левого и правого глаза. Диспарантность изображений – основа для дальнейшего анализа и восприятия пространственных характеристик видимых предметов.

Видимое глазом пространство при зрительной фиксации определенной точки предмета называется полем зрения. Фиксированная взглядом точка попадает в центральную ямку. Объем зрительного восприятия в этом случае определяется периферическими областями сетчатки – периферическоезрение.

Объем периферического зрения, определяемого специальным прибором – периметром, составляет 35-40° по верхней, 60-65″-по нижней границе видения. Наружная граница составляет 90-95° и внутренняя – 55-60°. Абсолютные значения границ у разных людей могут существенно варьировать.

Восприятие пространства осуществляется благодаря движениям глаз. Центр вращения глаза примерно совпадает с центром глаза (отклонение не превышает 1-2 мм). Движения глаз происходят содружественно, и зрительные оси при дивергенции перекрещиваются на предмете.

При конвергенции зрительные оси расходятся. Происходит своеобразное «зрительное ощупывание» предмета. Восприятие движущегося предмета может осуществляться и неподвижными глазами.

В этом случае изображение предмета меняет свое положение на сетчатке и воспринимается как реальное передвижение.

Глаза находятся в движении не только тогда, когда воспринимают движущийся объект, но и тогда, когда фиксируют отдельную точку в пространстве.

Эти колебательные движения глазных яблок предупреждают снижение уровня возбуждения светочувствительных элементов сетчатки под влиянием постоянного раздражителя.

Вследствие этого самые мелкие детали рассматриваемых предметов не перестают быть видимыми в результате ослабления активности световоспринимающих приборов.

Зрительный образ, формируемый сетчаткой, обладает инертностью. Он сохраняется некоторое время после того, как световой раздражитель уже не действует на глаз.

Это так называемый последовательный образ предмета. Он может быть положительным и отрицательным. Положительный образ соответствует видимому предмету по светлости.

Отрицательный световой образ является контрастным, негативным по отношению к видимому предмету.

От последовательных зрительных образов следует отличать фонизмы – звуковые ощущения, возникающие при восприятии света и цвета. Звуковые ощущения могут, в свою очередь, вызывать световые или цветовые ассоциации (фотизмы).

Восприятие света обусловлено химическими превращениями в палочках и колбочках. Родопсин палочек расщепляется на ретинен и опсин. Ретинен под влиянием фермента редуктазы превращается в витамин А, который переходит в клетки пигментного слоя. При закрывании глаз происходит ресинтез родопсина. Источником ретинена служит витамин А.

Обязательным условием восстановления родопсина является контакт элементов сетчатки с клетками пигментного слоя. Расщепление иодопсина колбочек происходит значительно медленнее, чем родопсина.

Чувствительность к свету у колбочек в сотни раз ниже, чем у палочек. Поэтому колбочки могут быть названы элементами дневного и цветового зрения. Палочки являются элементами сумеречного зрения.

Они воспринимают видимые предметы и при пониженном освещении.

Глаз обладает исключительно высокой абсолютной чувствительностью. Несколько квантов света вызывают в нем световое ощущение. Максимальной чувствительностью обладает желтое пятно – центральная часть сетчатки. Световоспринимающий аппарат глаза обладает высочайшей адаптационной способностью.

При слабом освещении чувствительность глаза повышается в десятки тысяч раз. Это является результатом усиления ре-синтеза родопсина, а также следствием увеличения числа рецепторных клеток, подключающихся к ганглиозным нейронам (расширение рецептивных полей ганглиозных клеток).

При этом начинают функционировать горизонтальные нейроны сетчатки- звездчатые клетки Догеля, отростки которых оканчиваются на многих фоторецепторах. В результате фоторецепторы оказываются подключенными к большему, чем на свету, числу биполярных и ганглиозных клеток.

Чувствительность световоспринимающего аппарата глаза повышается, невидимые ранее предметы становятся видимыми (темповая адаптация).

Теория цветового зрения была впервые разработана в начале XIX в. Юнгом и Гельмгольцем. Согласно этой теории в колбочках содержатся вещества, чувствительные к трем основным цветам светового спектра – красному, зеленому и фиолетовому. Белый свет оказывает воздействие на все цветовоспринимающие элементы. Их совместное возбуждение дает ощущение белого цвета.

Эта теория в основном подтвердилась в электрофизнологических исследованиях. На действие цветового раздражителя одиночные ганглиозные клетки сетчатки отвечают по-разному.

