yandex rtb 1
ГоловнаЗворотній зв'язок
yande share
Главная->Фізиологія та анатомія->Содержание->Механизм образования зрительного образа

Возрастная физиология и анатомия

Механизм образования зрительного образа

Зрительный анализатор поставляет наибольшее количество инфор­мации в организм человека. Видимым светом называются волны длиной от 300 до 800 нм. Человек воспринимает волны длиной 400-750 нм. Анализ зрительной информации начинается с фотохимических реак­ций в сетчатке и заканчивается в коре.

В палочках содержится пигмент родопсин (зрительный пурпур). Он представляет собой высокомолекулярное соединение, состоящее из ретиналя (альдегида витамина А) и белка опсина. При действии кванта света происходит фотохимическое превращение родопсина: ретиналь отщепляется от опсина и переходит в витамин А. При затем­нении происходит обратный процесс. Родопсин по-разному чувстви­телен к лучам с различной длиной волны (больше всего к сине-зеленой части спектра). В колбочках находится пигмент йодопсин, структура которого близка к строению родопсина. Йодопсин поглощает в боль­шей степени желтый свет.

Для возникновения зрительного ощущения источник света дол­жен обладать энергией. Минимальное число квантов света, которое необходимо для возбуждения рецепторов глаза, колеблется от 8 до 47. Одна палочка может быть возбуждена 1 квантом света. Одиночные палочки и колбочки по световой чувствительности практически не различаются. Но число колбочек в центре в 100 раз меньше количест­ва палочек в периферическом поле. Соответственно и чувствитель­ность палочковой системы на два порядка выше колбочковой.

При переходе от темноты к свету наступает временное ослепление, но постепенно чувствительность глаза снижается (световая адаптация).

При переходе от света к темноте происходит обратное явление: человек ничего не видит из-за пониженной возбудимости фоторецепторов. Постепенно их чувствительность повышается, и человек начинает видеть (темновая адаптация). Чувствительность к видению в темноте повышается неравномерно: в первые 10 минут — в 50—80 раз, а в тече­ние часа — во много десятков тысяч раз. В это время происходит вос­становление зрительных пигментов. Йодопсин колбочек в темноте восстанавливается быстрее родопсина, поэтому первая фаза адапта­ции связана с колбочками. Но этот период не вызывает больших из­менений чувствительности, так как чувствительность колбочкового аппарата невелика. Следующий период связан с процессом восста­новления родопсина, который происходит медленно и заканчивается к концу первого часа. Он сопровождается резким повышением чувст­вительности палочек к свету. Так как в темноте максимально чувстви­тельны палочки, то слабоосвещенные предметы видны лишь в том случае, если они находятся не в центре поля зрения, а когда их изобра­жения падают на периферию сетчатки. Кроме того, в темноте осуще­ствляется пространственная суммация вследствие того, что к одной биполярной клетке подключается большое число фоторецепторов.

Для глаза характерна контрастная чувствительность, проявляю­щаяся во взаимном торможении нейронов. Например, серая полоска на светлом фоне кажется темнее такой же полоски бумаги, лежащей на темном фоне. Светлый тон возбуждает большую часть нейронов сетчатки, а они оказывают торможение на клетки, активируемые сиг­налами от рецепторов, на которые проецируется бумажная полоска. Поэтому бумажка на светлом фоне вызывает более слабое возбужде­ние и кажется темной. Наиболее сильное торможение обнаруживает­ся между близко расположенными нейронами. Это так называемый локальный контраст, проявляющийся при восприятии двух поверх­ностей с разной освещенностью.

Слепящая яркость — неприятное ощущение ослепления. Чем боль­ше адаптирован глаз к темноте, тем ниже граница, которая ослепляет. Например, водителя машины ослепляют фары, при чтении нельзя ис­пользовать открытый источник света — свет должен быть рассеянным.

Латентный период возникновения зрительного образа составляет 0,1 с. Но и исчезает ощущение не сразу после прекращения действия раздражителя: оно держится еще некоторое время (если в темноте водить угольком или свечкой, то наблюдается не точка, а сплошная линия). При вращении круга с черными и белыми секторами он ка­жется серым. Минимальная частота следования стимулов, при кото­рой происходит слияние отдельных ощущений, называется критиче­ской частотой слияния (основа для кинематографии).

