Из чего состоит человеческий глаз. Глаз человека как оптическая система

13-08-2010, 14:01

Описание

Большую часть (до 80%) информации об окружающем мире
мы получаем через глаза.

Наши глаза специально предназначены для того, чтобы снабжать нас информацией о глубине, расстоянии, величине, движении и цвете. К тому же они способны двигаться вверх, вниз и в обе стороны, давая нам максимально широкий обзор.

Человеческий глаз можно сравнить с фотоаппаратом. Передняя стенка глаза действует как линза объектива. Линза -это изогнутый фрагмент прозрачного материала, который преломляет проходящие через него лучи света.

Зрачок похож на расположенную позади объектива диафрагму. Расширяясь или сужаясь, он регулирует количество проникающего в глаз света. Внутренняя оболочка глаза, или сетчатка - это "фотопленка" и "экран", на котором фокусируется «фотоснимок ».

Как действуют глаза

На самом деле глаз устроен гораздо сложнее. Если фотоаппараты просто запечатлевают изображение на пленке, то люди и животные способны распознать попавшую на сетчатку информацию и действовать на основании увиденного.

Дело в том, что глаз соединен с головным мозгом с помощью зрительного нерва . Этот нерв находится внутри особого отростка, прикрепленного к задней стенке глаза. Он и передает поступающие на сетчатку сигналы в форме импульсов, которые расшифровываются в мозгу.

Каждый глаз видит предметы под несколько иным углом, направляя в мозг свой сигнал. Наш мозг еще в самом раннем детстве "учится" сводить вместе оба изображения так, чтобы мы не видели двойных контуров. Наложенные друг на друга изображения позволяют увидеть объем предметов, и то, что один предмет находится впереди или позади другого. Это явление известно как трехмерность изображения, или "3-D".

Кроме того, мозг позволяет нам правильно различать верх и низ. Преломляясь при прохождении через хрусталик, свет оставляет на сетчатке перевернутое изображение. Наш мозг - считывает его и тотчас переворачивает «с головы на ноги». Однако новорожденный поначалу видит все предметы перевернутыми.

Перевернутое изображение

Почему изменяется величина зрачка

Зрачок - это отверстие в центре пигментированной радужной оболочки. Радужка контролирует количество света, попадающего в глаз через зрачок. При очень ярком свете она сужается, и зрачок уменьшается до размеров крохотной точки, пропуская в глаз лишь малую толику света. При тусклом освещении она расслабляется, и зрачок расширяется, открывая доступ свету. Зрачки могут расширяться и в тех случаях, когда вы охвачены каким-то сильным чувством, например, любовью или страхом.

Как устроен глаз

Человеческий глаз имеет форму шара. В центре его переднего отдела находится чуть выпуклый прозрачный слой, или роговица. Она соединена с белком, или склерой, охватывающей почти всю внешнюю поверхность глаза. Склера покрыта тонкими оболочками, пронизанными мельчайшими кровеносными сосудами.

Роговица - первая линза, через которую проходит световой луч. У нее неподвижный фокус, и она никогда не меняет ни позиции, ни формы. Под роговицей находится радужная оболочка, или "ирис". На греческом языке это слово означает "радуга". Чаще всего радужки бывают голубыми, зелеными или карими. По сути, радужная оболочка представляет собой мышечный диск с отверстием и центре. Это отверстие и есть зрачок, через который свет попадает внутрь глаза.

Пространство между роговицей и радужкой заполнено прозрачным веществом, которое называется внутриглазной жидкостью. Она защищает роговицу от болезнетворных микробов.

Настройка объектива

За радужной оболочкой находится второй объектив, или хрусталик. Он гораздо более подвижен и гибок, нежели роговица. На месте его удерживают целая сеть волокон, которые называются подвешивающими связками.

Со всех сторон хрусталик окружен цилиарными мышцами, которые придают ему различные формы. Скажем, когда вы смотрите на какой-нибудь отдаленный предмет, это мышцы расслабляются, хрусталик увеличивается в диаметре и становится более плоским. При взгляде на более близкий предмет кривизна хрусталика увеличивается.

Позади хрусталика находится внутренняя камера глаза, заполненная студенистым веществом, которое называют стекловидным телом. Свет должен сначала пройти через это вещество и только после этого попадает на сетчатку - слой, покрывающий заднюю и боковые стенки внутренней камеры глаза.

Близорукость

Внутреннее строение глаза

Шарообразную форму, твердость и упругость глазному яблоку придает заполняющая его студенистая жидкость, называемая стекловидным телом. На своем месте в глазнице глаз удерживается особым отростком. Внутри него находится зрительный нерв, передающий в мозг зрительные сигналы.

Палочки и колбочки

Сетчатка состоит из 130 млн. светочувствительных клеток, которые называют палочками и колбочками. Палочки чувствительны к свету, но не различают цветов, за исключением синего и зеленого.

Колбочки улавливают все цвета и помогают нам четче видеть, но перестают работать при недостатке освещения. Вот почему с наступлением сумерек наше зрение ослабевает, мы хуже различаем цвета и все видим в синих или серо-зеленых тонах. Французы называют это время сучок "часом синевы".

Слепящий свет

При очень ярком свете палочки закрываются, уступая всю работу колбочкам. По мере ослабления света палочки оживают, но это происходит не сразу: когда заходишь в темную комнату с залитой солнцем улицы, глаза лишь постепенно привыкают к темноте, а при выходе на солнечный свет вы на мгновение как бы слепнете.

Некоторые формы слепоты вызваны болезнями сетчатки, которые повреждают палочки и колбочки. Ученые разрабатывают методы их стимуляции путем вживления электродов. Еще один способ восстановления сетчатки - это пересадка настоящих палочек и колбочек, полученных из тканей человеческого плода.

