Физиология зрения

Физиология
зрительного
анализатора
Физическая рефракция


Границы между средами функционируют как
линзы. Вследствие этого на поверхности,
которая отделяет эти среды, происходит
преломление света, или рефракция.
Даже хрусталик не является однородным телом,
и при точном вычислении треба учитывать как
переднюю, так и заднюю его поверхности.
Модель "редуцированного глаза"


Для упрощения оценки преломляющей
силы глаза пользуются моделью
"редуцированного глаза", в котором все
среды имеют один и тот же показатель
преломления и единую сферическую
поверхность.
При этом на сетчатке формируется
уменьшенное, перевернутое и
настоящее отображение предмета.
Виды клинической рефракции





Рефракция здорового глаза называется еметропией. Для
получения четкого изображения главный фокус глаза должен
быть на сетчатке.
В клинической практике чаще всего наблюдаются два
основных дефекта преломления лучей - миопия
(близорукость) и гиперметропия (дальнозоркость).
Если глаз в продольном направлении дольше или короче, то,
несмотря на нормальную степень преломляющей силы
оптического аппарата, при миопии лучи сходятся перед
сетчаткой, а при гиперметропии - за ней.
Обычно коррекция должна проявляться в изменении заломнои
силы глазу. Миопия корректируется розсиювальними линзами,
а гиперметропия - уборочными.
Коррекция может быть выполнена путем изменения кривизны
роговицы, например, с помощью соответствующей операции.
Виды аберрации



Как и у всех линз, у роговицы и хрусталика разные участки
имеют разное фокусное расстояние: оно больше в
центральной части, чем в периферийной. За счет этого
возникает явление сферической аберрации, которое делает
изображение нечетким.
Кроме сферической, возможна еще и хроматическая
аберрация. Она возникает вследствие того, что самые
короткие волны (синие цвета) преломляются сильнее, чем
длинные (красные цвета). Аберрация уменьшается за счет
функции зрачка. Чем меньше диаметр зрачка, тем меньше
принимают участие периферические отделы оптической
системы глаз в построении изображения и меньшее
искажение изображения.
При появлении непрозрачных включений в оптических средах
глаза наблюдается дифракционная аберрация за счет огибания
препятствия световыми лучами и рассеяния. Рефракция глаза
может отличаться в разных меридианах, вследствие чего на
сетчатке не формируется точечное изображение.
Астигматизм


Объединение в одном глазу разных видов
клинической рефракции или разных
степеней одного вида рефракции
называется астигматизмом.
Небольшая степень астигматизма (до 0,5
Дптр) почти не ухудшает зрение, поэтому
его называют физиологическим
астигматизмом.
Механизм аккомодации



Аккомодация обеспечивается хрусталиком, кривизна
которого может изменяться. У молодого человека
рефракционная способность хрусталика может изменяться
от 15 до 29 D, т.е. диапазон аккомодации составляет близко
14 D.
Хрусталик содержится в тонкой капсуле, которая
переходит на краях в циннову связи, прикрепленную с
другой стороны к цилиарному телу. Кривизна хрусталика
зависит от взаимодействия сил эластичности его структур
и упругости, которая возникает в цилиарном аппарате и
склере, к которой прикрепленная циннова связка.
Механическое натяжение склеры в свою очередь зависит
от внутриочного давления. Поскольку обычно волокна
связки натянуты, то форма хрусталика менее выпуклая.
Регуляция аккомодации



В регуляции натяжения цинновои связки главная
роль отводится цилиарной мышце.
При сокращении она ослабляет натяжение капсулы
хрусталика, и под действием эластичных сил
кривизна его увеличивается. Цилиарная мышца
иннервуеться парасимпатическими волокнами
глазодвигательного нерва, и при их возбуждении
глаз начинает четко видеть близко расположенные
предметы. Поэтому при продолжительном чтении
глаза начинают "утомляться".
Если закапать в глаз врачебные препараты, которые
блокируют медиаторне передача сигналов
парасимпатичного нерва (например, атропина
сульфат), то глаз прекращает четко "видеть" близко
расположенные предметы.
Строение зрительных рецепторов