Ощущения, продолжающиеся после прекращения раздражения, называются последовательными образами (смотрим на лампу, закры­ваем глаза, еще некоторое время видим свет). Отрицательный после­довательный образ — если долго смотреть на предмет и перевести взгляд на светлый фон, то имеет место негативное изображение. Объ­ясняется это следующим: когда мы смотрим на освещенный предмет, активируются определенные участки нейронов, а при переводе взгля­да на равномерно освещенный экран отраженный свет оказывает бо­лее сильное возбуждение нате клетки, которые не были возбуждены.

В процессе формирования зрительного образа роль движений гла­за очень велика и определяется тем, что для получения зрительной информации необходимо движение изображения на сетчатке. Им­пульсы в зрительном нерве возникают на включение и выключение светового изображения. При непрерывном воздействии света на зри­тельные рецепторы импульсация в нерве быстро прекращается и зри­тельное ощущение исчезает (если источник света укреплен на рого­вице и движется вместе с глазом, то через 1-2 с глаз перестает видеть свет). Таким образом, было обнаружено, что глаз при рассматривании предмета производит неощущаемые человеком непрерывные скачки. Вследствие этого изображение на сетчатке непрерывно смещается с одной точки на другую, раздражая все новые и новые фоторецепто­ры и вызывая вновь импульсацию в ганглиозных клетках. Продолжи­тельность каждого скачка равна сотым долям секунды. Длительность интервалов между скачками 0,2-0,5 с. Это продолжительность фик­сации взора на рассматриваемом предмете. Чем сложнее предмет, тем сложнее кривая движения глаза. Кроме скачков глаз непрерывно мелко дрожит.

Оптическая система глаза

На пути к сетчатке лучи света проходят через несколько прозрач­ных поверхностей: роговицу, хрусталик и стекловидное тело. Прелом­ляющая сила оптической системы выражается в диоптриях. Одна ди­оптрия равна преломляющей силе линзы с фокусным расстоянием 100 см. Преломляющая сила глаза равна 59 дптр при рассматривании далеких предметов и 70 дптр при рассматривании близких предметов.

Изображение на сетчатке получается действительным, уменьшенным и обратным.

Для хорошего видения предметов надо, чтобы его изображение попало на поверхность сетчатки. Когда человек смотрит вдаль, изо­бражение далеких предметов фокусируется на сетчатке и они видны ясно, зато близкие видны расплывчато, так как лучи собираются за сетчаткой. Видеть одновременно далекие и близкие предметы невоз­можно. Приспособление глаза к ясному видению называется аккомо­дацией. При этом происходит изменение кривизны хрусталика и, со­ответственно, его преломляющей способности. При рассматривании близких предметов хрусталик становится более выпуклым, а дале­ких — более плоским. Механизм аккомодации сводится к сокраще­нию ресничных мышц, которые изменяют выпуклость хрусталика. Хрусталик заключен в капсулу, переходящую в связки, которые по­стоянно находятся в натянутом состоянии.

Для здорового глаза дальняя точка ясного видения лежит в беско­нечности. Далекие предметы он рассматривает без аккомодации, т.е. без сокращения ресничных мышц. Ближайшая точка ясного видения находится на расстоянии 10 см от глаза. Максимальная аккомодация равна 10 дптр. С возрастом хрусталик становится менее эластичным, связки ослабевают и аккомодация становится слабой. Ближайшая точка ясного видения отодвигает­ся, развивается старческая дально­зоркость.

Существуют две основные ано­малии, связанные с измененной дли­ной глазного яблока.

Если продольная ось слишком длинная, то фокус будет находиться не на сетчатке, а перед ней, в стекло­видном теле. В это время на сетчат­ке образуется круг светорассеяния. При близорукости (миопии) точка яс­ного видения находится не в бес­конечности, а на довольно близ- Рис 57 Схема хода сжеговьк лучш

ком расстоянии. Для коррекции                        придоьюзфюсти^

и близорукости (б):

перед ГЛазом ИДО поместить во-                                         7в нормальном глазу;

гнутую линзу (рис. 57).                                             2 — без коррекции; 3 — с коррекцией

При дальнозоркости (гиперметропии) продольная ось глаза корот­кая и изображение остается за сетчаткой, а на ней — расплывчатое пятно. Для лучшего видения надо увеличить выпуклость хрусталика, для чего необходима двояковыпуклая линза. Такой вид дальнозорко­сти отличается от старческой механизмом возникновения.