Колбочки сосредоточены в ямке на задней стенке сетчатки, а большинство палочек расположено вокруг нее.

Ямка находится рядом с местом выхода зрительного нерва, где в сетчатке имеется небольшой разрыв. Световые лучи не воздействуют на этот участок а это значит, что в задней стенке каждого глаза есть крохотное "слепое пятно".

Двое хирургов удаляют катаракту
с помощью операционного микроскопа,
который дает многократно увеличенное изображение
операционного поля.

Движение глазных яблок

Обычно лучше всего мы видим центральным участком сетчатки, поэтому, чтобы хорошенько разглядеть предмет, поворачиваем глазные яблоки, а то и всю голову. Глазное яблоко удерживался в глазнице шестью мышцами, обеспечивающими ему значительную свободу движения.

От повреждений наши глаза ограждены целым набором защитных средств. Они надежно упрятаны в костяные глазницы, выложенные мягкой жировой тканью. При падении или ударе будет скорее повреждена глазница, нежели сам глаз.

Спереди, в том числе под веками, глаз покрыт сплошной прозрачной оболочкой или конъюнктивой, которая защищает и омывает слезной жидкостью его поверхность. Слезы вырабатываются особыми железами, расположенными в наружных уголках глаз, а их избыток отводится через внутренние уголки.

Внутренняя оболочка век помогает очищать глаз при моргании. Мы смыкаем веки, когда хотим защитить глаза от яркого света или пылинок, царапающих роговицу. Ресницы тоже в какой-то мере помогают защитить глаза от витающей в воздухе пыли. Даже у бровей есть свое назначение. Они отводят от глаз стекающие со лба капли пота.

Дальнозоркость

Стереоскопическое зрение

В кинематографе можно получить трехмерный спецэффект , отпечатав два изображения, снятых под несколько иным ракурсом - одно в красном, а другое в зеленом цвете - и наложив их друг на друга. Зрители надевают специальные очки с разноцветными стеклами, так что один глаз видит только красное изображение, а другой - только зеленое, что и дает в сумме трехмерный эффект.

Близорукость и дальнозоркость

К наиболее частым нарушениям зрения относятся близорукость и дальнозоркость. Близорукие люди плохо видят отдаленные предметы, а дальнозоркие то, что находится поблизости. Эти недостатки зрения почти всегда обусловлены формой глазного яблока. Чтобы зрение было безупречным, глазное яблоко тоже должно иметь идеальную форму шара. Однако у близоруких людей передне - задний диаметр глазных яблок удлинен, а у дальнозорких укорочен. Близорукость и дальнозоркость легко исправить, надев очки либо контактные линзы. Недавно ученые открыли новый способ коррекции близорукости путем хирургического уплощения роговицы.

При радикальной кератотомии на роговице делаются надрезы, и после их заживления роговица становится более плоской. Если операция выполняется с помощью лазера, показатель близорукости вводится в компьютер, и тот сам вычисляет, что нужно сделать с роговицей, чтобы вернуть нормальное зрение.

Знаете ли вы?

Человек моргает один - два раза каждые 10 секунд. Каждое моргание длится треть секунды. Это значит, что за 12-часовой день вы тратите на моргание 25 минут. Новорожденные младенцы вообще не моргают и начинают это делать примерно с 6 месяцев.

Мы плачем от огорчения, но никто толком не знает почему. Во время плача приходится часто сморкаться, потому что избыток слез стекает и полость носа через крошечные отверстия внутри век.

Морковь в рационе действительно поможет лучше видеть в темноте. Дело в том, что витамин А которым богата морковь, помогает эффективное работать палочкам сетчатки. При глазных болезнях полезно также есть капусту и другие зеленые листовые овощи.

Человеческий глаз различает до 10 миллионов цветовых оттенков. Однако люди, в отличие от насекомых, не видят ультрафиолетового излучения.

Астигматизм

Форма глазного яблока может и другим способом повлиять на зрение, вызывая астигматизм. Обычно он встречается вместе с близорукостью или дальнозоркостью. Кривизна стенок роговицы должна быть везде одинаковой, как у футбольного мяча. Но у некоторых людей роговица больше похожа на овальный мяч для регби, и их глаза не могут правильно сфокусировать световые лучи.

Мы говорим, что глаз косит, когда он направлен в сторону от другого глаза часто к носу или виску, а иногда вверх или вниз. Причиной этого часто бывает "лень" одной из мышц управляющих движением глазного яблока. Чтобы "подстегнуть" косящий глаз к нормальной работе, здоровый глаз закрывают повязкой. Если это не помогает, приходится носить очки или делать операцию.

Глаукома и катаракта

Глаукома - это болезнь глаз, при которой увеличивается объем водянистой жидкости в камере между радужной оболочкой и роговицей, вызывая боль и повышение внутриглазного давления. Зрение ухудшается, и, если глаукому не лечить может наступить полная слепота. Иногда с помощью лазера в радужной оболочке прорезается крошечное дренажное отверстие для оттока жидкости, которое позволяет снизить давление внутри.

Катаракта - это помутнение хрусталика, при котором больной смотрит на мир как бы через замерзающее окно. Катаракта развивается медленно и не причиняет боли. Ее удаляют разрушая хрусталик специальным ультразвуковым зондом. Удаленный хрусталик заменяют миниатюрной пластиковой линзой.

Оптические иллюзии

1. Какую цифру вы видите?

Люди с нормальным цветовым зрением, различающие все три основных цвета - красный, зеленый и синий, увидят здесь число 74.

Люди с красно-зеленой - наиболее распространенной - цветовой слепотой не отличают красный от зеленого и видят число 21.

