Зрительный анализатор позволяет человеку не только опознавать предметы, но и определять их местоположения в пространстве или замечать его изменения. Удивительный факт - около 95% всей информации человек воспринимает с помощью зрения.
Строение зрительного анализатора
Глазное яблоко располагается в глазницах, парных впадинках черепа. У основания глазницы заметна небольшая щель, с помощью которой нервы и сосуды соединяются с глазом. Помимо этого, к глазному яблоку подходят еще и мышцы, благодаря которым происходит движение глаз по сторонам. Веки, брови и ресницы - это своеобразная защита глаза снаружи. Ресницы - защита от чрезмерного солнца, попадания песка, пыли в глаза. Брови не позволяют поту со лба стекать на органы зрения. Веки считаются универсальным глазным "чехлом". Со стороны щеки в верхнем углу глаза располагается слезная железа, которая выделяет слезы при опускании верхнего века. Они своевременно увлажняют и промывают глазные яблоки. Выделившаяся слеза течет в угол глаза, расположенный близко к носу, где расположен слезный канал, способствующий выделению излишков слезы. Именно это и является причиной всхлипывания носом плачущего человека.
Снаружи глазное яблоко покрыто белковой оболочкой, так называемой склерой. В передней части склера переходит в роговицу. Сразу за ней находится сосудистая оболочка. Она имеет черный цвет, поэтому свет изнутри зрительный анализатор не рассеивает. Как было упомянуто выше, склера переходит в радужку, или радужную оболочку. Цвет глаз - это и есть цвет радужной оболочки. В середине радужки расположен круглый зрачок. Он может сужаться и расширяться благодаря гладким мышцам. Таким образом зрительный анализатор человека регулирует количество свет, пропускаемого в глаз, которое необходимо для рассмотрения объекта. Сзади зрачка расположен хрусталик. Он имеет форму двояковыпуклой линзы, которая может становиться более выпуклой или плоской благодаря все тем же гладким мышцам. Чтобы рассмотреть предмет, расположенный вдали, зрительный анализатор вынуждает хрусталик стать плоским, а вблизи - выпуклым. Вся внутренняя полость глаза наполнена стекловидным телом. Оно не имеет никакого цвета, что позволяет свету проходить без помех. Позади глазного яблока расположена сетчатка.
Строение сетчатки
Сетчатка имеет рецепторы (клетки в виде колбочек и палочек), примыкающие к сосудистой оболочке, волоконца которой защищают со всех сторон, образуя черный футляр. Колбочки имеют светочувствительность гораздо меньшую, чем палочки. Они располагаются преимущественно в центре сетчатки, в желтом пятне. Следовательно, в периферии глаза преобладают палочки. Они способны передавать на зрительный анализатор лишь черно-белое изображение, зато действуют и при слабом освещении благодаря своей высокой светочувствительности. Перед палочками и колбочками расположены нервные клетки, принимающие и обрабатывающие информацию, поступающую на сетчатку.
Прекрасный мир, полный красок, звуков и запахов, дарят нам наши органы чувств
М.А. ОСТРОВСКИЙ
Цель урока : изучение зрительного анализатора.
Задачи : определение понятия «анализатор», изучение работы анализатора, развитие навыков экспериментальной деятельности и логического мышления, развитие творческой активности учащихся.
Тип урока : изложение нового материала с элементами экспериментальной деятельности и интеграции.
Методы и приемы : поисковый, исследовательский.
Оборудование : муляжи глаза; таблица «Строение глаза»; самодельные таблицы «Направление лучей», «Палочки и колбочки»; раздаточный материал: карточки с изображением строения глаза, нарушений зрения.
Ход урока
I. Актуализация знаний
Степного неба свод желанный.
Степного воздуха струи,
На вас я в неге бездыханной
Остановил глаза мои.Взгляни на звезды: много звезд
В безмолвии ночном
Горит, блестит кругом луны
На небе голубом.Е.Баратынский
Ветер принес издалёка
Песни весенний намек,
Где-то светло и глубоко
Неба открылся клочок.
Какие образы создали поэты! Что позволило их сформировать? Оказывается, в этом помогают анализаторы. О них и пойдет сегодня речь. Анализатор – это сложная система, обеспечивающая анализ раздражений. Как возникают и где анализируются раздражения? Приемники внешних воздействий – рецепторы. Куда дальше направляется раздражение и что происходит при его анализе? (Учащиеся высказывают свои мнения .)
