Зрительная сенсорная система: строение, функции
Нарушения зрения
Зрительная сенсорная система - важнейшая среди других, потому что дает человеку более 90% информации из окружающей среды.
Зрительная сенсорная система имеет три части: 1) периферическую, которая состоит из собственно рецепторного аппарата (палочки и колбочки сетчатки глаза);
2) проводниковую, состоящую из чувствительного зрительного нерва, зрительного тракта, содержится в головном мозге, таламуса;
3) центральную, которая находится в затылочных областях коры головного мозга.
Функцией зрительного анализатора является зрение - способность воспринимать свет, цвет, размер, взаимное расположение и расстояние между предметами с помощью органа зрения - глаза.
Глаз содержится в углублении черепа - глазнице. Различают вспомогательный аппарат глаза и собственно глазное яблоко.
Вспомогательный аппарат глаза - это система его защиты и движения. В него входят брови, верхняя и нижняя веки с ресницами, слезные железы, двигательные мышцы. Глазное яблоко сзади окружено жировой клетчаткой, которая играет роль мягкой эластичной подушки. Над верхним краем глазницы лежит полоска кожи, покрыта волосами - брови. Волосы бровей задерживают пот выделяется на лбу и направляет его на виски. Спереди глазное яблоко прикрывают верхнее и нижнее веки, защищающие глаза спереди и способствуют его увлажнению. Вдоль переднего края век растут волосы - ресницы: раздражение их вызывает защитный рефлекс - смыкание век. Внутренняя поверхность век и передняя часть глазного яблока, за исключением роговицы, покрыта слизистой оболочкой - конъюнктивой. Вокруг внешнего края глазницы расположена слезная железа, которая выделяет жидкость, предохраняющую глаз от высыхания и обеспечивает чистоту склеры и прозрачность роговицы. Равномерному распределению слезной жидкости на поверхности глаза способствует мигание век. Глазное яблоко приводят в движение шесть мышц, из которых четыре называются прямыми, а два косыми. Они обеспечивают координированные движения глаза. К системе защиты глаза также принадлежит роговичный (дотрагивания к роговице или попадания в глаза пылинки) и зрачковый рефлексы.
Глаз, или глазное яблоко. Представляет собой шарообразной формы образование диаметром 24 мм, массой 7-8 г.
Стенка глазного яблока образована тремя оболочками: наружной -фиброзной, средней – сосудистой и внутренней - сетчаткой.
Внешняя оболочка - белковая оболочка, или склера - непрозрачная прочная соединительная ткань белогоцвета, которая обеспечивает глазу определенную форму и защиту. Передняя часть склеры переходит в прозрачную роговицу. Роговица защищает от повреждения внутренние части глаза и пропускает свет. Роговица не содержит кровеносных сосудов, питается за счет межклеточной жидкости. После травмы глаза или его заполнения, у пожилых людей может возникнуть помутнение роговицы, или бельмо.
Вследствие этого ухудшается или вовсе прекращается попадание в глаза света, и человек становится слепой. Единственным методом лечения бельма является пересадки роговицы. Первым в мире такую операцию предложил выдающийся отечественный офтальмолог В.П. Филатов (1875-1956).
Под склерой находится средняя оболочка - сосудистая (толщина ее 0,2-0,4 мм), в которой большое количество кровеносных сосудов, ее функция связана с питанием других оболочек и образований глаза. Эта оболочка богата на пигмент, который придает ей темную окраску. В переднем отделе глазного яблока сосудистая оболочка переходит в ресничное тело и радужную оболочку.
В ресничном теле содержится мышца, которая связан с хрусталиком и регулирует его кривизну.
Ткань радужки содержит пигмент - меланин, от количества которого цвет радужки может быть от голубого до черного. В центре радужки есть округлое отверстие - зрачок. Диаметр зрачка меняется в зависимости от уровня освещения: больше света вокруг - зрачок уже, меньше - шире, очень широкий - в полной темноте. Диаметр зрачка изменяется рефлекторно (зрачковый рефлекс) благодаря сокращению неисчерченных мышц радужной оболочки, одни из которых иннервируются симпатичной (расширяют), а другие - парасимпатической нервной системой (сужают).