Полной цветовой слепотой страдают единицы. Цветовая слепота, как и цвет волос, наследуется от родителей. Мальчики подвержены ей больше, чем девочки. Избавиться от нее невозможно, но она крайне редко перерастает в серьезную проблему.

2. Чтобы найти у себя "слепое пятно", отведите голову от монитора на расстояние вытянутой руки. Закройте левый глаз, а правый направьте на левый (зеленый) кружок. Медленно подводите голову к монитору, пока правый (красный) кружок не исчезнет. Значит, его изображение попало как раз на ту точку, где к задней стенке глаза прикреплен зрительный нерв. Это и есть "слепое пятно" сетчатки.

3. Белый свет можно получить сочетанием трех цветов - красного, синего и зеленого, которые называются основными. В сущности, белый свет является смесью различных цветов. Сочетаясь попарно, основные цвета дают желтый, зеленый и фиолетовый - производные цвета.

Зрение является каналом, посредством которого человек получает примерно 70% всех данных о мире, который его окружает. И возможно это только по той причине, что именно зрение человека представляет собой одну из самых сложных и поражающих воображение зрительных систем на нашей планете. Если бы не было зрения, все мы, скорее всего, просто жили бы в темноте.

Человеческий глаз обладает совершенным строением и обеспечивает зрение не только в цвете, но также в трёх измерениях и с высочайшей резкостью. Он обладает способностью моментально менять фокус на самые разные расстояния, осуществлять регуляцию объёма поступающего света, различать между собой огромное количество цветов и ещё большее количество оттенков, производить коррекцию сферических и хроматических аберраций и т.д. С мозгом глаз связывают шесть уровней сетчатки, в которых ещё перед тем, как информация будет отправлена в мозг, данные проходят через этап компрессии.

Но как же устроено наше с вами зрение? Как посредством усиления цвета, отражённого от предметов, мы трансформируем его в изображение? Если подумать об этом серьёзно, можно сделать вывод, что устройство зрительной системы человека до мельчайших подробностей «продумано» создавшей его Природой. Если же вы предпочитаете верить в то, что за создание человека ответственен Создатель или некая Высшая Сила, то эту заслугу можете приписать им. Но давайте не будем разбираться в , а продолжим разговор об устройстве зрения.

Огромное количество деталей

Строение глаза и его физиологию можно без обиняков назвать действительно идеальными. Подумайте сами: оба глаза находятся в костных впадинах черепа, которые защищают их от всевозможных повреждений, однако выступают из них они именно так, чтобы обеспечивался максимально широкий горизонтальный обзор.

Расстояние, на котором глаза находятся друг от друга, обеспечивает пространственную глубину. А сами глазные яблоки, как доподлинно известно, обладают шарообразной формой, благодаря чему способны вращаться в четырёх направлениях: влево, вправо, вверх и вниз. Но каждый из нас воспринимает всё это, как само собой разумеющееся - мало кому приходит в голову представить, что было бы, если бы наши глаза были квадратными или треугольными или их движение было бы хаотичным - это бы сделало зрение ограниченным, сумбурным и малоэффективным.

Итак, устройство глаза предельно сложно, но как раз это и делает возможным работу примерно четырёх десятков его различных составляющих. И даже если бы не было хоть одного из этих элементов, процесс зрения перестал бы осуществляться так, как ему следует осуществляться.

Чтобы убедиться в том, насколько сложно устроен глаз, предлагаем вам обратить своё внимание на рисунок ниже.

Давайте же поговорим о том, как реализуется на практике процесс зрительного восприятия, какие элементы зрительной системы в этом участвуют, и за что каждый из них отвечает.

Прохождение света

По мере приближения света к глазу световые лучи сталкиваются с роговицей (иначе её называют роговой оболочкой). Прозрачность роговицы позволяет свету проходить сквозь неё во внутреннюю поверхность глаза. Прозрачность, кстати, является важнейшей характеристикой роговицы, и прозрачной она остаётся по причине того, что особый протеин, который в ней содержится, сдерживает развитие кровеносных сосудов - процесс, происходящий практически в каждой из тканей человеческого тела. В том случае если бы роговица прозрачной не была, остальные компоненты зрительной системы не имели бы никакого значения.

Помимо прочего, роговица не даёт попадать во внутренние полости глаза сору, пыли и каким-либо химическим элементам. А кривизна роговой оболочки позволяет ей преломлять свет и помогать хрусталику фокусировать световые лучи на сетчатке.

После того как свет прошёл сквозь роговицу, он проходит через маленькое отверстие, расположенное посередине радужки глаза. Радужка же представляет собой круглую диафрагму, которая находится перед хрусталиком сразу за роговицей. Радужка также является тем элементом, который придаёт глазу цвет, а цвет зависит от преобладающего в радужке пигмента. Центральное отверстие в радужке - это и есть знакомый каждому из нас зрачок. Размер этого отверстия имеет возможность изменяться, чтобы контролировать количество поступающего в глаз света.

Размер зрачка изменятся непосредственно радужкой, а обусловлено это её уникальнейшим строением, ведь состоит она из двух различных видов мышечных тканей (даже здесь есть мышцы!). Первая мышца является круговой сжимающей - она располагается в радужке кругообразно. Когда свет яркий, происходит её сокращение, вследствие чего зрачок сокращается, как бы втягиваясь мышцей внутрь. Вторая мышца является расширяющей - она расположена радиально, т.е. по радиусу радужки, что можно сравнить со спицами в колесе. При тёмном освещении происходит сокращение этой второй мышцы, и радужка раскрывает зрачок.