II. Изучение нового материала
Раздражение преобразуется в нервный импульс и по нервному пути попадает в головной мозг, где и анализируется. (Одновременно с беседой составляем опорную схему, затем обсуждаем ее с учащимися. )
Какова роль зрения в жизни человека? Зрение необходимо для трудовой деятельности, для обучения, для эстетического развития, для передачи социального опыта. Примерно 70% всей информации мы получаем с помощью зрения. Глаз – это окно в окружающий мир. Этот орган часто сравнивают с фотоаппаратом. Роль объектива выполняет хрусталик. (Демонстрация муляжей, таблиц .) Диафрагма объектива – зрачок, его диаметр изменяется в зависимости от освещенности. Как на фотопленке или светочувствительной матрице фотоаппарата, на сетчатке глаза появляется изображение. Однако система зрения более совершенна, чем обычный фотоаппарат: сама сетчатка и мозг исправляют изображение, делают его более четким, объемным, цветным и, наконец, осмысленным.
Ознакомьтесь со строением глаза более детально. Посмотрите на таблицы и муляжи, воспользуйтесь иллюстрациями в учебнике.
Давайте изобразим схему «Строение глаза».
Фиброзная оболочка
Задняя – непрозрачная – склера
Передняя – прозрачная – роговица
Сосудистая оболочка
Передняя – радужка, содержит пигмент
В центре радужки – зрачок
Хрусталик
Сетчатка
Брови
Веки
Ресницы
Слезный проток
Слезная железа
Глазодвигательные мышцы
«Стянутая рыбачья сеть, закинутая на дно глазного бокала и ловящая солнечные лучи!» – так представлял себе древнегреческий врач Герофил сетчатку глаза. Это поэтическое сравнение оказалось удивительно точным. Сетчатка – именно сеть, и именно ловящая отдельные кванты света. Она напоминает слоеный пирог толщиной в 0,15–0,4 мм, каждый слой – это множество клеток, отростки которых сплетаются и образуют ажурную сеть. От клеток последнего слоя отходят длинные отростки, которые, собираясь в пучок, образуют зрительный нерв .
Более миллиона волокон зрительного нерва несут в мозг информацию, закодированную сетчаткой в виде слабых биоэлектрических импульсов. Место на сетчатке, где волокна сходятся в пучок, называют слепым пятном .
Слой сетчатки, образованный светочувствительными клетками – палочками и колбочками, поглощает свет. Именно в них происходит превращение света в зрительную информацию.
Мы с вами познакомились с первым звеном зрительного анализатора – рецепторами. Посмотрите на изображение рецепторов света, они по форме напоминают палочки и колбочки. Палочки обеспечивают черно-белое зрение. Они примерно в 100 раз чувствительнее к свету, чем колбочки, и расположены так, что их плотность возрастает от центра к краям сетчатки. Зрительный пигмент палочек хорошо поглощает сине-голубые лучи, а красные, зеленые и фиолетовые плохо. Цветное зрение обеспечивают колбочки трех типов, которые чувствительны соответственно к фиолетовому, зеленому и красному цветам. Напротив зрачка на сетчатке размещается наибольшее скопление колбочек. Это место называют желтым пятном .
Вспомните красный мак и голубой василек. Днем они ярко окрашены, а в сумерках мак почти черный, а василек – белесо-синий. Почему? (Учащиеся высказывают мнения. ) Днем при хорошем освещении работают и колбочки, и палочки, а ночью, когда света для колбочек недостаточно, только палочки. Впервые этот факт описал чешский физиолог Пуркинье в 1823 г.
Эксперимент «Палочковое зрение». Возьмите небольшой предмет, например карандаш, окрашенный в красный цвет, и, глядя прямо перед собой, попробуйте увидеть его боковым зрением. Предмет надо непрерывно двигать, тогда удастся найти положение, при котором красный цвет будет восприниматься как черный. Объясните, почему при этом карандаш расположен так, что его изображение проецируется на край сетчатки. (На краю сетчатки почти отсутствуют колбочки, а палочки цвета не различают, поэтому изображение и кажется почти черным. )
Мы с вами уже знаем, что зрительная зона коры больших полушарий головного мозга расположена в затылочной части. Давайте составим опорную схему «Зрительный анализатор».
Таким образом, зрительный анализатор – это сложная система восприятия и обработки информации о внешнем мире. Зрительный анализатор имеет большие резервы. В сетчатке глаза содержится 5–6 млн колбочек и около 110 млн палочек, а в зрительной зоне коры больших полушарий – примерно 500 млн нейронов. Несмотря на высокую надежность зрительного анализатора, его функции могут нарушаться под действием различных факторов. Отчего это происходит и к каким изменениям приводит? (Учащиеся высказывают свое мнение .)
Обратите внимание, что при хорошем зрении изображение предметов, находящихся на расстоянии наилучшего зрения (25 см), формируется точно на сетчатке. На рисунке в учебнике вы можете видеть, как изображение формируется у близорукого и дальнозоркого человека.
Близорукость, дальнозоркость, астигматизм, дальтонизм – это частые нарушения зрения. Они могут иметь наследственный характер, но могут быть и приобретенными в течение жизни из-за неправильного режима труда, плохой освещенности рабочего стола, несоблюдения правил техники безопасности при работе на ПК, в мастерских и лабораториях, при долгом просмотре телевизора и т.д.