В одних клетках возникает электрический потенциал на действие всех цветов спектра (доминаторы). В других клетках электрические потенциалы возникают при действии волн определенной длины (от 400 до 600 нм).

Эти клетки были названы модуляторами.

Согласно представлениям Гранита, модуляторы могут быть сгруппированы соответственно трем основным частям спектра- оранжевому, сине-фиолетовому и зеленому. Близка по содержанию этой теории и полихроматическая теория Хартриджа.

Обнаруженные в колбочках специальные цветочувствительные вещества, получившие название эритролабов (красно-чувствительных), хлоралабов (зелено-чувствительных) и цианолабов (сине-чувствительных), могут служить подтверждением теории о полихроматическом восприятии цвета.

Полихроматическая теория удовлетворительно объясняет случаи цветовой слепоты – дальтонизма. Наиболее распространенными видами этих нарушений является протанопия (красная слепота) и дейтеранопия (зеленая слепота). Реже встречаются тританопы – дальтоники, не различающие фиолетовые части светового спектра.

Page 3

Для нормальной работы глаз следует оберегать их от разных механических воздействий, читать в хорошо освещенном помещении, держа книгу на определенном расстоянии (до 33-35 см от глаз). Свет должен падать слева. Нельзя близко наклоняться к книге, так как хрусталик в этом положении долго находится в выпуклом состоянии, что может привести к развитию близорукости.

Слишком яркое освещение вредит зрению, разрушает световоспринимающие клетки. Поэтому, например, сталеварам. Сварщикам и лицам других сходных профессий рекомендуется надевать во время работы темные защитные очки. Нельзя читать в движущемся транспорте.

Из-за неустойчивости положения книги все время меняется фокусное расстояние. Это ведет к изменению кривизны хрусталика, уменьшению его эластичности, в результате чего ослабевает ресничная мышца.

Когда мы читаем лежа, положение книги в руке по отношению к глазам тоже постоянно меняется, привычка читать лежа наносит вред зрению.

Расстройство зрения может возникнуть также из-за недостатка витамина А. Пребывание на природе, где обеспечен большой кругозор – прекрасный отдых для глаз.

Page 4

Таким образом, зрительный анализатор является сложным и очень важным инструментом в жизнедеятельности человека. Недаром, наука о глазах, называемая офтальмологией, выделилась в самостоятельную дисциплину как из-за важности функций органа зрения, так и из-за особенностей методов его обследования.

Наши глаза обеспечивают восприятие величины, формы и цвета предметов, их взаимное расположение и расстояние между ними. Информацию о меняющемся внешнем мире человек больше всего получает через зрительный анализатор. Кроме того, глаза еще украшают лицо человека, недаром их называют «зеркалом души».

Зрительный анализатор является очень значимым для человека, а проблема сохранения хорошего зрения очень актуальна для человека. Всесторонний технический прогресс, всеобщая компьютеризация нашей жизни – это дополнительная и жесткая нагрузка на наши глаза.

Поэтому, так важно соблюдать гигиену зрения, которая, в сущности, не так сложна: не читать в некомфортных для глаз условиях, беречь глаза на производстве посредством защитных очков, работать на компьютере с перерывами, не играть в игры, которые могут привести к травматизму глаз и так далее.

Благодаря зрению, мы воспринимаем мир таким, каким он есть.

Page 5

Перейти к загрузке файла

  • 1. Большая советская энциклопедия. Гл.ред. А.М. Прохоров. – М.: Издательство «Советская энциклопедия», 1970.
  • 2. Грин Н, Стаут У, Тейлор Д. Биология. – М.: «Мир», 1990
  • 3. Дубовская Л.А. Глазные болезни. – М.: Изд. «Медицина», 1986.
  • 4. Курепина М.М. и др. Анатомия человека. – М.: ВЛАДОС, 2002.
  • 5. Привес М.Г. Лысенков Н.К. Бушкович В.И. Анатомия человека. Изд.5-е. – М.: Изд. «Медицина», 1985.
  • 6. Рабкин Е.Б. Соколова Е.Г. Цвет вокруг нас. – М.: Изд. «Знание», 1964.
  • 7. Сапин М.Р., Билич Г.Л. Анатомия человека. – М., 1989.
  • 8. Смирнов В.М. Физиология центральной нервной системы. – М.: «Академия», 2006.
  • 9. Фомин Н.А. Физиология человека. – М.: Просвещение, 1982.
  • 10. Хрипкова А.Г. Возрастная физиология и школьная гигиена. – М.: Просвещение, 1990.

  Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter

Источник: https://vuzlit.ru/926519/analiz_svetovyh_oschuscheniy

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.