Многие до сих пор испытывают некоторые затруднения, когда пытаются объяснить, каким же всё-таки образом происходит формирование вышеназванных элементов зрительной системы человека, ведь в любой другой промежуточной форме, т.е. на каком-либо эволюционном этапе работать они просто не смогли бы, но человек видит с самого начала своего существования. Загадка…

Фокусировка

Минуя названные выше этапы, свет начинает проходить через хрусталик, находящийся за радужкой. Хрусталик является оптическим элементом, имеющим форму выпуклого продолговатого шара. Хрусталик абсолютно гладок и прозрачен, в нём нет кровеносных сосудов, а сам он расположен в эластичном мешочке.

Проходя сквозь хрусталик, свет преломляется, после чего происходит его фокусировка на ямке сетчатки - самом чувствительном месте, содержащем максимальное количество фоторецепторов.

Важно заметить, что уникальное строение и состав обеспечивают роговице и хрусталику большую силу преломления, гарантирующую короткое фокусное расстояние. И как же удивительно, что такая сложная система вмещается всего в одном глазном яблоке (подумайте только, как бы мог выглядеть человек, если бы для фокусировки световых лучей, идущих от предметов, требовался бы, например, метр!).

Не менее интересно и то, что совместная преломляющая сила этих двух элементов (роговицы и хрусталика) находится в прекрасном соотношении с глазным яблоком, а это можно смело назвать ещё одним доказательством того, что зрительная система создана просто непревзойдённо, т.к. процесс фокусирования слишком сложен, чтобы говорить о нём, как о чём-то, что произошло лишь благодаря пошаговым мутациям - эволюционным стадиям.

Если же речь идёт о предметах расположенных близко к глазу (как правило, близким считается расстояние менее 6 метров), то здесь всё ещё любопытнее, ведь в этой ситуации преломление световых лучей оказывается ещё более сильным. Обеспечивается же это увеличением кривизны хрусталика. Хрусталик соединён посредством цилиарных поясков с ресничной мышцей, которая, сокращаясь, даёт хрусталику возможность принимать более выпуклую форму, тем самым увеличивая свою преломляющую силу.

И здесь снова нельзя не упомянуть о сложнейшем строении хрусталика: составляют его множество ниточек, которые состоят из соединённых друг с другом клеточек, а тонкие пояски связывают его с цилиарным телом. Фокусировка осуществляется под контролем головного мозга крайне быстро и на полном «автомате» — осуществить такой процесс осознанно для человека невозможно.

Значение «фотоплёнки»

Результатом фокусировки становится сосредоточение изображения на сетчатке, представляющей собой многослойную ткань, чувствительную к свету, покрывающую заднюю часть глазного яблока. В сетчатке содержится примерно 137 000 000 фоторецепторов (для сравнения можно привести современные цифровые фотоаппараты, в которых подобных сенсорных элементов не более 10 000 000). Такое громадное количество фоторецепторов обусловлено тем, что расположены они крайне плотно - примерно 400 000 на 1 мм².

Здесь не будет лишним привести слова специалиста по микробиологии Алана Л. Гиллена, говорящего в своей книге «Тело по замыслу» о сетчатке глаза, как о шедевре инженерного проектирования. Он считает, что сетчатка является самым удивительным элементом глаза, сравнимым с фотоплёнкой. Светочувствительная сетчатка, расположенная на задней стороне глазного яблока, намного тоньше целлофана (её толщина составляет не более 0,2 мм) и гораздо чувствительнее, чем любая, созданная человеком фотоплёнка. Клетки этого уникального слоя способны обрабатывать до 10 миллиардов фотонов, в то время как самый чувствительный фотоаппарат способен обработать лишь несколько их тысяч. Но ещё удивительнее то, что человеческий глаз может улавливать единицы фотонов даже в темноте.

Всего сетчатку составляют 10 слоёв фоторецепторных клеток, 6 слоёв из которых являются слоями светочувствительных клеток. 2 вида фоторецепторов имеют особую форму, по причине чего их называют колбочками и палочками. Палочки крайне восприимчивы к свету и обеспечивают глазу чёрно-белое восприятие и ночное зрение. Колбочки, в свою очередь, не так восприимчивы к свету, но способны различать цвета - оптимальная работа колбочек отмечается в дневное время суток.

Благодаря работе фоторецепторов световые лучи трансформируются в комплексы электрических импульсов и посылаются в мозг на невероятно большой скорости, а сами эти импульсы за доли секунд преодолевают свыше миллиона нервных волокон.

Связь фоторецепторных клеток в сетчатке очень сложна. Колбочки и палочки никак напрямую с мозгом не связаны. Получив сигнал, они переадресовывают его биполярным клеткам, а те перенаправляют уже обработанные собою сигналы ганглиозным клеткам, более миллиона аксонов (нейритов, по которым передаются нервные импульсы) которых составляют единый зрительный нерв, по которому данные и поступают в мозг.

Два слоя промежуточных нейронов, до того как зрительные данные будут отправлены в мозг, способствуют параллельной обработке этой информации шестью уровнями восприятия, находящимися в сетчатке глаза. Необходимо это для того чтобы изображения распознавались как можно быстрее.

Восприятие мозга

После того как обработанная зрительная информация поступает в мозг, он начинает её сортировку, обработку и анализ, а также формирует цельное изображение из отдельных данных. Конечно же, о работе человеческого мозга ещё много чего неизвестно, однако даже того, что научный мир может предоставить сегодня, вполне достаточно, чтобы поразиться.

При помощи двух глаз формируются две «картинки» мира, который окружает человека - по одной на каждую сетчатку. Обе «картинки» передаются в мозг, и в действительности человек видит два изображения в одно и то же время. Но как?

А дело вот в чём: точка сетчатки одного глаза точно соответствует точке сетчатки другого, а это говорит о том, чтоб оба изображения, попадая в мозг, могут накладываться друг на друга и сочетаться вместе для получения единого изображения. Информация, полученная фоторецепторами каждого из глаз, сходится в зрительной коре головного мозга, где и появляется единое изображение.

