.2.
Модель «схематического глаза»
Изучая строение и работу глаза, ученые установили, что нет простых закономерностей прохождения света по глазным средам: радиус кривизны роговицы не постоянен, показатель преломления в различных частях хрусталика не одинаков, кроме того, существуют и индивидуальные отличия в свойствах глазных сред. Все это затрудняет диоптрические расчеты глаза. Выходом из сложившейся ситуации явилось создание усредненной модели глаза, так называемого «схематического глаза». В этой модели сложная оптическая система реального глаза заменяется более простой, схематичной (Рис. 2).
1. Внутренняя оболочка глазного яблока выстлана светочувствительным слоем, который называется – сетчаткой. Она состоит из двух различных типов светочувствительных нервных клеток, называемых по их форме палочками (11) и колбочками (12).
Рис.2.Схематичная модель глаза.
10. Нервные клетки. 11. Палочки – чувствительные детекторы сумеречного зрения, не различающие цвета. 12. Колбочки – цветочувствительные рецепторы дневного зрения; их особенно много в задней части глаза, на участке известном как ямка или желтое пятно (именно в этой области человек видит лучше всего). Каждая клетка в сетчатке соединена нервом с головным мозгом, где вся информация об образах, цвете, форме, собирается и обрабатывается. Все эти нервные волокна собираются вместе в задней части глаза и образуют один «главный кабель», известный как зрительный нерв. Он выходит из глазного яблока через костный туннель в черепе и вновь возникает в области гипофиза, чтобы присоединиться ко второму зрительному нерву. Нервы с обеих сторон затем пересекаются, так что часть информации от левого глаза поступает в правую половину задней части головного мозга, к зрительной зоне и наоборот. В центре «главного кабеля» находится крупная артерия, идущая по всей его длине, и соответствующая вена, идущая в обратном направлении.
2. Средняя оболочка глазного яблока (мягкая) – сосудистая, (отсутствующая в области зрачка) на всем протяжении, где она контактирует с сетчаткой, включает помимо сосудов, пигментные клетки. Содержащийся в них черный пигмент обеспечивает поглощение падающего на них света. В передней части глаза сосудистая оболочка содержит пигментные клетки, образующие радужную оболочку (5) – радужку, окружающую зрачок. Это та часть глаза, пигмент которой дает глазу его цвет. Она действует, как диафрагмальное отверстие в фотоаппарате; ее мышечные волокна расширяют, или сужают зрачок (6), контролируя интенсивность света, попадающего на сетчатку.
3. Наружная оболочка – склера, является продолжением твердой оболочки мозга – она непрозрачная, препятствует проникновению света, только в передней части глаза она становится прозрачной и носит название – роговица (7). Это первая, самая сильная линза, с неподвижным фокусом состоящая из пяти различных слоев клеток.
4. Хрусталик – мягкий, прозрачный, эластичный – находится сразу позади радужки.
8. Ресничное тело – его роль изменять форму хрусталика движением цилиарной (кольцевой) мышцы, а также вырабатывать внутриглазную жидкость, которая циркулирует в первой камере между хрусталиком и внутренней поверхностью роговицы.
9. Внутренняя (главная) камера глаза находится позади хрусталика. Она наполнена веществом, которое называется стекловидным телом, имеющим желеподобную структуру; это вещество делает глаз твердым и эластичным.
Глазу, как оптическому прибору, присущи различные несовершенства. Самое распространенное из них – аметропия: близорукость или дальнозоркость. Самая распространенная причина близорукости (Б) – глазное яблоко, которое слишком «длинно», поэтому лучи света образуют изображение перед сетчаткой.
Рис. 3. Схема хода световых лучей
при дефектах зрения: 1– в нормальном глазу; 2– без коррекции; 3-скоррекцией.
Обычно, близорукость корректируется вогнутыми линзами. При дальнозоркости (А) глазное яблоко «слишком коротко», так что изображение не может получиться внутри глаза. Как правило, дальнозоркость корректируется выпуклыми линзами (Рис.3).
.3.