Внутренняя оболочка глаза - сетчатка, толщина которой 0,1-0,2 мм, но она состоит из многих слоев различных клеток, которые, соединяясь
между собой своими отростками, сплетают ажурную сетку (отсюда ее название). Различают следующие слои сетчатки:
1) внешний пигментный слой, образованный эпителием, содержит пигмент фуксин; этот пигмент поглощает свет и тем препятствует его отражению ирассеиванию, а это способствует четкости зрительного восприятия;
2) фоторецепторы - колбочки (7-8 млн.), предназначенные для дневного зрения и нечувствительные к слабому освещению, и палочки (125 млн.), которые воспринимают световые лучи в условиях сумеречного освещения;
3) биполярные нейроны;
4) ганглиозные нейроны, аксоны которых формируют зрительный нерв.
С физиологической точки зрения сетчатка является периферической частью зрительно-ного анализатора.
Основная масса колбочек находится в центральной части сетчатки - в желтом пятне. Желтое пятно является местом наилучшего видения. Такое зрение называется центральным. Остальные сетчатки участвует в боковом или периферическом зрении. С удалением от центра количество колбочек уменьшается, а палочек увеличивается. Место выхода зрительного нерва из глазного яблока, не содержит фоторецепторов, а потому и не воспринимает света, называется слепым пятном.
Фоторецепторы состоят из двух сегментов - внешнего, который содержит светочувствительный пигмент, и внутреннего, который содержит ядро и митохондрии, которые обеспечивают энергетические процессы. В палочках содержится пурпурного цвета пигмент - родопсин, а в колбочках - йодопсин (пигмент фиолетового цвета). Зрительные пигменты представляют собой высокомолекулярные соединения, состоящие из окисленного витамина А (ретиналя) и белка опсина. В темноте оба пигменты находятся в неактивной форме. Под действием кванта света они мгновенно распадаются ("выцветают") и переходят в активную форму: ретиналь отщепляется от опсина. В такой форме зрительные пигменты возбуждают фоторецепторы. Возникает нервный импульс в связанных с ними волокнах зрительного нерва. В темноте молекулы родопсина восстанавливаются сообщением витамина А с опсином. Недостаток витамина А нарушает образование родопсина, что приводит резкое ухудшение сумеречного зрения (куриная слепота), а днем зрение остается нормальным. Вот почему так важно употреблять продукты, содержащие витамин А. Этот витамин - жирорастворимый, поэтому содержится в животных жирах (печени рыб, в рыбьем жире), жирах растительного происхождения (шиповникового, облепихового масла) и жареной на масле моркови. Неактивный его предшественник - каротин содержится в червоних, желтых фруктах и овощах: абрикосах, моркови, красном перце и тому подобное.
По теории цветового зрения, которую впервые предложил М.В. Ломоносов (1756), в сетчатке глаза содержатся 3 вида колбочек, в каждом из которых есть особое цветореактивное вещество. Одним свойственна чувствительность к красному, вторым к зеленому, третьим - к фиолетовому. В зрительном нерве есть 3 особые группы нервных волокон, каждое из которых проводит афферентные импульсы от одной из групп колбочек. Ощущение цвета возникает при воздействии на зрительный анализатор электромагнитных волн определенной длины. При освещении сетчатки лучами и одновременном отведении потенциалов от отдельных волокон зрительного нерва самая электрическая активность будет в области оранжевого, зеленого и сине-фиолетового. В обычных условиях лучи действуют не на одну группу колбочек, а на 2 или 3 группы, при этом волны различной длины возбуждают их в разной степени. Первичное различие цвета происходит в сетчатке, но остаточный цвет, который будет воспринято, формируется уже в высших зрительных центрах.