По причине того, что у двух глаз может быть разная проекция, могут наблюдаться и некоторые несоответствия, однако мозг сопоставляет и соединяет изображения таким образом, что человек никаких несоответствий не ощущает. Мало того - эти несоответствия могут быть использованы с целью получения чувства пространственной глубины.

Как известно, из-за преломления света зрительные образы, поступающие в мозг, изначально являются очень маленькими и перевёрнутыми, однако «на выходе» мы получаем то изображение, которое привыкли видеть.

Помимо этого в сетчатке изображение делится мозгом надвое по вертикали - через линию, которая проходит через ямку сетчатки. Левые части изображений, полученных обоими глазами, перенаправляются в , а правые части - в левое. Так, каждое из полушарий смотрящего человека получает данные только от одной части того, что он видит. И снова - «на выходе» мы получаем цельное изображение без каких бы то ни было следов соединения.

Разделение изображений и крайне сложные оптические пути делают так, что мозг видит отдельно каждым из своих полушарий с использованием каждого из глаз. Это позволяет ускорить обработку потока входящей информации, а также обеспечивает зрение одним глазом, если вдруг человек по какой-либо причине перестаёт видеть другим.

Можно заключить, что мозг в процессе обработки зрительной информации убирает «слепые» пятна, искажения из-за микродвижений глаз, морганий, угла зрения и т.п., предлагая своему хозяину адекватное целостное изображение наблюдаемого.

Ещё одним из важных элементов зрительной системы является . Умалять значение этого вопроса никак нельзя, т.к. чтобы вообще иметь возможность использовать зрение должным образом мы должны уметь поворачивать глаза, поднимать их, опускать, короче говоря - двигать глазами.

Всего можно выделить 6 внешних мышц, которые соединяются с внешней поверхностью глазного яблока. К этим мышцам относятся 4 прямые (нижняя, верхняя, боковая и средняя) и 2 косые (нижняя и верхняя).

В тот момент, когда какая-либо из мышц сокращается, мышца, являющаяся для неё противоположной, расслабляется - это обеспечивает ровное движение глаз (в противном случае все движения глазами осуществлялись бы рывками).

При повороте двух глаз автоматически изменяется движение всех 12 мышц (по 6 мышц на каждый глаз). И примечательно то, что процесс этот является непрерывным и очень хорошо скоординированным.

По словам знаменитого офтальмолога Питера Джени, контроль и координация связи органов и тканей с центральной нервной системой посредством нервов (это называется иннервацией) всех 12 глазных мышц представляет собой один из очень сложных процессов, происходящих в мозге. Если же добавить к этому точность перенаправления взора, плавность и ровность движений, скорость, с которой может вращаться глаз (а она составляет в сумме до 700° в секунду), и соединить всё это, мы получим на самом деле феноменальную по части исполнения подвижную глазную систему. А то, что человек имеет два глаза, делает её ещё более сложной - при синхронном движении глаз необходима одинаковая мускульная иннервация.

Мышцы, которые вращают глаза, отличны от мышц скелета, т.к. их составляет множество всевозможных волокон, а контролируются они ещё большим числом нейронов, иначе точность движений стала бы невозможной. Данные мышцы можно назвать уникальными ещё и потому, что они способны быстро сокращаться и практически не устают.

Учитывая то, что глаз - это один из наиболее важных органов человеческого организма, он нуждается в непрерывном уходе. Именно для этого как раз и предусмотрена, если так можно назвать, «интегрированная система очистки», которая состоит из бровей, век, ресниц и слёзных желёз.

При помощи слёзных желёз регулярно производится липкая жидкость, с медленной скоростью движущаяся вниз по внешней поверхности глазного яблока. Эта жидкость смывает различный сор (пыль и т.п.) с роговицы, после чего входит во внутренний слёзный канал и затем стекает по носовому каналу, выводясь из организма.

В слезах содержится очень сильное антибактериальное вещество, уничтожающее вирусы и бактерии. Веки выполняют функцию стеклоочистителей - они очищают и увлажняют глаза благодаря непроизвольному морганию с интервалом в 10-15 секунд. Вместе с веками работают ещё и ресницы, предотвращая попадание в глаз любого сора, грязи, микробов и т.п.

Если бы веки не выполняли свою функцию, глаза человека постепенно бы засохли и покрылись рубцами. Если бы не было слёзного протока, глаза бы постоянно заливались слёзной жидкостью. Если бы человек не моргал, в его глаза попадал бы мусор, и он мог бы даже ослепнуть. Вся «очистительная система» должна включать в себя работу всех элементов без исключения, в противном случае она просто перестала бы функционировать.

Глаза как показатель состояния

Глаза человека способны передавать немало информации в процессе его взаимодействия с другими людьми и окружающим миром. Глаза могут излучать любовь, гореть от гнева, отражать радость, страх или беспокойство, или усталости. Глаза показывают, куда смотрит человек, заинтересован он в чём-либо или же нет.

Например, когда люди закатывают глаза, беседуя с кем-то, это можно расценивать совершенно иначе, нежели обычный взгляд, направленный вверх. Большие глаза у детей вызывают у окружающих восторг и умиление. А состояние зрачков отражает то состояние сознания, в котором в данный момент времени находится человек. Глаза - это показатель жизни и смерти, если уж говорить в глобальном смысле. Наверное, именно по этой причине их называют «зеркалом» души.

Вместо заключения

В этом уроке мы с вами рассмотрели устройство зрительной системы человека. Естественно, мы упустили немало деталей (сама по себе эта тема очень объёмна и вместить её в рамки одного урока проблематично), но всё же постарались донести материал так, чтобы вы имели чёткое представление о том, КАК видит человек.

