Зрительная система человека / Интересное / Статьи / Еще / Обо всем

Об устройстве зрительной системы человека.

В повседневной жизни мы с вами часто используем устройство, которое по своему строению очень похоже на глаз и работает по такому же принципу. Это фотоаппарат. Как и во многом другом, изобретя фотографию, человек просто сымитировал то, что уже существует в природе! Сейчас вы убедитесь в этом.

Глаз человека по форме - неправильный шар диаметром примерно 2,5 см. Этот шар называют глазным яблоком. В глаз поступает свет, который отражается от окружающих нас предметов. Аппарат, который воспринимает этот свет, находится на задней стенке глазного яблока (изнутри) и называется СЕТЧАТКОЙ. Он состоит из нескольких слоев светочувствительных клеток, которые обрабатывают поступающую к ним информацию и отправляют ее в мозг по зрительному нерву.

Строение глаза

Но для того, чтобы лучи света, поступающие в глаз со всех сторон, сфокусировались на такой небольшой площади, которую занимает сетчатка, они должны претерпеть преломление и сфокусироваться именно на сетчатке. Для этого в глазном яблоке есть естественная двояковыпуклая линза - ХРУСТАЛИК. Он находится в передней части глазного яблока.

Хрусталик способен менять свою кривизну. Разумеется, он делает это не сам, а с помощью специальной цилиарной мышцы. Чтобы настроиться на видение близко расположенных объектов, хрусталик увеличивает кривизну, становится более выпуклым и сильнее преломляет свет. Для видения удалённых предметов хрусталик становится более плоским.

Свойство хрусталика менять свою преломляющую силу, а вместе с этим и фокусную точку всего глаза, называется АККОМОДАЦИЕЙ.

Принцип аккомодации

В преломлении света участвует также вещество, которым заполнена большая часть (2/3 объема) глазного яблока - стекловидное тело. Оно состоит из прозрачного желеобразного вещества, которое не только участвует в преломлении света, но также обеспечивает форму глаза и его несжимаемость.

Свет поступает на хрусталик не по всей передней поверхности глаза, а через маленькое отверстие - зрачок (мы видим его как черный кружок в центре глаза). Размер зрачка, а значит, количество поступающего света, регулируется специальными мышцами. Эти мышцы находятся в радужной оболочке, окружающей зрачок (РАДУЖКЕ). Радужка, помимо мышц, содержит пигментные клетки, которые определяют цвет наших глаз.

Радужная оболочка

Понаблюдайте за своими глазами в зеркало, и вы увидите, что если на глаз направить яркий свет, то зрачок сужается, а в темноте он, наоборот, становится большим - расширяется. Так глазной аппарат защищает сетчатку от губительного действия яркого света.

Снаружи глазное яблоко покрыто прочной белковой оболочкой толщиной 0,3-1 мм - СКЛЕРОЙ. Она состоит из волокон, образованных белком коллагеном, и выполняет защитную и опорную функцию. Склера имеет белый цвет с молочным отливом, за исключением передней стенки, которая прозрачна. Ее называют РОГОВИЦЕЙ. В роговице происходит первичное преломление лучей света

Под белковой оболочкой находится СОСУДИСТАЯ ОБОЛОЧКА, которая богата кровеносными капиллярами и обеспечивает клетки глаза питанием. Именно в ней находится радужка со зрачком. По периферии радужка переходит в ЦИЛИАРНОЕ, или РЕСНИЧНОЕ, ТЕЛО. В его толще расположена цилиарная мышца, которая, как вы помните, изменяет кривизну хрусталика и служит для аккомодации.

Между роговицей и радужкой, а также между радужкой и хрусталиком находятся пространства – камеры глаза, заполненные прозрачной, светопреломляющей жидкостью, которая питает роговицу и хрусталик.

Защиту глаза обеспечивают также веки - верхнее и нижнее - и ресницы. В толще век находятся слезные железы. Жидкость, которую они выделяют, постоянно увлажняет слизистую оболочку глаза.

Под веками находится 3 пары мышц, которые обеспечивают подвижность глазного яблока. Одна пара поворачивает глаз влево и вправо, другая - вверх и вниз, а третья вращает его относительно оптической оси.