Иногда у человека частично или полностью нарушается восприятие цвета. Это цветовая слепота. При полной цветовой слепоте человек видит все предметы окрашенными в серый цвет. Частичное нарушение цветового зрения получило название дальтонизма (по имени английского химика Дж. Дальтона, который страдал этой болезнью и первый ее описал в 1794). Дальтоники, как правило, не различают красные и зеленые цвета. Дальтонизм - наследственная болезнь, которая передается через Х-хромосому. Чаще он наблюдается у мужчин (6-8%), реже - у женщин (0,4- 0,5%).
В состав внутреннего ядра глазного яблока входят: хрусталик, стекловидное тело, водянистая влага.
Хрусталик - это прозрачное эластичное образование, имеющее форму двояковыпуклой линзы. Он не содержит ни сосудов, ни нервов. Его питания происходит благодаря водянистой влаге. Благодаря неисчерченной мышце, что подходит к хрусталику с реснитчатого тела, он способен менять величину своей выпуклости, преломлять и фокусировать пучок света так, чтобы изображение предметов на сетчатке было четким. Приспособление глаза к четкому видению предметов, которые расположены от него на разном расстоянии называется аккомодацией. Осуществляется аккомодация за счет ресничной мышцы, которая меняет кривизну хрусталика, благодаря чему предметы, которые рассматриваются, на сетчатке находятся в фокусе. При рассмотрении близких предметов хрусталик становится выпуклым, благодаря чему лучи от предмета сходятся на сетчатке. Если изображение находится не в сетчатке, а за ней, а на ней возникает смутное, расплывчатое изображение, то такие люди страдают дальнозоркостью. С возрастом развивается так называемая старческая дальнозоркость, которая обусловлена потерей хрусталиком эластичности и уменьшением его преломляющей силы. Если фокус изображения находится перед сетчаткой, то такие люди страдают близорукостью. Следствием травм глаза, нарушение обмена витаминов (дефицит витаминов С, А) и углеводов (сахарный диабет) или старения организма может быть помутнение хрусталика, или катаракта. Врожденные катаракты у новорожденного ребенка возникают, если женщина в ранний период беременности болела корью.
Между роговицей и радужкой, а также между радужкой и хрусталиком имеются небольшие полости, которые называются камерами, в них содержится прозрачная жидкость - водянистая влага. Она обеспечивает роговицу и хрусталика кислородом, глюкозой и белками. Полость глаза позади хрусталика заполнена студенистой массой - стекловидным телом. Обе субстанции обеспечивают постоянное внутриглазное давление, необходимое для поддержания формы глазного яблока. Вследствие повышенного внутриглазного давления, создаваемого накоплением водянистой влаги, которая в норме следует сразу после ее секреции, может возникнуть заболевание глаукома. Глаукома может вызвать слепоту из-за сдавливания кровеносных сосудов глазного нерва. Это приводит к дегенерации нервных волокон.
Глаз человека является своеобразной оптической камерой, в которой можно выделить светочувствительный экран - сетчатку и светопреломляющейсреды, главным образом - роговицу, хрусталик и стекловидное тело. Каждое из этих сред имеет свой показатель оптической силы, выражается в диоптриях. Одна диоптрия (Д) - это оптическая сила линзы с фокусным расстоянием 1 м. Система глаза равна 59 Д при рассмотрении далеких предметов и 70,5 Д при рассмотрении близких предметов.
Оптическая система глаза обеспечивает четкое изображение предмета на сетчатке глаза. После преломления световых лучей в хрусталике на сетчатке образуется уменьшенное обратное изображение предмета. Однако, несмотря на это, мы видим предметы в прямом виде. Это достигается образованием условных рефлексов, показаниями других анализаторов и постоянной проверкой ощущений ежедневной практикой.
Для нормального глаза дальняя точка ясного видения лежит в бесконечности. Далекие предметы здоровый глаз рассматривает без напряжения аккомодации, то есть без сокращения реснитчатой мышцы. Ближайшая точка ясного видения у взрослого человека находится на расстоянии приблизительно 10 см от глаза. Это значит, что предметы, расположенные ближе 10 см, нельзя четко увидеть даже при максимальном сокращении реснитчатого мышцы. Ближайшая точка ясного видения меняется с возрастом. В 10 лет ближайшая точка ясного видения находится на расстоянии менее 7 см от глаза, в 20 лет - 8,3 см, в 30 лет - 11 см, в 40 лет - 17 см, в 50 лет - 50 см, в 60-70 лет - 80 см.