Вы не могли не заметить, что как сложность, так и возможности глаза позволяют этому органу многократно превосходить даже самые современные технологии и научные разработки. Глаз является наглядной демонстрацией сложности инженерии в огромном количестве нюансов.

Но знать об устройстве зрения - это, конечно же, хорошо и полезно, однако наиболее важно знать о том, как зрение можно восстанавливать. Дело в том, что и образ жизни человека, и условия, в которых он живёт, и некоторые другие факторы (стрессы, генетика, вредные привычки, заболевания и многое другое) - всё это нередко способствует тому, что с годами зрение может ухудшаться, т.е. зрительная система начинает давать сбои.

Но ухудшение зрения в большинстве случаев не является необратимым процессом - зная определённые методики, данный процесс можно повернуть вспять, и сделать зрение, если уж и не таким, как у младенца (хотя иногда возможно и это), то хорошим настолько, насколько вообще это возможно для каждого отдельно взятого человека. Поэтому следующий урок нашего курса по развитию зрения будет посвящён методам восстановления зрения.

Зрите в корень!

Проверьте свои знания

Если вы хотите проверить свои знания по теме данного урока, можете пройти небольшой тест, состоящий из нескольких вопросов. В каждом вопросе правильным может быть только 1 вариант. После выбора вами одного из вариантов, система автоматически переходит к следующему вопросу. На получаемые вами баллы влияет правильность ваших ответов и затраченное на прохождение время. Обратите внимание, что вопросы каждый раз разные, а варианты перемешиваются.

Человеческий глаз – это очень комплексная оптическая система, состоящая из многообразия элементов, каждый из которых отвечает за свои собственные задачи. В целом же глазной аппарат помогает воспринимать внешнюю картинку, обрабатывать её и передавать информацию в уже подготовленном виде в головной мозг. Без его функций органы тела человека не могли бы столь же полноценно взаимодействовать. Хотя орган зрения и устроен сложно, хотя бы в базовом виде понимать описание принципа его функционирования стоит каждому человеку.

Общий принцип функционирования

Разобравшись, что такое глаз, поняв его описание, рассмотрим принцип его работы. Глаз работает за счёт восприятия света, отражённого от окружающих предметов. Этот свет попадает на роговицу, особую линзу, позволяющую сфокусировать поступающие лучи. После роговицы лучи проходят через камеру глаза (которая заполнена бесцветной жидкостью), а потом попадают на радужку, которая в своём центре имеет зрачок. У зрачка имеется отверстие (глазная щель), через которое проходят только центральные лучи, то есть часть лучей, находящихся по краям светового потока, отсеивается.

Зрачок помогает приспосабливаться к различным уровням освещения. Он (точнее говоря, его глазная щель) отсеивает только те лучи, которые не влияет на качество изображения, но регулирует их поток. В итоге то, что осталось, идёт на хрусталик, который, как и роговица, является линзой, но только предназначенной для другого – для более точной, «чистовой» фокусировки света. Хрусталик и роговица – это оптические среды глаза.

Далее свет через особое стекловидное тело, входящее в оптический аппарат глаза, проходит на сетчатку, куда изображение проецируется как на киноэкран, но только в перевёрнутом виде. В центре сетчатки находится макула, та зона, которая отвечает на , в которую попадает объект, на который мы смотрим напрямую.

На финальных этапах получения изображения клетки сетчатки обрабатывают то, что на них находится, переводя всё в электромагнитные импульсы, которые далее отправляются в мозг. Схожим образом функционирует цифровой фотоаппарат.

Из всех элементов глаза в обработке сигнала не участвует только склера, особая непрозрачная оболочка, которая покрывает снаружи. Окружает она его почти что целиком, приблизительно на 80%, на в передней части она плавно переходит в роговицу. В народе её наружную часть принято называть белком, хотя это и не совсем корректно.

Количество различаемых цветов

Человеческий орган зрения воспринимает изображение в цвете, причём количество оттенков цветов, которые он может различать, является очень большим. То, сколько разных цветов различается глазом (точнее, сколько оттенков), может варьироваться от индивидуальных особенностей человека, а также уровня его натренированности и типа его профессиональной деятельности. «Работает» глаз с так называемым видимым излучением, которое представляет собой электромагнитные волны, имеющие длину волны от 380 до 740 нм, то есть со светом.

Если брать средние показатели, то человек суммарно может отличать около 150 тысяч цветовых тонов и оттенков.

Впрочем, тут имеется неоднозначность, которая заключается в относительной субъективности цветового восприятия. Потому некоторые учёные сходятся на другой цифре, сколько оттенков цветов обычно видит/различает человек – от семи до десяти миллионов. В любом случае, цифра внушительная. Все эти оттенки получаются за счёт варьирования семи основных цветов, находящихся в разных частях радужного спектра. Считается, что у профессиональных художников и дизайнеров количество воспринимаемых оттенков выше, а также иногда человек рождается с мутацией, позволяющей ему видеть в разы больше цветов и оттенков. Сколько разных цветов видят такие люди – открытый вопрос.

Глазные заболевания

Как и любая другая система человеческого организма, орган зрения подвержен различным заболеваниям и патологиям. Условно их можно разделить на инфекционные и неинфекционные. Частые виды заболеваний, что вызываются бактериями, вирусами или микроорганизмами – это конъюнктивиты, ячмени и блефариты.

Если заболевание неинфекционное, то обычно оно возникает из-за серьёзного переутомления глаз, из-за наследственной предрасположенности или просто из-за изменений, которые возникают в организме человека с возрастом. Реже проблема может заключаться в том, что возникла общая патология организма, например, развилась гипертония или сахарный диабет. В итоге может возникнуть глаукома, катаракта или синдром сухого глаза, человек в итоге хуже видит или различает объекты.