Аномалией глаза является также и астигматизм — неодинаковое преломление лучей в разных направлениях. Это объясняется тем, что роговая оболочка глаза не является строго сферой и в разных направ­лениях преломляет неодинаково. Для коррекции зрения в данном случае необходимы фасеточные линзы.

Показатели восприятия пространства

Восприятие пространства характеризуют следующие показатели:

•             острота зрения — максимальная способность различать отдельные объекты. Ее определяют но наименьшему расстоянию между двумя точками, которые глаз различает, т.е. видит отдельно. Нормальный глаз различает две точки, видимые под углом 1°. Максимальную остроту зрения имеет желтое пятно, к периферии сетчатки она уменьшается;

•             наличие центрального и периферического зрения. Центральным зрением мы пользуемся, если изображение падает на желтое пятно, а периферическим — на остальные части сетчатки;

•             наличие полей зрения — пространства, различимого глазом при фиксации взгляда в данной точке. Поля зрения для различных цветов неодинаковы: больше всего для черно-белых предметов, а меньше всего — для зеленого цвета;

•             монокулярное и бинокулярное зрение. Оценка расстояния воз­можна при зрении одним глазом (монокулярное зрение) и двумя гла­зами (бинокулярное зрение), во втором случае она выше.

При взгляде на любой предмет у человека не возникает ощущения наличия двух предметов, хотя на сетчатке имеются два изображения. Это происходит потому, что изображения всех предметов попадают на идентичные участки сетчатки и два изображения сливаются в одно. При надавливании на глазное яблоко сбоку сразу же начинает двоить­ся в глазах, так как нарушается соответствие участков сетчатки.

Цветовое зрение

Существует две теории цветоощущения. Согласно трехкомпонент- ной теории, в сетчатке существует три вида колбочек. В основе ее ле­жат работы М.В. Ломоносова, в дальнейшем дополненные Т. Юнгом и Г. Гельмгольцем. Колбочки отличаются наличием в них различных светочувствительных веществ: одно из них чувствительно к красному цвету, другое — к зеленому, третье — к фиолетовому. Любой цвет влияет на все три вида колбочек, но в разной степени. Эти возбуждения сумми­руются зрительными нейронами и, дойдя до коры, дают то или иное ощущение цвета. Согласно другой теории (теории К. Геринга), в колбоч­ках сетчатки существуют три светочувствительных вещества: бело-чер­ное, красно-зеленое, зелено-синее. Под действием света эти вещества распадаются и дают ощущение белого, красного или желтого цвета.

В настоящее время подтверждение получила трехкомпонентная теория цветового зрения. Установлено, что часть нейронов активизи­руется лучами любой длины, такие клетки названы доминаторами. В других же ганглиозных клетках (модуляторах) импульсы возникают лишь при освещении лучами определенной длины. Выяснено, что од­ни колбочки максимально поглощают красно-оранжевые лучи, дру­гие — зеленые, третьи — синие. Трехкомпонентная теория также объ­ясняет такие факты, как последовательные цветовые образы и цвето­вая слепота.

Последовательные цветовые образы возникают при длительном рассматривании окрашенных предметов, а затем фиксации взгляда на белом листе. В этом случае предмет окрашивается в дополнитель­ные цвета. При длительном действии лучей определенной длины волны в колбочках расщепляется соответствующее светочувствительное ве­щество. Когда же на глаз действует белый цвет, входящие в его состав лучи той длины, которые ранее действовали на глаз, воспринимаются хуже, возникает ощущение дополнительного цвета.

Цветовая слепота, или дальтонизм, была открыта в XVIII в. физи­ком Дальтоном, который сам страдал этим заболеванием. Оно отмеча­ется у 8 % мужчин и 0,5 % женщин. Это генное заболевание, связанное с отсутствием определенных генов в непарной Х-хромосоме. Дальто­низм определяют с помощью цветовых таблиц, так как цветовая сле­пота важна для людей некоторых профессий.

Существует три разновидности цветовой слепоты: протанопия — «краснослепые», человек не воспринимает красного цвета, сине-го­лубые лучи кажутся ему бесцветными; дейтеранопия — «зеленосле- пые», человек не отличает зеленого цвета от темно-красного и голубого; тританопия — человек не воспринимает лучи синего и фиолетового цвета (встречается редко).

Все эти аномалии хорошо объясняются трехкомпонентной теорией. Каждая из них является результатом отсутствия одного из трех цвето- воспринимающих веществ, располагающихся в колбочках. Иногда имеет место и полная цветовая слепота, развивающаяся в результате повреждения всего колбочкового аппарата. При этом человек видит все предметы черно-белыми.