Мышцы обеспечивают не только повороты глазного яблока, но и изменение его формы. Дело в том, что глаз в целом тоже принимает участие в фокусировке изображения. Если фокус находится за пределами сетчатки, глаз немного вытягивается, чтобы видеть вблизи. И наоборот, округляется, когда человек рассматривает далёкие предметы.

Если в оптической системе есть изменения, то в таких глазах появляются близорукость или дальнозоркость. У людей, страдающих этими заболеваниями, фокус попадает не на сетчатку, а перед ней или за ней, и поэтому они видят все предметы размытыми.

Близорукость и дальнозоркость

При близорукости в глазу происходит растяжение плотной оболочки глазного яблока (склеры) в передне-заднем направлении. Глаз вместо шаровидной приобретает форму эллипсоида. Из-за такого удлинения продольной оси глаза изображения предметов фокусируются не на самой сетчатке, а перед ней, и человек стремится все приблизить к глазам или пользуется очками с рассеивающими ("минусовыми") линзами для уменьшения преломляющей силы хрусталика.

Дальнозоркость развивается, если глазное яблоко укорочено в продольном направлении. Световые лучи при этом состоянии собираются засетчаткой. Для того чтобы такой глаз хорошо видел, перед ним нужно поместить собирающие - "плюсовые" очки.

Коррекция близорукости (А) и дальнозоркости (Б)

Суммируем всё, что было сказано выше. Свет входит в глаз через роговицу, проходит последовательно сквозь жидкость передней камеры, хрусталик и стекловидное тело, и в конечном итоге попадает на сетчатку, состоящую из светочувствительных клеток

А теперь вернемся к устройству фотоаппарата. Роль светопреломляющей системы (хрусталика) в фотоаппарате играет система линз. Диафрагма, регулирующая размер светового пучка, который поступает в объектив, играет роль зрачка. А "сетчатка" фотоаппарата - это фотопленка (в аналоговых фотоаппаратах) или светочувствительная матрица (в цифровых фотоаппаратах). Однако важное отличие сетчатки от светочувствительной матрицы фотоаппарата состоит в том, что в ее клетках происходит не только восприятие света, но и начальный анализ зрительной информации и выделение наиболее важных элементов зрительных образов, например направления и скорости движения объекта, его размеров.

Работа глаза

Принцип работы фотоаппарата

Кстати...

На сетчатке глаза и светочувствительной матрице фотоаппарата формируется уменьшенное перевернутое изображение внешнего мира - результат действия законов оптики. Но вы видим мир неперевернутым, потому что в зрительном центре мозга происходит анализ полученной информации с учетом этой "поправки".

А вот новорожденные видят мир перевёрнутым примерно до трех недель. К трём неделям мозг обучается переворачивать увиденное.

Известен такой интересный эксперимент, автор которого - Джордж М. Стрэттон из Калифорийского университета. Если человеку надеть очки, которые переворачивают зрительный мир вверх ногами, то в первые дни у него происходит совершенная дезориентация в пространстве. Но уже через неделю человек привыкает к "перевернутому" миру вокруг него, и даже все меньше осознает, что окружающий мир перевернут; у него формируются новые зрительно-двигательные координации. Если после этого снять очки-перевертыши, то у человека снова происходит нарушение ориентации в пространстве, которое вскоре проходит. Этот эксперимент демонстрирует гибкость работы зрительного аппарата и мозга в целом.

Глаза человека – 26 невероятных фактов

1. История развития светочувствительных рецепторов началась больше 500 млн. лет назад с большого кембрийского взрыва – сначала это были светочувствительные клетки на теле червей, а потом система эволюционировала до совершенного зрения у хищников.

2. Глаза человека всю жизнь сохраняют заданный при рождении размер – около 2,5 см в диаметре. Правда, мы видим лишь шестую часть от глазного яблока.

3. В современном мире сканирование сетчатки – одна из самых надежных мер безопасности. Радужная оболочка имеет свыше 250 уникальных характеристик в противовес привычной процедуре идентификации личности по отпечаткам пальцев, где таких зацепок всего 40.