В медицинской практике все заболевания делятся на следующие категории:

• болезни отдельных элементов глаза, например, хрусталика, конъюнктивы и так далее;
• патологии зрительных нервов/путей;
• патологии мышц, по причине которых нарушается содружественное движение яблок;
• заболевания, связанные со слепотой и различными зрительными расстройствами, нарушением силы зрения;
• глаукома.

Чтобы не возникало проблем и патологий, глаза необходимо оберегать, не держать подолгу направленными в одну точку, поддерживать оптимальное освещение при чтении или работе. Тогда сила зрения не будет падать.

Внешнее строение глаза

Глаз человека имеет не только лишь внутреннее строение, но также и внешнее, которое представлено веками. Это особые перегородки, которые защищают глаза от травматизма и негативных факторов окружающей среды. Они преимущественно состоят из мышечной ткани, которая снаружи покрывается тонкой и нежной кожей. В офтальмологии принято считать, что веки – это один из важнейших элементов, при возникновении проблем с которым могут возникнуть проблемы.

Хотя веко и является мягким, его прочность и постоянство формы обеспечивает хрящ, который по своей сути является коллагеновым образованием. Движение век осуществляется благодаря мышечному слою. Когда веки смыкаются, это несёт функциональную роль – глазное яблоко увлажняется, а небольшие инородные частицы, сколько бы их ни было на поверхности глаза, удаляются. Кроме того, благодаря смачиванию глазного яблока, веко получает возможность свободно скользить относительно его поверхности.

Важным компонентом век также является разветвлённая система кровоснабжения и множество нервных окончаний, которые помогают векам осуществлять свои функции.

Движение глаз

Глаза человека двигаются при помощи специальных мышц, обеспечивающих глазам нормальное постоянное функционирование. Зрительный аппарат двигается при помощи слаженной работы десятков мышц, основными из которых являются четыре прямых и два косых мышечных отростка. окружают с разных сторон и помогают поворачивать глазное яблоко вокруг различных осей. Каждая группа позволяет повернуть глаз человека в своём направлении.

Также мышцы помогают осуществлять поднятие и опускание век. Когда всё мышцы работают слаженно, это не только лишь позволяет управлять глазами по отдельности, но также и осуществить их слаженную работу и координацию их направления.

Преломляя лучи. Хрусталик обладает способностью изменять кривизну, при этом он выступает в качестве автофокуса, который позволяет очень быстро перестроиться с ближних предметов на дальние. Сетчатка аналогично фотопленке или матрице цифрового фотоаппарата запечатляет полученные данные, которые затем передаются в центральные структуры головного мозга для дальнейшего анализа.

Сложное анатомическое строение глаза является очень тонким механизмом и подвержено различным внешним воздействиям и патологиям, которые возникают на фоне нарушенного обмена веществ или заболеваний других систем организма.

Глаз человека – парный орган, строение которого очень сложное. Благодаря работе этого органа, человек получает большую часть (около 90%) информации о внешнем мире. Несмотря на тонкое и сложное строение, глаз удивительно красив и индивидуален. Однако имеются и общие черты в его строении, которые важны для выполнения основных функций оптической системы. В процессе эволюционного развития в глазе произошли существенные изменения и в результате ткани различного происхождения (нервы, соединительная ткань, сосуды, пигментные клетки и т.д.) нашли свое место в этом уникальном органе.

Видео о строении глаза человека

По форме глаз похож на сферу или шар, поэтому этот орган называют еще глазным яблоком. Структура его довольно нежная, в связи с чем природой запрограммировано внутрикостное расположении глаза. Полость надежно защищает глаз от внешних физических воздействий. Спереди глазное яблоко прикрыто (верхним и нижним). Чтобы обеспечить подвижность глаза, имеются несколько парных мышц, которые работают точно и слажено для обеспечения бинокулярного зрения.

Чтобы поверхность глаза все время была влажной, постоянно выделяется жидкость, которая формирует тончайшую пленку на поверхности роговицы. Избыток оттекает в слезоотводящие пути.

Конъюнктива является самой наружной оболочкой. Помимо самого глазного яблока, она покрывает внутреннюю поверхность век.

За счет пигмента радужной оболочки у людей разный цвет глаз. Количество пигмента определяет цвет радужки, который может быть бледно-голубым или же темно-коричневым. В центральной зоне радужки имеется отверстие, которое называется зрачком. Сквозь него лучи света проникают внутрь глазного яблока и попадают на сетчатку. Интересно, что иннервируются и кровоснабжаются радужка и собственно хориоидея из разных источников. Это отражается на многих патологических процессах, происходящих внутри глаза.

Между роговицей и радужной оболочкой располагается пространство, имеющее название передней камеры. Угол, образованный сферической роговицей и радужкой называется углом передней . В этой области располагается венозная дренажная система, которая обеспечивает отток избытка внутриглазной жидкости. Непосредственно к радужке сзади примыкает хрусталик, а далее – . Хрусталик – двояковыпуклая линза, подвешенная на множестве связок, которые прикрепляются к отросткам цилиарного тела.

За радужкой и перед хрусталиком располагается задняя камера глаза. Обе камеры наполнены внутриглазной жидкостью (водянистой влагой), которая циркулирует и обновляется в непрерывном режиме. За счет этого к хрусталику, роговице и некоторым другим структурам доставляются питательные вещества и кислород.

В самом центре глазного яблока располагается стекловидное тело, которое заполнено прозрачным желеобразным веществом и занимает большую часть глаза. Основная его функция – поддержать внутренний тонус, также оно преломляет лучи.