Исследования показали, что через 60 мин непрерывного сидения у телевизора наступает снижение остроты зрения и способности различать цвета. Нервные клетки оказываются «перегруженными» ненужной информацией, вследствие чего ухудшается память и ослабевает внимание. В последние годы зарегистрирована особая форма нарушений функции нервной системы – фотоэпилепсия, сопровождающаяся судорожными припадками и даже потерей сознания. В Японии 17 декабря 1997 г. был зарегистрирован массовый приступ такой болезни. Как выяснилось, причиной стало быстрее мелькания изображений в одной из сцен мультфильма «Маленькие монстры».
III. Закрепление пройденного, подведение итогов, выставление оценок
Значение зрения Благодаря глазам мы с вами получаем 85 % информации об окружающем мире, они же, по подсчетам И.М. Сеченова, дают человеку до 1000 ощущений в минуту. Глаз позволяет увидеть предметы, их форму, размер, цвет, перемещения. Глаз способен различить хорошо освещенный предмет поперечником в одну десятую миллиметра на расстоянии 25 сантиметров. Но если предмет сам светится, он может быть и значительно меньше. Теоретически человек мог бы увидеть огонек свечи на расстоянии 200 км. Глаз способен различать чистых цветовых тонов и 5-10 миллионов смешанных оттенков. Полная адаптация глаза к темноте занимает минут.
Схема строения глаза Рис.1. Схема строения глаза 1 - склера, 2 - сосудистая оболочка, 3 - сетчатка, 4 - роговица, 5 - радужка, 6 - ресничная мышца, 7 - хрусталик, 8 - стекловидное тело, 9 - диск зрительного нерва, 10 - зрительный нерв, 11 - желтое пятно.
Основное вещество роговицы состоит из прозрачной соединительнотканной стромы и роговичных телец Спереди роговица покрыта многослойным эпителием. Роговица (роговая оболочка) передняя наиболее выпуклая прозрачная часть глазного яблока, одна из светопреломляющий х сред глаза.
Радужная оболочка (радужка)-тонкая подвижная диафрагма глаза с отверстием (зрачком) в центре; расположена за роговицей, перед хрусталиком. Радужка содержит различное количество пигмента, от которого зависит её окраска «цвет глаз». Зрачок- круглое отверстие, через которое лучи света проникают внутрь и достигают сетчатки (величина зрачка изменяется [в зависимости от интенсивности светового потока: при ярком свете он уже, при слабом и в темноте шире].
Хрусталик прозрачное тело, расположенное внутри глазного яблока напротив зрачка; являясь биологической линзой, хрусталик составляет важную часть светопреломляющего аппарата глаза. Хрусталик представляет собой прозрачное двояковыпуклое округлое эластичное образование,
Фоторецепторы признаки палочки колбочки Длина 0,06 мм 0,035 мм Диаметр 0,002 мм 0,006 мм Количество 125 – 130 млн.6 – 7 млн. Изображение Черно-белое Цветное Вещество Родопсин (зрительный пурпур) иодопсин расположение Преобладают на периферии Преобладают в центральной части сетчатки Желтое пятно – скопление колбочек, Слепое пятно – место выхода зрительного нерва (рецепторов нет)
Строение сетчатки: Анатомически сетчатка представляет собой тонкую оболочку, прилежащую на всём своём протяжении с внутренней стороны к стекловидному телу, а с наружной к сосудистой оболочке глазного яблока. В ней выделяют две части: зрительную часть(рецептивное поле участок с фоторецепторными клетками (палочками или колбочками) и слепую часть (область на сетчатке, которая не чувствительна к свету). Свет падает слева и проходит через все слои, достигая фоторецепторов (колбочек и палочек). Которые и передают сигнал по зрительному нерву в мозг.
Близорукость Близорукость (миопия) это дефект (аномалия рефракции) зрения, при котором изображение падает не на сетчатку глаза, а перед ней. Наиболее распространённая причина увеличенное (относительно нормального) в длину глазное яблоко. Более редкий вариант - когда преломляющая система глаза фокусирует лучи сильнее чем надо (и, как следствие, они опять-таки сходятся не на сетчатке, а перед ней). В любом из вариантов, при рассматривании удаленных предметов, на сетчатке возникает нечеткое, размытое изображение. Миопия чаще всего развивается в школьные годы, а также во время учёбы в средних и высших учебных заведениях и связана с длительной зрительной работой на близком расстоянии (чтение, письмо, черчение), особенно при неправильном освещении и плохих гигиенических условиях. С ведением информатики в школах и распространением персональных компьютеров положение стало ещё более серьёзным.