Сетчатка является внутренней оболочкой глаза. Здесь
расположены фоторецепторы (палочки и колбочки),
несколько видов нервных клеток и слой пигментных. В
центре сетчатки содержатся центральная ямка (fovea
centralіs), в которой есть только колбочки, и слепое пятно место выхода зрительного нерва. Слепое пятно не имеет
фоторецепторов.
Каждый рецептор состоит из светочувствительного
внешнего сегмента, который содержит зрительные
пигменты, и внутреннего, который включает ядро,
митохондрии и другие субклеточные структуры.
Внешний сегмент палочек содержит зрительный пигмент родопсин. Колбочки имеют три типа зрительного
пигмента: йодопсин, хлоролаб и еритролаб. По структуре
зрительные пигменты очень близки, но имеют разную
чувствительность к действию определенной длины волны.
Роль меланина




В пигментном слое сетчатки содержится черный пигмент меланин, который активно участвует в обеспечении
четкого видения.
Пигмент, поглощая свет, препятствует его отражению от
стенок и попаданию на другие рецепторные клетки.
Кроме того, меланин содержит также большое количество
витамина А, который принимает участие в ресинтезе
зрительных пигментов во внешних частях палочек и
колбочок, куда он может поступать.
При недостаточном количестве в организме витамина А
может развиться так называемая куриная слепота нарушение остроты зрения при плохом освещении.
Фотохимические преобразования
зрительных пиментов



Фотохимические преобразования зрительных
пиментов начинаются с поглощения ими фотона и
перехода на высший энергетический уровень, что
сопровождается их стереоизомеризацией.
При этом образуется ряд промежуточных
продуктов и в конце концов укрепляется связь
ретиналя с опсином.
Запущенный цикл фотохимических процессов при
участии кальмодулина активизирует Са+. Это
приводит к изменению проницаемости мембраны
для Na+ и возникновению рецепторного
потенциала.
Проводниковый отдел
зрительного анализатора




Процессы конвергенции и дивергенции составляют основу
возникновения рецептивных полей ганглиозних клеток сетчатки.
Отростки ганглиозних клеток собираются в правый и левый
зрительные нервы.
Волокна, которые несут информацию от медиальных половин
сетчатки, которые возбуждаются от латеральных половин полей
зрения, переходят на противоположную сторону в составе
зрительного перекреста. Волокна от латеральных половин сетчатки,
которые возбуждаются лучами от медиальных половин полей зрения
не перекрещиваются.
Таким образом, после зрительного перекреста, правый зрительный
тракт несет в правое полушарие информацию от правых половин
сетчатки каждого глаза; а левый зрительный тракт - от левых половин
сетчатки каждого глаза.
Итак, правое полушарие обрабатывает информацию от медиальной
половины поля зрения левого глаза и латеральной половины поля
зрения правого глаза. Левое полушарие анализирует информацию от
латеральной половины поля зрения левого глазу и медиальной
половины поля зрения правого глаза.
Центральный анализ зрительной
информации




Зрительный тракт проходит через латеральные коленчатые
тела. Тем не менее часть волокон перед попаданием в
латеральное коленчатое тело дает ответвление к нейронам
верхних бугорков четверохолмия.
Зрительный сигнал, пройдя через эти структуры и ядра
вспомогательного зрительного тракта, попадает к нервной
зрительной коре. Рядом с ней лежат вторичный и
третичный участки коры большого мозга.
Центр зрительного анализа письменных знаков (центр
чтения) расположен в угловой извилине.
Совершенный анализ зрительной информации возможен
благодаря волокнам мозолистого тела, которые
обеспечивают обмен информацией между полушариями.
Световая и темнова адаптация



Приспособление глаза к разным уровням яркости света за
счет изменения световой чувствительности рецепторов
называется световой адаптацией. Способность к
адаптации защищает фоторецепторы от перенапряжения.
Вместе с тем сохраняет высокую светочувствительность.
Различают световую и темнову адаптацию. Световая
адаптация - это адаптация к свету при повышенном уровне
освещенности. Темнова адаптация - к темноте при
сниженном уровне освещенности.
При световой адаптации чувствительность глаза
снижается на протяжении 1 мин, после чего
чувствительность глаза уже не меняется. При темновй
адаптации чувствительность глаза возрастает на
протяжении 20- 30 хв и достигает максимального уровня
через 50- 60 хв.
Механизмы адаптации к
изменениям освещения