Функция глаза – оптическая. В этой системе выделяют несколько важных структур: хрусталик, роговица и сетчатка. Именно эти три составляющих в основном отвечают за передачу внешней информации.

Роговица имеет наибольшую преломляющую способность. Она пропускает лучи, которые далее проходят через зрачок, выполняющий роль диафрагмы. Основная функция зрачка – регулировать количество световых лучей, которые проникли в глаз. Этот показатель определяется фокусным расстоянием и позволяет получить отчетливое изображение достаточной степени освещенности.
Хрусталик также обладает преломляющей и пропускающей способностью. Он отвечает за фокусировку лучей на сетчатке, играющей роль фотопленки или матрицы.

Внутриглазная жидкость и стекловидное тело обладают небольшой преломляющей, но достаточной пропускающей способностью. Если в их структуре выявляются помутнения или дополнительные включения, то качество зрения значительно падает.

После того, как свет проходит сквозь все прозрачные структуры глаза, на сетчатой оболочке должно сформироваться четкое перевернутое изображение в уменьшенном варианте.
Окончательное преобразование внешней информации происходит в центральных структурах головного мозга (кора затылочных областей).

Глаз устроен очень сложно, в связи с чем нарушение хотя бы одного структурного звена выводит из строя тончайшую оптическую систему и отрицательно сказывается на качестве жизни.

Человек видит не глазами, а посредством глаз, откуда информация передается через зрительный нерв, хиазму, зрительные тракты в определенные области затылочных долей коры головного мозга, где формируется та картина внешнего мира, которую мы видим. Все эти органы и составляют наш зрительный анализатор или зрительную систему.

Наличие двух глаз позволяет сделать наше зрение стереоскопичным (то есть формировать трехмерное изображение). Правая сторона сетчатки каждого глаза передает через зрительный нерв «правую часть» изображения в правую сторону головного мозга, аналогично действует левая сторона сетчатки. Затем две части изображения — правую и левую — головной мозг соединяет воедино.

Так как каждый глаз воспринимает «свою» картинку, при нарушении совместного движения правого и левого глаз может быть расстроено бинокулярное зрение. Попросту говоря, у вас начнет двоиться в глазах или вы будете одновременно видеть две совсем разные картинки.

Основные функции глаза

• оптическая система, проецирующая изображение;
• система, воспринимающая и «кодирующая» полученную информацию для головного мозга;
• «обслуживающая» система жизнеобеспечения.

Глаз можно назвать сложным оптическим прибором. Его основная задача — «передать» правильное изображение зрительному нерву.

Роговица — прозрачная оболочка, покрывающая переднюю часть глаза. В ней отсутствуют кровеносные сосуды, она имеет большую преломляющую силу. Входит в оптическую систему глаза. Роговица граничит с непрозрачной внешней оболочкой глаза — склерой. См. строение роговицы.

Передняя камера глаза — это пространство между роговицей и радужкой. Она заполнена внутриглазной жидкостью.

Радужка — по форме похожа на круг с отверстием внутри (зрачком). Радужка состоит из мышц, при сокращении и расслаблении которых размеры зрачка меняются. Она входит в сосудистую оболочку глаза. Радужка отвечает за цвет глаз (если он голубой — значит, в ней мало пигментных клеток, если карий — много). Выполняет ту же функцию, что диафрагма в фотоаппарате, регулируя светопоток.

Зрачок — отверстие в радужке. Его размеры обычно зависят от уровня освещенности. Чем больше света, тем меньше зрачок.

Хрусталик — «естественная линза» глаза. Он прозрачен, эластичен — может менять свою форму, почти мгновенно «наводя фокус», за счет чего человек видит хорошо и вблизи, и вдали. Располагается в капсуле, удерживается ресничным пояском . Хрусталик, как и роговица, входит в оптическую систему глаза.

Стекловидное тело — гелеобразная прозрачная субстанция, расположенная в заднем отделе глаза. Стекловидное тело поддерживает форму глазного яблока, участвует во внутриглазном обмене веществ. Входит в оптическую систему глаза.

Сетчатка — состоит из фоторецепторов (они чувствительны к свету) и нервных клеток. Клетки-рецепторы, расположенные в сетчатке, делятся на два вида: колбочки и палочки. В этих клетках, вырабатывающих фермент родопсин, происходит преобразование энергии света (фотонов) в электрическую энергию нервной ткани, т. е. фотохимическая реакция.

Палочки обладают высокой светочувствительностью и позволяют видеть при плохом освещении, также они отвечают за периферическое зрение. Колбочки, наоборот, требуют для своей работы большего количества света, но именно они позволяют разглядеть мелкие детали (отвечают за центральное зрение), дают возможность различать цвета. Наибольшее скопление колбочек находится в центральной ямке (макуле), отвечающей за самую высокую остроту зрения. Сетчатка прилегает к сосудистой оболочке, но на многих участках неплотно. Именно здесь она и имеет тенденцию отслаиваться при различных заболеваниях сетчатки.

Склера — непрозрачная внешняя оболочка глазного яблока, переходящая в передней части глазного яблока в прозрачную роговицу. К склере крепятся 6 глазодвигательных мышц. В ней находится небольшое количество нервных окончаний и сосудов.

Сосудистая оболочка — выстилает задний отдел склеры, к ней прилегает сетчатка, с которой она тесно связана. Сосудистая оболочка ответственна за кровоснабжение внутриглазных структур. При заболеваниях сетчатки очень часто вовлекается в патологический процесс. В сосудистой оболочке нет нервных окончаний, поэтому при ее заболевании не возникают боли, обычно сигнализирующие о каких-либо неполадках.

Зрительный нерв — при помощи зрительного нерва сигналы от нервных окончаний передаются в головной мозг.