Роль мышечных волокон в функционировании органов зрения
Глаз – самый подвижный из всех органов чувств. Регистрация движений глаз называется
окулографией
. Амплитуду движения глаз определяют в угловых градусах. Наиболее распространенным методом регистрации движения глаз считается электроокулография. Он по сравнению с другими методами, такими как фотооптический, фотоэлектрический, и электромагнитный исключает контакт с глазным яблоком, может проводиться при любом освещении, и тем
самым не нарушает естественных условий зрительной активности.
Глазодвигательные мышцы делятся на внутренние и наружные.
Рис. 4. Мышцы глаза
Первые относятся к гладким мышцам, они регулируют кривизну хрусталика (цилиарная или кольцевая или ресничная мышца) и изменение диаметра зрачка (сфинктер зрачка) – зрачковый рефлекс. Вторые – наружные относятся к поперечнополосатым, их шесть – это три пары глазодвигательных мышц, располагающихся в глазнице. Это четыре прямые (верхняя, нижняя, медиальная и латеральная) и две косые (верхняя и нижняя) мышцы. Прямые мышцы поворачивают глазное яблоко в соответствующем направлении, косые поворачивают глаз вокруг оптической оси.
Глазодвигательные мышцы имеют и другую функцию, они могут помогать хрусталику глаза фокусировать изображение на сетчатке, когда предметы находятся на разном расстоянии от глаза. Мышцы слегка «растягивают» или «сжимают» глазное яблоко, перемещая тем самым сетчатку глаза, удаляя или приближая ее к хрусталику, облегчая при этом фокусировку. Благодаря содружественному действию глазодвигательных мышц движения обоих глаз согласованны.
Световые лучи, прежде чем попасть на сетчатку, проходят через несколько преломляющих поверхностей: переднюю и заднюю поверхности роговицы, хрусталик и стекловидное тело.
Ясное, четкое видение разноудаленных предметов обеспечивается, благодаря изменению кривизны хрусталика, а значит и его оптической силы, с помощью сокращения или расслабления особой цилиарной (кольцевой или ресничной) мышцы, находящейся вокруг хрусталика. Эта мышца и меняет выпуклость самого хрусталика. Описанный схематично процесс называется аккомодацией.
Определенное состояние аккомодации всегда стремится вызвать и определенную степень сведения зрительных осей (конвергенции) при рассматривании близких предметов и определенную степень разведения зрительных осей (дивергенции) при рассматривании удаленных предметов. При этом и тот, и другой процесс происходит одновременно двумя глазами.
Кроме того, важная роль движений глаз для зрения определяется также тем, что для непрерывного получения мозгом зрительной информации необходимо движение изображения на сетчатке. Зрительное ощущение при неподвижных глазах и объектах исчезает через 1 – 2с. Если на глаз поставить присоску с крохотным источником света, то человек видит его только к момент включения или выключения, так как этот раздражитель движется вместе с глазом и, следовательно, неподвижен по отношению к сетчатке. Чтобы преодолеть такое приспособление (адаптацию) к неподвижному изображению, глаз при рассматривании любого предмета производит не ощущаемые человеком непрерывные и непроизвольные микро движения (сканирующий аппарат) трех видов. Тремор – мелкие, но очень частые быстрые колебания (дрожание) глазного яблока вокруг точки фиксации, сопровождают дрейф. Дрейф – медленное, плавное соскальзывание взора на десятые доли градуса (дрейфуют – медленно смещаются с точки фиксации взора), участвует в процессе удержания изображения в оптимальной зоне сетчатки, препятствует исчезновению восприятия объекта (направление дрейфа случайно) и саккады – микросаккады – быстрые перемещения взгляда в пределах одного градуса, восстанавливают заданное направление взора. Продолжительность каждого скачка равна сотым долям секунды. Чем сложнее рассматриваемый объект, тем сложнее траектория движения глаз. Они как бы «прослеживают» контуры изображения (Рис. 5), задерживаясь на наиболее информативных его участках (например, в лице это – глаза). Микросаккады, возникающие с определенным интервалом до нескольких секунд, как и дрейф, препятствуют развитию локальной адаптации, приводящей к возникновению «пустого поля». Вследствие каждого скачка изображение на сетчатке смещается с одних фоторецепторов на другие, вновь передовая информацию в зрительный (оптический) нерв.