Дальнозоркость (гиперметропия) особенность рефракции глаза, состоящая в том, что изображения далеких предметов в покое аккомодации фокусируются за сетчаткой. В молодом возрасте при не слишком высокой дальнозоркости с помощью напряжения аккомодации можно сфокусировать изображение на сетчатке. Одной из причин дальнозоркости может быть уменьшенный размер глазного яблока на передне-задней оси. Практически все младенцы дальнозоркие. Но с возрастом у большинства этот дефект пропадает в связи с ростом глазного яблока. Причина возрастной (старческой) дальнозоркости (пресбиопии) уменьшение способности хрусталика изменять кривизну. Этот процесс начинается в возрасте около 25 лет, но лишь к 4050 годам приводит к снижению остроты зрения зрения при чтении на обычном расстоянии от глаз (2530 см).
Дальтонизм До 14 месяцев у новорожденных девочек и до 16 месяцев у мальчиков наблюдается период полного невосприятия цветов. Формирование цветоощущения заканчивается к 7,5 годам у девочек и к 8 годам у мальчиков. Около 10% мужчин и менее 1% женщин имеют дефект цветового зрения (неразличение красного и зеленого цветов или, реже, синего; может быть полное неразличение цветов)
64. Заполните таблицу.
СТРОЕНИЕ ГЛАЗНОГО ЯБЛОКА.
Часть глазного яблока Значение Роговица прозрачная обоочка, покрывающая переднюю часть глаза; она граничит с непрозрачной внешней оболочкой Передняя камера глаза пространство между роговицей и радужкой заполнена внутриглазной жидкостью Радужка состоит из мышц, при сокращении и расслаблении которых размеры зрачка меняются; она отвечает за цвет глаз Зрачок отверстие в радужке; его размер зависит от уровня освященности: чем больше света, тем меньше зрачок Хрусталик он прозрачени, может менять свою форму почти мгновенно, благодаря чему человек может видеть хорошо как вблизи, так и в даль Стекловидное тело поддерживает форму глаза, участвует во внутриглазном обмене веществ Сетчатка делится на 2 вида: колбочки и палочки. Палочки позволяют видеть при плохом освещении, а колбочки отвечают за остроту зрения Склера непрозрачная внешняя оболочка глаза, к ней крепятся глазодвигательные мышцы Сосудистая оболочка отвечает за кровоснабжение внутриглазных структур, не имеет нервных окончаний Зрительный нерв с его помощью сигнал от нервных окончаний передается в головной мозг
65. Рассмотрите рисунок, изображающий строение глаза человека. Напишите названия частей глаза, обозначенных цифрами.
1. Радужка.
2. Роговица.
3. Хрусталик.
4. Ресницы.
5. Стекловидное тело.
6. Склера.
7. Желтое пятно.
8. Зрительный нерв.
9. Слепое пятно.
10. Сетчатка.
66. Перечислите структуры, которые относятся к вспомогательному аппарату органа зрения.
Вспомогательный аппарат - это брови, веки и ресницы, слезная железа, слезные канальцы, глазодвигательные мышцы, нервы и кровеносные сосуды.
67. Выпишите названия частей глаза, через которые проходят лучи света, прежде чем они попадут на сетчатку.
Роговица - передняя камера - радужка - задняя камера - кристалик - стеклянное тельце - сетчатка.
68. Запишите определения.
Палочки - рецепторы сумеречного света, которые отличают светлое от темного.
Колбочки - они обладают меньшей светочувствительностью, но различают цвета.
Сетчатка - внутренняя оболочка глаза, являющаяся периферическим отделом зрительного анализатора.
Желтое пятно - место наибольшей остроты зрения в сетчатке глаза.
Слепое пятно - место выхода зрительного нерва из сетчатки глаза, расположено на его дне.
69. Какие дефекты зрения изображены на рисунке? Предложите (дорисуйте) способы их исправления.
1. Близорукость.
2. Дальнозоркость.
Ни в коем случае не читайте лежа; при чтении расстояние от глаз до книги должно быть не меньше 30 см; если вы смотрите телевизор днем, то нужно затемнить помещение, а вечером - включить освещение. при работе за компьютером делать частые перерывы.
71. Выполните практичекую работу "Изучение изменения размера зрачка".
1. Приготовьте квадратный лист плотной черной бумаги (4 см * 4 см) с точечным отверстием посередине (проткните лист иголкой).
2. Закройте левый глаз. Правым глазом смотрите через отверстие на источник яркого сета (окно или настольную лампу).
3. Продолжая смотреть через отверстие правым глазом, откройте левый. Как изменился в этот момент размер отверстия в листе бумаги (ваше субъективное воспритяие)?
Размер отверстия в бумаге уменьшился.
4. Снова закройте левый глаз. Как изменился размер отверстия?
Размер отверстия увеличился.
5. Сделайте вывод Размер отверстия в листе бумаги не изменяется. Возникающее ощущение иллюзорное. На самом деле расширяется и суживается
зрачок, т.к. света становится то больше, то меньше.