Зрение в онтогенезе

Эмбриональное развитие зрительного анализатора начинается срав­нительно рано — на 3-й неделе внутриутробного периода. К моменту рождения ребенка он в основном сформирован, однако совершенство­вание его заканчивается к 8— 10 годам. Развитие сетчатки завершается к концу года. Зрительные нервные пути заканчивают формироваться к 3-4-му месяцу после рождения. Созревание и дифференцировка коркового отдела анализатора завершается лишь к 7 годам. В первые дни жизни новорожденного движения глаз не координированы, один глаз может двигаться независимо от другого. Новорожденные не могут фиксировать взгляд при рассматривании предметов. Эта способность формируется в возрасте от 5 дней до 3—5 месяцев (в конце первого ме­сяца жизни она устойчива в течение 1—1,5 мин, а к трем месяцам — 7—10 мин) и совершенствуется в возрасте от 3 до 7 лет.

Как уже отмечалось, изображение на сетчатке получается действи­тельным, уменьшенным и обратным. То обстоятельство, что человек видит предметы не в перевернутом, а в естественном виде, объясняется жизненным опытом и взаимодействием анализаторов. Ребенок же в первые месяцы после рождения путает верх и низ предмета. Если показать ему горящую свечу, то он, чтобы схватить пламя, протянет руку к нижнему концу свечи.

Что касается цветового зрения, то дети начинают различать жел­тый, зеленый и красные цвета уже с 3-месячного возраста. Распозна­вание цветов в столь раннем возрасте обусловлено их яркостью, а не спектральной характеристикой глаза. Полностью различать цвета дети начинают с конца 3-го года жизни. В школьном возрасте цветовая чувствительность глаза повышается.

В 1,5-2 месяца появляются мигательные рефлексы при быстром приближении предмета. Зрительные условные рефлексы вырабаты­ваются с первых месяцев жизни ребенка, однако чем меньше возраст ребенка, тем нужно большее число сочетаний условного зрительного сигнала и безусловного раздражителя для выработки устойчивого зрительного рефлекса.

Вспомогательный аппарат органа зрения

К вспомогательному аппарату органа зрения относятся веки, слез­ная железа, мышцы глазного яблока, жировое тело и фасция.

Веки образуют подвижную защиту глаза и представлены полулун­ными пластинками плотной волокнистой ткани, пронизанной видоиз­мененными жировыми железами. Последние открываются на свобод­ном крае век и выделяют секрет. У свободного края также располагают­ся корневые луковицы ресниц. Глазная щель у новорожденного узкая, медиальный угол глаза закруглен. В дальнейшем она быстро увеличи­вается. У подростков 14—15 лет глазная щель широкая, поэтому глаз кажется большим, чем у взрослого человека. Внутренняя поверхность век выстлана конъюнктивой, продолжающейся на свободную поверх­ность глазного яблока и ограничивающей конъюнктивальный мешок со слезной жидкостью, которая смачивает поверхность глаза и облада­ет бактерицидным свойством. Внутренний край глаза содержит слезное озеро с возвышением на дне — слезным мясцом. В этом месте нахо­дится слезное отверстие — начало слезного канала.

Слезная железа располагается в одноименной ямке лобной кости. Слезные выводные протоки (10-12) открываются в конъюнктиваль- ный мешок. Слезная жидкость из мешка частично испаряется, час­тично стекает через слезные канальцы к слезному мешку, а затем в слезно-носовой проток, открывающийся в нижний носовой ход. Слезная железа у новорожденного имеет небольшие размеры, вывод­ные каналы очень тонкие. На первом месяце жизни ребенок плачет без слез. Слезоотделение формируется лишь на втором месяце.

Глазное яблоко приводится в движение четырьмя прямыми и дву­мя косыми глазными мышцами. Мышцы глазного яблока у новорож­денного развиты достаточно хорошо, кроме их сухожильной части. Поэтому движения глаз возможны сразу после рождения, но полная их координация наступает со 2-го месяца жизни.

Жировое тело заполняет пространство между стенками глазницы и глазным яблоком, являясь для него мягкой и эластичной прокладкой. У ребенка жировое тело развито слабо. У людей пожилого возраста оно уменьшается в размерах и даже атрофируется, в связи с чем глаз­ное яблоко меньше выступает из глазницы.

Фасция отделяет жировое тело от глазного яблока и обеспечивает его подвижность.

 

123