4. Роговица акулы настолько идентична роговице глаз человека, что при необходимости ее можно использовать для пересадки в глазной хирургии.

5. Круговая мышца глаза – самая быстрая в теле, так как способна сокращаться до 5-ти раз в секунду, обеспечивая функцию моргания и увлажнения.

6. Изначально все люди на планете Земля имели исключительно карий цвет глаз, но около 6-7 тыс. лет назад в наших генах зародилась мутация, которая существенно сократила выработку меланина пигментными клетками радужной оболочки. Так появились голубоглазые представители человеческой расы, которые особенно распространились среди населения Северной Европы.

7. У альбиносов меланин отсутствует полностью, поэтому их глаза имеют пугающий красный оттенок – цвет мелких капилляров и кровеносных сосудов, которые несут питание к сетчатке и зрительным нервам.

8. Существует косметическая процедура, которая позволяет удалить коричневый пигмент из радужной оболочки, чтобы навсегда сделать глаза голубыми.

9. Женщины не случайно лучше различают цветовые оттенки: их генетический код содержит сразу две Х-хромосомы, которые отвечают за количество колбочек в сетчатке глаза. А еще около 2% представительниц слабого пола наделены редкой мутацией, которая увеличивает их цветовую чувствительность, позволяя видеть на миллионы оттенков больше. Может быть, поэтому слабому полу так трудно подобрать себе гардероб?

10. Иногда случается врожденная аномалия – когда ребенок рождается вообще без хрусталика, из-за чего теряется острота зрения, способность к аккомодации, зато некоторые из представителей могут видеть уникальное ультрафиолетовое излучение.

11. На деле мы читаем изображение не глазами, а мозгами. Глаза — всего лишь датчики принятия световых волн, которые к тому же посылают сигналы в перевернутом виде.

12. Странные плавающие помутнения, которые мы порой можем увидеть на своей сетчатке, – это не мусор и не черви, а тени белковых нитей, которые находятся внутри наших глаз.

13. За 1 секунду мы фиксируем приблизительно 50 предметов в окружающей нас обстановке.

14. Все цвета, которые мы видим, являются комбинацией трех основных спектров – красного, зеленого и синего. При дальтонизме, который преимущественно передается от матери к сыну, у человека отсутствуют колбочки, способные различать зеленый или красный оттенки. Этим заболеванием сильный пол страдает в 20 раз чаще слабого, составляя почти 8% всех мужчин.

15. Тест на выявление шизофрении на 96% в своем исследовании опирается на движения глазных яблок. При этом с помощью фотографии со вспышкой можно исследовать даже такое сложное заболевание как глазную опухоль. Если один глаз стабильно выдает красный отблеск на фотокарточке – бейте тревогу.

16. Собака и человек – единственные в своем роде представители природы, кто при общении ориентируется на зрительные манипуляции и подсказки.

17. Если подключить свой мозг к таламусу другого человека, мы сможем видеть мир его глазами.

18. Чтобы обеспечить остроту зрения в темноте и не сбивать все ящики в трюме корабля, пираты носили темную повязку на глазу, которая должна была быстрее адаптировать их к ночной жизни.

19. Из-за отсутствия гравитации в космосе трудно плакать – слезы не просто не стекают вниз, они держаться прямо на глазу и доставляют неприятные ощущения.

20. Из-за космического облучения астронавты могут видеть вспышки света даже с закрытыми глазами – такой эффект дает воздействие высокой радиации на сетчатку.

21. Дельфины и крокодилы могут отключать одно полушарие мозга, пока другая сторона бодрствует. При этом один глаз у них будет открыт, а другой находиться в спящем режиме.

22. В глазах пчел есть особенные ворсинки-рецепторы, которые помогают им определять скорость и направление ветра.

23. Около половины голубоглазых белых котят от рождения имеют проблемы со слухом.

24. Древняя цивилизация майя с особенным почтением относилась к косоглазым людям, считая этот недостаток высшей мерой привлекательности. Многие модницы пытались привить себе этот дефект механическим способом.

25. Когда мы влюблены, то смотрим на объект обожания расширенными зрачками. Так что это простой способ узнать, кому в вашем окружении вы не безразличны.

26. Чихнуть с открытыми глазами невозможно.