Механизмы адаптации к изменениям освещения распространяются
как на рецепторный, так и на оптический аппараты глаза. Это
объясняется реакцией зрачка: она суживается на свете и расширяется
в тьме. Вследствие этого изменяется количество рецепторов, на
которые падают лучи света: включение в сумерках палочек ухудшает
остроту зрения и замедляет время темновои адаптации.
В собственно рецепторных клетках процессы снижения и повышение
чувствительности обусловлены, с одной стороны, изменением
равновесия между пигментом, который распадается, и тем, который
синтезирован.
Нейронные механизмы, кроме реакции зрачка, регулируют также
размеры рецепторных полей, переключение из системы колбочок на
систему палочек.
Растройства адаптации зрения в условиях сниженной освещенности
называют гемаралопией. Симптоматическая гемералопия связанная с
повреждением рецепторов сетчатки. Функциональная гемералопия
развивается в связи с гиповитаминозом А.
Трехкомпонентная теория
цветовосприятия
(Юнга-Гельмгольца)



Считают, что на уровне рецепторов цветовое видение
обеспечивается благодаря тому, что в сетчатке есть как
минимум три типа колбочек, каждая из которых
функционирует как независимый приемник.
Одни колбочки содержат пигмент, который реагирует на
красный цвет, пигмент других колбочок чувствителен к
зеленому, еще других - к фиолетовому. Любой цвет влияет
на все типы колбочок, но чувствительность к "своему"
высочайшая.
Комбинация возбуждения их происходит во всех нервных
центрах ЦНС, вплоть до собственно коры большого мозга,
и только комплекс физиологических процессов
воспринимается нашим сознанием как соответствующий
цвет.
Теория опонентних цветов
(Геринга)



При рассматривании нескольких цветов можно заметить
появление какого-нибудь другого цвета или исчезновение
какого-то цвета. Таким образом, серый круг вокруг светлозеленого кольца выглядит как красный.
Геринг на основании названного эффекта предложил
теорию опонентных цветов. Он считал, что есть четыре
основных цвета, на основании которых можно выделить
попарные их контрастные объединения, например, зеленокрасный, желто-синий.
Допускают, что существует три типа колбочек, которые
воспринимают кроме указанных двух пар еще и белочерный. Другие цветовые ощущения появляются с
помощью объединения трех названных соединений.
Нарушение цветного зрения




1) аномальная трихромазия;
2) дихромазия - восприятие двух цветов;
3) монохромазия - восприятие черно-белого
изображения.
В зависимости от длины волны и размещение
цветов в спектре, их обозначили греческими
цифрами: красный - протос; зеленый - дейтерос;
синий - тритос. Таким образом, при аномальной
трихромазии различают ослабление восприятия:
красного - протаномалия; зеленого дейтераномалия; синего - тританомалия.
Острота центрального зрения



Максимальная способность глаза воспринимать отдельные
объекты называется остротой зрения. Для этого надо,
чтобы лучи от двух точек падали на две колбочки,
разделенные как минимум еще одной, не возбужденной.
Это условие в норме удовлетворяет ход лучей под углом 1
мин.
Максимальная острота зрения будет при попадании лучей
на желтое пятно, где плотность рецепторов наибольшая.
На периферии она снижается.
Для измерения остроты зрения разработаны специальные
таблицы, на которых детали букв или символов видно под
соответствующим углом с определенного расстояния.
Поле зрения




Поле зрения равняется у человека: вверх - 48- 60°, вниз 65- 70°, наружу - 90°, вглубь - 60°.
Для цветов поле зрения разное: оно меньше для синего и
желтого, еще меньше - для красного и минимальное для
зеленого - лишь 20- 40°.
Дефекты внутри поля зрения называют скотомами.
Поскольку в участке диска зрительного нерва сетчатка не
содержит рецепторов, существует физиологическая
скотома. К физиологическим скотом относят также
стричноподибни дефекты поля зрения, обусловленные
сосудами сетчатки - ангиоскотоми.
Роль бинокулярного
(стереоскопического) зрения





Бинокулярное зрение обеспечивает точное восприятие глубины пространства.
При оценке расстояния используется то, что чем ближе к глазу расположен
предмет, тем болше рецепторов сетчатки его воспринимают.
Определение расстояния значительно облегчается, когда смотрят обеими
глазами. Для нормального видения предметов глаза должны постоянно
двигаться. Поскольку импульсы в рецепторных клетках возникают в момент
включения или выключение света, надо постоянно переводить луч света на
новые рецепторы.
При рассматривании обеими глазами отображения большинства предметов
попадают на идентичные участки сетчатки и в центральной части зрительной
системы воспринимаются как единое целое.
Для оценки расстояния, величины предмета большое значение имеет
сравнение его с другими предметами, которые стоят рядом, благодаря чему
настоящая форма предмета может иногда искажаться.
Восприятие и оценка глубины одним глазом возможные лишь при
соответствующей продолжительной тренировке, т.е. они связаны с
формированием условных рефлексов.