Орган зрения играет важнейшую роль во взаимодействии человека с окружающей средой. С его помощью к нервным центрам поступает до 90 % информации о внешнем мире. Он обеспечивает восприятие света, цветовой гаммы и ощущение пространства. Благодаря тому, что орган зрения является парным и подвижным, зрительные образы воспринимаются объемно, т.е. не только по площади, но и по глубине.
Орган зрения включает глазное яблоко и вспомогательные органы глазного яблока. В свою очередь орган зрения – составная часть зрительного анализатора, который кроме указанных структур включает проводящий зрительный путь, подкорковые и корковые центры зрения.
Глаз имеет округлую форму, передний и задний полюсы (рис. 9.1). Глазное яблоко состоит из:
1) наружной фиброзной оболочки;
2) средней – сосудистой оболочки;
3) сетчатки;
4) ядра глаза (передняя и задняя камеры, хрусталик, стекловидное тело).
Диаметр глаза примерно равен 24 мм, объем глаза у взрослого человека в среднем 7,5 см 3 .
1) Фиброзная оболочка – наружная плотная оболочка, выполняющая каркасную и защитную функции. Фиброзная оболочка подразделяется на задний отдел – склеру и прозрачный передний – роговицу.
Склера – плотная соединительно-тканая оболочка толщиной 0,3–0,4 мм в задней части, 0,6 мм вблизи роговицы. Она образована пучками коллагеновых волокон, между которыми залегают уплощенные фибробласты с небольшим количеством эластических волокон. В толще склеры в зоне соединения ее с роговицей имеется множество мелких разветвленных сообщающихся между собой полостей, образующих венозный синус склеры (шлеммов канал), через который обеспечивается отток жидкости из передней камеры глаза.К склере прикрепляются глазодвигательные мышцы.
Роговица – это прозрачная часть оболочки, которая не имеет сосудов, а по форме напоминает часовое стекло. Диаметр роговицы – 12 мм, толщина – около 1 мм. Основные свойства роговицы – прозрачность, равномерная сферичность, высокая чувствительность и высокая преломляющая способность (42 дптр). Роговица выполняет защитную и оптическую функции. Она состоит из нескольких слоев: наружного и внутрненнего эпителиальных с множеством нервных окончаний, внутренних, образованных тонкими соединительно-ткаными (коллагеновыми) пластинками, между которыми лежат уплощенные фибробласты. Эпителиоциты наружного слоя снабжены множеством микроворсинок и обильно смочены слезой. Роговица лишена кровеносных сосудов, ее питание происходит за счет диффузии из сосудов лимба и жидкости передней камеры глаза.
Рис. 9.1. Схема строения глаза:
А: 1 – анатомическая ось глазного яблока; 2 – роговица; 3 – передняя камера; 4 – задняя камера; 5 – коньюктива; 6 – склера; 7 – сосудистая оболочка; 8 – цилиарная связка; 8 – сетчатка; 9 – желтое пятно, 10 – зрительный нерв; 11 – слепое пятно; 12 – стекловидное тело, 13 – ресничатое тело; 14 – циннова связка; 15 – радужка; 16 – хрусталик; 17 – оптическая ось; Б: 1 – роговица, 2 – лимб (край роговицы), 3 – венозный синус склеры, 4 – радужно-рого-вичный угол, 5 – конъюнктива, 6 – ресничная часть сетчатки, 7 – склера, 8 – сосудистая оболочка, 9 – зубчатый край сетчатки, 10 – ресничная мышца, 11 – ресничные отростки, 12 – задняя камера глаза, 13 – радужка, 14 – задняя поверхность радужки, 15 – ресничный поясок, 16 – капсула хрусталика, 17 – хрусталик, 18 – сфинктер зрачка (мышца, суживающая зрачок), 19 – передняя камера глазного яблока
2) Сосудистая оболочка содержит большое количество кровеносных сосудов и пигмента. Она состоит из трех частей: собственно сосудистой оболочки, ресничного тела и радужки.
Собственно сосудистая оболочка образует большую часть сосудистой оболочки и выстилает заднюю часть склеры.
Большая часть ресничного тела – это ресничная мышца, образованная пучками миоцитов, среди которых различают продольные, циркулярные и радиальные волокна. Сокращение мышцы приводит к расслаблению волокон ресничного пояска (цинновой связки), хрусталик расправляется, округляется, вследствие этого выпуклость хрусталика и его преломляющая сила увеличивается, происходит аккомодация на близлежащие предметы. Миоциты в старческом возрасте частично атрофируются, развивается соединительная ткань; это приводит к нарушению аккомодации.
Ресничное тело кпереди продолжается в радужку, которая представляет собой круглый диск с отверстием в центре (зрачок). Радужка расположена между роговицей и хрусталиком. Она отделяет переднюю камеру (ограниченную спереди роговицей) от задней (ограниченной сзади хрусталиком). Зрачковый край радужки зазубрен, латеральный периферический – ресничный край – переходит в ресничное тело.