Преломляюшая способность глаза при покое аккомодации, то есть когда хрусталик максимально уплощен, называется рефракцией.
Различают 3 вида рефракции глаза: нормальная (пропорциональная), дальнозоркая (80-90% новорожденных детей имеют дальнозорких рефракцию) и близорукая.
В глазу с нормальной рефракцией параллельные лучи, идущие от предметов, пересекаются на сетчатке, обеспечивает четкое видение предмета.
Дальнозоркий глаз имеет слабую преломляющую способность. В таком глазу параллельные лучи, идущие от далеких предметов пересекаются за сетчаткой, так как продольная ось короткая. Для перемещения для создания изображений на сетчатку дальнозоркий глаз должен усилить свою преломляющую способность за счет увеличения кривизны хрусталика уже при рассматривании удаленных предметов. Если аккомодация не в состоянии обеспечить получение на сетчатке дальнозоркого глаза изображений предметов, острота зрения уменьшается. При дальнозоркости назначают очки с двовыпуклыми –собирательными линзами, которые увеличивают преломление света, благодаря чему лучи фокусируются на сетчатке.
В близоруком эти параллельные лучи, идущие далеко от далеких предметов, пересекаются впереди сетчатки, не доходя до нее, это связано со слишком длинной продольной осью глаза, или больше, чем нормальная, преломляющей силой среды глаза. При близорукости назначают очки с рассеивающими двояковогнутыми линзами, которые уменьшат преломления лучей, попадающих в глаз, таким образом, изображение предмета фокусироваться на сетчатке.
Астигматизм - невозможность схождения всех лучей в одном точке, фокусе. Это наблюдается при неодинаковой кривизне роговицы в различных ее меридианах. Если больше преломляется вертикальный меридиан, астигматизм прямой, если горизонтальный - обратный. Нормальные глаза, небольшая степень астигматизма, потому поверхность роговицы не вполне сферическая. Различные степени астигматизма, нарушающие зрение, исправляют с помощью цилиндрических стекол, которые располагаются на соответствующих меридианам роговицы.
Острота зрения - способность различать наименьшее расстояние между двумя точками, достигается, когда между двумя возбужденными колбочками есть одна невозбужденная. Мерилом остроты зрения является угол, который образуется между лучами, идущими от двух точек предмета к глазу - угол зрения. Чем меньше этот угол, тем выше острота зрения. Оптимальным для остроты зрения является диаметр зрачка примерно 3 мм.
Нормальное зрение осуществляется двумя глазами (бинокулярное зрение). Это позволяет чувствовать рельефное изображение предметов, видеть глубину и определять расстояние предмета от глаза.
Человек воспринимает предмет как единое целое. Это происходит потому, что изображение предмета возникает на идентичных точках сетчатки. Идентичными точками сетчатки двух глаз называют зоны центральных ямок и все точки, расположенные от нее на одинаковом расстоянии и в одном и том же направлении. Точки сетчатки, которые не совпадают, называются неидентичными. Если лучи от предмета, рассматривается, попадают на идентичные точки сетчатки, то изображение предмета будет раздвоенным.
Возбудимость зрительного анализатора зависит от количества светореактивных веществ в сетчатке. Во время действия света на глаз в результате распада светореактивных веществ возбудимость глаза снижается. Это приспособление глаза к свету - световая адаптация. В темноте в связи с восстановлением светореактивных веществ возбудимость глаза к свету возрастает. Это - темновая адаптация. Возбудимость колбочек растет в темноте в 20-50 раз, а палочек в 200-400 тыс. раз.
Кроме световой, есть еще цветовая адаптация, то есть падение возбудимости глаза при воздействии лучей, которые вызывают цветовые ощущения. Чем интенсивнее цвет, тем быстрее падает возбудимость глаза. Быстрее уменьшается возбудимость при действии сине-фиолетового раздражителя, меньше и медленнее - зеленого.