Глаз. Физиологические и оптические свойства глаза. Критерии оптимального качества видения. Современные данные о работе глаза

Тема:

Глаз. Физиологические и оптические свойства глаза.

 Критерии оптимального качества видения.

Современные данные о работе глаза. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глаз (лат. oculus) — сенсорный орган (орган зрительной системы) человека и животных, обладающий способностью воспринимать электромагнитное излучение в световом диапазоне длин волн и обеспечивающий функцию зрения. У человека через глаз поступает около 90 % информации из окружающего мира.

Глаз позвоночных животных представляет собой периферическую часть зрительного анализатора, в котором фоторецепторную функцию выполняют нейроны — фотосенсорные клетки («нейроциты») сетчатой оболочки.

     Глаз человека состоит из глазного яблока и зрительного нерва с его оболочками. У человека и позвоночных имеется по два глаза, расположенных в глазных впадинах черепа.

Внутреннее строение

1. Задняя камера 
2. Зубчатый край 
3. Ресничная (аккомодационная) мышца 
4. Ресничный (цилиарный) поясок 
5. Шлеммов канал 
6. Зрачок 
7. Передняя камера 
8. Роговица 
9. Радужная оболочка 
10. Кора хрусталика 
11. Ядро хрусталика 
12. Цилиарный отросток 
13. Конъюнктива 
14. Нижняя косая мышца 
15. Нижняя прямая мышца 
16. Медиальная прямая мышца 
17. Артерии и вены сетчатки 
18. Слепое пятно 
19. Твердая мозговая оболочка 
20. Центральная артерия сетчатки 
21. Центральная вена сетчатки 
22. Зрительный нерв 
23. Вортикозная вена 
24. Влагалище глазного яблока 
25. Жёлтое пятно 
26. Центральная ямка 
27. Склера 
28. Сосудистая оболочка глаза 
29. Верхняя прямая мышца 
30. Сетчатка

Глазное яблоко состоит из оболочек, которые окружают внутреннее ядро глаза, представляющее его прозрачное содержимое — стекловидное тело, хрусталик,водянистая влага в передней и задней камерах.

Ядро глазного яблока окружают три оболочки: наружная, средняя и внутренняя.

1. Наружная — очень плотная фиброзная оболочка глазного яблока (tunica fibrosa bulbi), к которой прикрепляются наружные мышцы глазного яблока, выполняет защитную функцию и благодаря тургору обусловливает форму глаза. Она состоит из передней прозрачной части — роговицы, и задней непрозрачной части белесоватого цвета — склеры.
2. Средняя, или сосудистая, оболочка глазного яблока (tunica vasculosa bulbi), играет важную роль в обменных процессах, обеспечивая питание глаза и выведение продуктов обмена. Она богата кровеносными сосудами и пигментом (богатые пигментом клетки хориоидеи препятствуют проникновению света через склеру, устраняя светорассеяние). Она образована радужкой, ресничным телом и собственно сосудистой оболочкой. В центре радужки имеется круглое отверстие — зрачок, через которое лучи света проникают внутрь глазного яблока и достигают сетчатки (величина зрачка изменяется в результате взаимодействия гладких мышечных волокон — сфинктера и дилататора, заключённых в радужке и иннервируемых парасимпатическим и симпатическим нервами). Радужка содержит различное количество пигмента, от которого зависит её окраска — «цвет глаз».
3. Внутренняя, или сетчатая, оболочка глазного яблока (tunica interna bulbi), — сетчатка — рецепторная часть зрительного анализатора, здесь происходит непосредственное восприятие света, биохимические превращения зрительных пигментов, изменение электрических свойств нейронов и передача информации в центральную нервную систему.

С функциональной точки зрения оболочки глаза и её производные подразделяют на три аппарата: рефракционный (светопреломляющий) и аккомодационный (приспособительный), формирующие оптическую систему глаза, и сенсорный (рецепторный) аппарат.

Светопреломляющий аппарат

Светопреломляющий аппарат глаза представляет собой сложную систему линз, формирующую на сетчатке уменьшенное и перевёрнутое изображение внешнего мира, включает в себя роговицу, камерную влагу — жидкости передней и задней камер глаза, хрусталик, а также стекловидное тело, позади которого лежит сетчатка, воспринимающая свет.

Аккомодационный аппарат

Аккомодационный аппарат глаза обеспечивает фокусировку изображения на сетчатке, а также приспособление глаза к интенсивности освещения. Он включает в себя радужку с отверстием в центре — зрачком — и ресничное тело с ресничным пояском хрусталика.

Фокусировка изображения  обеспечивается за счёт изменения кривизны хрусталика, которая регулируется цилиарной мышцей. При увеличении кривизны хрусталик становится более выпуклым и сильнее преломляет свет, настраиваясь на видение близко расположенных объектов. При расслаблении мышцы хрусталик становится более плоским, и глаз приспосабливается для видения удалённых предметов. Так же в фокусировке изображения принимает участие и сам глаз в целом. Если фокус находится за пределами сетчатки — глаз (за счёт глазодвигательных мышц) немного вытягивается (чтобы видеть вблизи). И наоборот округляется, при рассматривании далёких предметов.

Зрачок представляет собой отверстие переменного размера в радужной оболочке. Он выполняет роль диафрагмы глаза, регулируя количество света, падающего на сетчатку. При ярком свете кольцевые мышцы радужки сокращаются, а радиальные расслабляются, при этом зрачок сужается, и количество света, попадающего на сетчатку уменьшается, это предохраняет её от повреждения. При слабом свете наоборот сокращаются радиальные мышцы, и зрачок расширяется, пропуская в глаз больше света.