Радужка состоит из соединительной ткани с сосудами, пигментных клеток, которые определяют цвет глаз, и мышечных волокон, расположенных радиально и циркулярно, которые образуют сфинктер (суживатель) зрачка и дилататор зрачка. Различное количество и качество пигмента меланина обусловливает цвет глаз – карий, черный, (при наличии большого количества пигмента) или голубой, зеленоватый (если мало пигмента).
3) Сетчатка – внутренняя (светочувствительная) оболочка глазного яблока – на всем протяжении прилежит изнутри к сосудистой оболочке. Она состоит из двух листков: внутреннего – светочувствительного (нервная часть) и наружного – пигментного. Сетчатка делится на две части – заднюю зрительную и переднюю (ресничную и радужковую). Последняя не содержит светочувствительных клеток (фоторецепторов). Границей между ними является зубчатый край, который расположен на уровне перехода собственно сосудистой оболочки в ресничный кружок. Место выхода из сетчатки зрительного нерва называется диском зрительного нерва (слепое пятно, где также отсутствуют фоторецепторы). В центре диска в сетчатку входит центральная артерия сетчатки.
Зрительная часть состоит из наружной пигментной и внутренней нервной частей. Во внутреннюю часть сетчатки входят клетки с отростками в форме колбочек и палочек, которые являются светочувствительными элементами глазного яблока. Колбочки воспринимают световые лучи при ярком (дневном) свете и являются одновременно рецепторами цвета, а палочки функционируют при сумеречном освещении и играют роль рецепторов сумеречного света. Остальные нервные клетки выполняют связующую роль; аксоны этих клеток, соединившись в пучок, образуют нерв, который выходит из сетчатки.
Каждая палочка состоит из наружного и внутреннего сегментов. Наружный сегмент – светочувствительный – образован сдвоенными мембранными дисками, которые представляют собой складки плазматической мембраны. Зрительный пурпур – родопсин, располагающийся в мембранах наружного сегмента, под действием света изменяется, что приводит к возникновению импульса. Наружный и внутренний сегменты связаны между собой ресничкой. Во внутреннем сегменте – множество митохондрий, рибосом, элементов эндоплазматической сети и пластинчатого комплекса Гольджи.
Палочки покрывают почти всю сетчатку за исключением «слепого» пятна. Наибольшее количество колбочек находится на расстоянии около 4 мм от диска зрительного нерва в углублении округлой формы, так называемое желтое пятно, в нем отсутствуют сосуды и оно является местом наилучшего видения глаза.
Различают три типа колбочек, каждый из которых воспринимает свет определенной длины волны. В отличие от палочек в наружном сегменте одного типа имеется иодопсин, к оторый воспринимает красный свет. Количество колбочек в сетчатке глаза человека достигает 6–7 млн, количество палочек – в 10–20 раз больше.
4) Ядро глаза состоит из камер глаза, хрусталика и стекловидного тела.
Радужка разделяет пространство между роговицей, с одной стороны, и хрусталиком с цинновой связкой и ресничным телом, с другой, на две камеры – переднюю изаднюю, которые играют важную роль в циркуляции водянистой влаги внутри глаза. Водянистая влага – жидкость с очень низкой вязкостью, она содержит около 0,02 % белка. Водянистая влага вырабатывается капиллярами ресничных отростков и радужки. Обе камеры сообщаются между собой через зрачок. В углу передней камеры, образованном краем радужки и роговицы, по окружности располагаются выстланные эндотелием щели, через которые передняя камера сообщается с венозным синусом склеры, а последний – с системой вен, куда оттекает водянистая влага. В норме количество образовавшейся водянистой влаги строго соответствует количеству оттекающей. При нарушении оттока водянистой влаги возникает повышение внутриглазного давления – глаукома. При несвоевременном лечении данное состояние может привести к слепоте.
Хрусталик – прозрачная двояковыпуклая линза диаметром около 9 мм, имеющая переднюю и заднюю поверхности, которые переходят одна в другую в области экватора. Коэффициент преломления хрусталика в поверхностных слоях равен 1,32; в центральных – 1,42. Эпителиальные клетки, расположенные вблизи экватора, являются ростковыми, они делятся, удлиняются, дифференцируются в хрусталиковые волокна и накладываются на периферические волокна позади экватора, в результате чего диаметр хрусталика увеличивается. В процессе дифференцировки ядро и органеллы исчезают, в клетке сохраняются лишь свободные рибосомы и микротрубочки. Хрусталиковые волокна дифференцируются в эмбриональном периоде из эпителиальных клеток, покрывающих заднюю поверхность образующегося хрусталика, и сохраняются в течение всей жизни человека. Волокна склеены между собой веществом, чей индекс светопреломления аналогичен таковому в волокнах хрусталика.
Хрусталик как бы подвешен на ресничном пояске (цинновой связке) между волокнами которого расположены пространства пояска, (петитов канал), сообщающиеся с камерами глаза. Волокна пояска прозрачны, они сливаются с веществом хрусталика и передают ему движения ресничной мышцы. При натяжении связки (расслабление ресничной мышцы) хрусталик уплощается (установка на дальнее видение), при расслаблении связки (сокращение ресничной мышцы) выпуклость хрусталика увеличивается (установка на ближнее видение). Это и называется аккомодацией глаза.
Снаружи хрусталик покрыт тонкой прозрачной эластичной капсулой, к которой прикрепляется ресничный поясок (циннова связка). При сокращении ресничной мышцы изменяются размеры хрусталика и его преломляющая способность.Хрусталик обеспечивает аккомодацию глазного яблока, преломляя световые лучи силой в 20 диоптрий.
Стекловидное тело заполняет пространство между сетчаткой сзади, хрусталиком и задней стороной ресничного пояска спереди. Оно представляет собой аморфное межклеточное вещество желеобразной консистенции, которое не имеет сосудов и нервов и покрыто оболочкой, его индекс светопреломления – 1,3. Стекловидное тело состоит из гигроскопического белка витреина и гиалуроновой кислоты. На передней поверхности стекловидного тела имеется ямка, в которой располагается хрусталик.
Вспомогательные органы глаза. К вспомогательным органам глаза относятся мышцы глазного яблока, фасции глазницы, веки, брови, слезный аппарат, жировое тело, конъюнктива, влагалище глазного яблока. Двигательный аппарат глаза представлен шестью мышцами. Мышцы начинаются от сухожильного кольца вокруг зрительного нерва в глубине глазницы и прикрепляются к глазному яблоку. Мышцы действуют таким образом, что оба глаза поворачиваются согласованно и направлены в одну и ту же точку (рис. 9.2).
Рис. 9.2. Мышцы глазного яблока (глазодвигательные мышцы):
А – вид спереди, Б – вид сверху; 1 – верхняя прямая мышца, 2 – блок, 3 – верхняя косая мышца, 4 – медиальная прямая мышца, 5 – нижняя косая мышца, б – нижняя прямая мышца, 7 – латеральная прямая мышца, 8 – зрительный нерв, 9 – перекрест зрительных нервов
Глазница, в которой находится глазное яблоко, состоит из надкостницы глазницы. Между влагалищем и надкостницей глазницы находится жировое тело глазницы, которое выполняет роль эластичной подушки для глазного яблока.
Веки (верхнее и нижнее) представляют собой образования, которые лежат впереди глазного яблока и прикрывают его сверху и снизу, а при смыкании полностью его скрывают. Пространство между краями век называется глазной щелью, вдоль переднего края век расположены ресницы. Основу века составляет хрящ, который сверху покрыт кожей. Веки уменьшают или перекрывают доступ светового потока. Брови и ресницы – это короткие щетинковые волосы. При мигании ресницы задерживают крупные частицы пыли, а брови способствуют отведению пота в латеральном и медиальном направлении от глазного яблока.
Слезный аппарат состоит из слезной железы с выводными протоками и слезоотводящих путей (рис. 9.3). Слезная железа расположена в верхнелатеральном углу глазницы. Она выделяет слезу, состоящую в основном из воды, в которой содержится около 1,5 % NaCl, 0,5 % альбумина и слизь, а также в слезе имеется лизоцим, обладающий выраженным бактерицидным действием.
Кроме того, слеза обеспечивает смачивание роговицы – препятствует ее воспалению, удаляет с ее поверхности частицы пыли и участвует в обеспечении ее питания. Движению слезы способствуют мигательные движения век. Затем слеза по капиллярной щели около края век оттекает в слезное озеро. В этом месте берут начало слезные канальца, которые открываются в слезный мешок. Последний находится в одноименной ямке в нижнемедиальном углу глазницы. Книзу он переходит в довольно широкий носослезный канал, по которому слезная жидкость попадает в полость носа.
Зрительное восприятие
Формирование изображения в глазу происходит при участии оптических систем (роговицы и хрусталика), дающих перевернутое и уменьшенное изображение объекта на поверхности сетчатки. Кора головного мозга осуществляет еще один поворот зрительного образа, благодаря чему мы видим различные объекты окружающего мира в реальном виде.
Приспособление глаза к ясному видению на расстоянии удаленных предметов называют аккомодацией. Механизм аккомодации глаза связан с сокращением ресничных мышц, которые изменяют кривизну хрусталика. При рассмотрении предметов на близком расстоянии одновременно с аккомодацией действует и конвергенция, т. е. происходит сведение осей обоих глаз. Зрительные линии сходятся тем больше, чем ближе находится рассматриваемый предмет.