Рецепторный аппарат

Рецепторный аппарат глаза представлен зрительной частью сетчатки, содержащей фоторецепторные клетки (высокодифференцированные нервные элементы), а также тела и аксоны нейронов (проводящие нервное раздражение клетки и нервные волокна), расположенных поверх сетчатки и соединяющиеся в слепом пятне в зрительный нерв.

Сетчатка также имеет слоистое строение. Устройство сетчатой оболочки чрезвычайно сложное. Микроскопически в ней выделяют 10 слоёв. Самый наружный слой является свето-цветовоспринимающим, он обращен к сосудистой оболочке (вовнутрь) и состоит из нейроэпителиальных клеток — палочек и колбочек, воспринимающих свет и цвета, следующие слои образованы проводящими нервное раздражение клетками и нервными волокнами. У человека толщина сетчатки очень мала, на разных участках она составляет от 0,05 до 0,5 мм.

Свет входит в глаз через роговицу, проходит последовательно сквозь жидкость передней (и задней) камеры, хрусталик и стекловидное тело, пройдя через всю толщу сетчатки, попадает на отростки светочувствительных клеток — палочек и колбочек. В них протекают фотохимические процессы, обеспечивающие цветовое зрение.

Областью наиболее высокого (чувствительного) зрения, центрального, в сетчатке является так называемое жёлтое пятно с центральной ямкой, содержащей только колбочки (здесь толщина сетчатки до 0,08—0,05 мм). В области желтого пятна сосредоточена также основная часть рецепторов, ответственных за цветовое зрение (цветоощущение). То есть вся световая информация, которая попадает на жёлтое пятно, передается в мозг наиболее полно. Место на сетчатке, где нет ни палочек, ни колбочек называется слепым пятном; оттуда зрительный нерв выходит на другую сторону сетчатки и далее в мозг.

     Радужная  оболочка, радужка, ирис (лат. iris), тонкая подвижная диафрагма глаза у позвоночных с отверстием (зрачком) в центре; расположена за роговицей, между передней и задней камерами глаза, перед хрусталиком. Практически светонепроницаема. Содержит пигментные клетки (у млекопитающих меланоциты), круговые мышцы, сужающие зрачок, и радиальные, расширяющие его. Недостаток пигмента в радужной оболочке (в этом случае глаза имеют красноватый оттенок) сочетается с недостаточной пигментацией кожи, волос (альбинизм). Радужная оболочка большинства рыб не содержит мышц, и зрачок не меняет диаметра. Радужная оболочка головоногих моллюсков — радужина.

     Видимое излучение — электромагнитные волны, воспринимаемые человеческим глазом, которые занимают участок спектра с длиной волны приблизительно от 380 (фиолетовый) до 740 нм (красный).

       Такие волны занимают частотный диапазон от 400 до 790 терагерц. Электромагнитное излучение с такими длинами волн также называется видимым светом, или просто светом (в узком смысле этого слова).[3] Наибольшую чувствительность к свету человеческий глаз имеет в области 555 нм (540 ТГц), в зелёной части спектра.

     В спектре содержатся не все цвета, которые различает человеческий мозг. Таких оттенков, как розовый или маджента, нет в спектре видимого излучения, они образуются от смешения других цветов.

     Видимое излучение также попадает в «оптическое окно», область спектра электромагнитного излучения, практически не поглощаемая земной атмосферой. Чистый воздух рассеивает голубой свет несколько сильнее, чем свет с большими длинами волн (в красную сторону спектра), поэтому полуденное небо выглядит голубым.

     Многие  виды животных способны видеть излучение, не видимое человеческому глазу, то есть не входящему в видимый диапазон.

Характеристики границ видимого излучения

Эффект  Мандельбаума — эффект, заключающийся в том, что в условиях плохой видимости взгляд человека фокусируется вблизи. Впервые был зафиксирован Мандельбаумом в 1960 году.^[1]

[править]Описание

Вследствие того, что  грязные стёкла могут усиливать  этот эффект, пилот или водитель транспортного средства может не заметить препятствие или опасность; именно поэтому эффект Мандельбаума — важный аргумент в пользу того, чтобы всегда держать стёкла любого транспорта чистыми.^[2]

Когда видимость низкая, например, ночью в грозу или туман, глаз стремится расслабиться и сфокусироваться на наилучшем расстоянии, которое называется «пустым» полем, или фокусным расстоянием глаза в темноте. Это расстояние обычно меньше одного метра, но оно сильно различается у разных людей.

Было показано, что эффект Мандельбаума — это не ошибка в результате неадекватной рефракции. Эффект обусловлен обычной изменчивостью восприятия мозга, а не конструктивными особенностями глаза.^[3] Как и в случае авиационной ситуации потери ориентации в пространстве, установлено, что у некоторых людей эффект Мандельбаума проявляется в значительной степени, а у некоторых вообще не проявляется.^[4]

В исследованиях по авиационной и автомобильной  безопасности эффект Мандельбаума используется для выявления систематической ошибки оценки ситуации, обусловленной субъективным фактором, в напряжённых условиях. У пилотов и водителей в условиях плохой видимости, по-видимому, существуют стойкие особенности зрительного восприятия. Все еще исследуются способы компенсации эффекта Мандельбаума.^[5]

Эффект  Пуркинье, сдвиг Пуркинье — явление изменения цветового восприятия человеческим глазом при пониженииосвещённости объектов. Красные цвета в сумерках кажутся более тёмными, нежели зелёные, а в ночное время — практически чёрными, в то время как синие объекты «становятся» более светлыми.

Был описан в январе 1819 года. Назван в честь чешского анатома Евангелиста Пуркине.

     Модель  эффекта Пуркинье — цветок герани видимый в нормальном ярком свете, в сумраке, и ночью 

Физиология зрения человека