Преломляющую силу оптической системы глаза выражают в диоптриях – (дптр). Преломляющая сила глаза человека составляет 59 дптр при рассмотрении далеких и 72 дптр – при рассмотрении близких предметов.
Существуют три главные аномалии преломления лучей в глазу (рефракции): близорукость, или миопия; дальнозоркость, или гиперметропия, и астигматизм (рис. 9.4). Основная причина всех дефектов глаза состоит в том, что не согласуются между собой преломляющая сила и длина глазного яблока, как в нормальном глазу. При близорукости лучи сходятся перед сетчаткой в стекловидном теле, а на сетчатке вместо точки возникает круг светорассеяния, глазное яблоко при этом имеет большую длину, чем в норме. Для коррекции зрения используют вогнутые линзы с отрицательными диоптриями.
Рис. 9.4. Ход лучей света в глазу:
а – при нормальном зрении, б – при близорукости, в – при дальнозоркости, г – при астигматизме; 1 – коррекция двояковогнутой линзой для исправления дефектов близорукости, 2 – двояковыпуклой – дальнозоркости, 3 – цилиндрической – астигматизма
При дальнозоркости глазное яблоко короткое, и поэтому параллельные лучи, идущие от далеких предметов, собираются сзади сетчатки, а на ней получается неясное, расплывчатое изображение предмета. Этот недостаток может быть компенсирован путем использования преломляющей силы выпуклых линз с положительными диоптриями. Астигматизм – различное преломление лучей света в двух главных меридианах.
Старческая дальнозоркость (пресбиопия) связана со слабой эластичностью хрусталика и ослаблением натяжения цинновых связок при нормальной длине глазного яблока. Исправить это нарушение рефракции можно с помощью двояковыпуклых линз.
Зрение одним глазом дает нам представление о предмете лишь в одной плоскости. Только зрение одновременно двумя глазами дает восприятие глубины и правильное представление о взаимном расположении предметов. Способность к слиянию отдельных изображений, получаемых каждым глазом, в единое целое обеспечивает бинокулярное зрение.
Острота зрения характеризует пространственную разрешающую способность глаза и определяется тем наименьшим углом, при котором человек способен различать раздельно две точки. Чем меньше угол, тем лучше зрение. В норме этот угол равен 1 минуте, или 1 единице.
Для определения остроты зрения используют специальные таблицы, на которых изображены буквы или фигурки различного размера.
Поле зрения – это пространство, которое воспринимается одним глазом при неподвижном его состоянии. Изменение поля зрения может быть ранним признаком некоторых заболеваний глаз и головного мозга.
Механизм фоторецепции основан на поэтапном превращении зрительного пигмента родопсина под действием квантов света. Последние поглощаются группой атомов (хромофоры) специализированных молекул – хромолипопротеинов. В качестве хромофора, который определяет степень поглощения света в зрительных пигментах, выступают альдегиды спиртов витамина А, или ретиналь. Ретиналь в норме (в темноте) связывается с бесцветным белком опсином, образуя при этом зрительный пигмент родопсин. При поглощении фотона цис-ретиналь переходит в полную трансформу (изменяет конформацию) и отсоединяется от опсина, при этом в фоторецепторе запускается электрический импульс, который направляется в головной мозг. При этом молекула теряет цвет, и этот процесс называют выцветанием. После прекращения воздействия света родопсин тотчас же ресинтезируется. В полной темноте необходимо около 30 минут, чтобы все палочки адаптировались и глаза приобрели максимальную чувствительность (весь цис-ретиналь соединился с опсином, вновь образуя родопсин). Этот процесс беспрерывный и лежит в основе темновой адаптации.
От каждой фоторецепторной клетки отходит тонкий отросток, заканчивающийся в наружном сетчатом слое утолщением, которое образует синапс с отростками биполярных нейронов.
Ассоциативные нейроны , расположенные в сетчатке, передают возбуждение от фоторецепторных клеток к крупным оптикоганглионарным невроцитам , аксоны которых (500 тыс – 1 млн) и образуют зрительный нерв, который выходит из глазницы через канал зрительного нерва. На нижней поверхности мозга образуется перекрест зрительных нервов. Информация от латеральных частей сетчатки, не перекрещиваясь, направляется в зрительный тракт, а от медиальных – перекрещивается. Затем импульсы проводятся к подкорковым центрам зрения, которые расположены в среднем и промежуточном мозге: верхние холмики среднего мозга обеспечивают ответную реакцию на неожиданные зрительные раздражители; задние ядра таламуса (зрительного бугра) промежуточного мозга обеспечивают бессознательную оценку зрительной информации; от латеральных коленчатых тел промежуточного мозга по зрительной лучистости импульсы направляются к корковому центру зрения. Он расположен в шпорной борозде затылочной доли и обеспечивает сознательную оценку поступившей информации (рис. 9.5).
