в чем уникальность зрения
В чем уникальность зрения
§ 49. Зрительный анализатор
1. В чем уникальность зрения?
2. Как защищено глазное яблоко? Каково его строение?
3. Какую функцию выполняют глазные мышцы?
4. Как функционирует зрительный анализатор в целом?
Уникальность зрение по сравнению с другими анализаторами состоит в том, что оно позволяет не только опознавать предмет, но и определять его место в пространстве, следить за перемещениями.
Более 95% информации человек получает с помощью зрения.
Положение и строение глаза.
Глаза, точнее глазные яблоки (рис. 100), расположены в глазницах — парных углублениях черепа (рис. 100). В глубине глазницы заметна щель, через которую в глаз входят сосуды и нервы. К глазному яблоку подходят мышцы, которые могут перемещать его в разные стороны. Спереди глаз защищен веками, ресницами и бровями.
В верхнем углу глаза со стороны щеки находится слезная железа (рис. 101). При опускании подвижного верхнего века железа выделяет слезы, которые увлажняют и промывают глаз. Слезная жидкость от наружного верхнего угла глаза идет в нижний внутренний угол и отсюда попадает в слезный ка мал, который выводит избыток слез в носовую полость. Именно поэтому плачущий человек начинает хлюпать носом.
Снаружи глазное яблоко заключено в белочную оболочку, или склеру, которая в передней части переходит в прозрачную роговицу. Это самая сильная «линза» глаза.
За склерой находится сосудистая оболочка.
Она черная, благодаря чему свет внутри глаза не рассеивается. В передней части глаза сосудистая оболочка переходит в радужную. Цвет радужной оболочки и определяет цвет глаз.
В середине радужной оболочки находится круглое отверстие — зрачок.
Он играет роль диафрагмы фотоаппарата: благодаря клеткам гладкой мышечной ткани зрачок может расширяться и суживаться, пропуская количество света, необходимое для рассмотрения предмета.
За зрачком располагается хрусталик, напоминающий двояковыпуклую линзу. С помощью окружающих его гладких мышц, образующих ресничное тело, хрусталик может менять форму: становиться то более выпуклым, то более плоским. (Хрусталик можно сравнить с механизмом точной настройки резкости изображения в оптических приборах.) Когда предмет находится далеко от глаз, хрусталик делается более плоским, когда близко — более выпуклым, фокусируя световые лучи на задней внутренней стенке глаза, которая называется сетчатой оболочкой или сетчаткой (рис. 102). Сетчатая оболочка — тонкий и очень нежный слой клеток — зрительных рецепторов.
Внутренняя часть глаза заполнена стекловидным телом, а пространство между роговицей и радужкой, между радужкой и хрусталиком — прозрачной жидкостью. Поэтому внутри глаза свет проходит через однородную прозрачную среду.
Ход лучей через прозрачную среду глаза.
Световой поток из воздушной среды проходит через роговицу и преломляется в ней, так как ее оптическая плотность близка к оптической плотности воды. На пути светового потока располагается радужка, которая пропускает его через зрачок. Если свет, попадающий на сетчатку, слишком яркий, зрачок суживается до диаметра, при котором освещенность на сетчатке станет оптимальной. Если освещенность слабая — зрачок расширяется.
В этом процессе участвует автономная нервная система: блуждающий нерв суживает зрачок, а симпатический — расширяет (см. рис. 98). Благодаря совместной работе этих нервов устанавливается нужный диаметр зрачка.
С помощью аналогичных рефлексов (см. ранее) изменяется и кривизна хрусталика. Пройдя через стекловидное тело, лучи света попадают на сетчатку, где образуется уменьшенное обратное изображение видимого.
Рецепторы сетчатки — клетки в форме палочек и колбочек. Они примыкают к черной сосудистой оболочке. Ее волоконца окружают каждую из этих клеток с боков и сзади, образуя черный футляр, обращенный открытой стороной к свету.
Колбочки обладают меньшей светочувствительностью, но способны реагировать на цвет. Они сосредоточены преимущественно в центральной части сетчатки, в так называемом желтом пятне. В остальной части сетчатки находятся и колбочки и палочки, однако по ее периферии преобладают палочки. Последние передают только черно-белое изображение. Зато они обладают большей чувствительностью и могут действовать далее при слабом освещении. Перед палочками и колбочками располагаются нервные клетки, которые воспринимают и обрабатывают информацию, полученную от зрительных рецепторов. (Свет проходит через них.) Аксоны нейронов образуют зрительный нерв. В месте, где он выходит из глаза, зрительных рецепторов нет. Здесь находится слепое пятно, которое, как правило, человеком не замечается, но его можно выявить довольно простыми опытами (рис. 103).
Корковая часть зрительного анализатора. Зрительные нервные пути устроены так, что левая часть поля зрения от обоих глаз попадает в правое полушарие коры большого мозга, а правая часть поля зрения — в левое. Если изображения от правого и левого глаза попадают в соответствующие мозговые центры, то они создают единое объемное изображение. Зрение двумя глазами называют бинокулярным зрением.
Итак, на сетчатке получается уменьшенное и обратное изображение предмета, но мы видим изображение прямое и в реальных размерах. Почему? Это происходит потому, что наряду со зрительными образами в мозг поступают нервные импульсы от глазных мышц. Нетрудно убедиться: когда мы смотрим вверх, зрачки движутся вверх, а когда вниз — то и зрачки опускаются вниз. Более того, глазные мышцы работают непрерывно. Они как бы описывают контуры предмета, а эти движения фиксируются головным мозгом и могут воспроизводиться другими органами, например рукой. О том, что это возможно, говорит тот факт, что, научившись писать рукой, мы можем знакомые буквы изобразить ногой или даже, зажав в зубах карандаш.
Бинокулярное зрение не только позволяет воспринимать объемное изображение, поскольку одновременно охватывается и левая, и правая части объекта, но и определять расстояние до него. Чем дальше предмет, тем мельче его изображение на сетчатке. Это помогает нам определять расстояние до предмета.
Глазное яблоко, глазница, глазные мышцы, слезная железа, слезный канал, белочная оболочка (склера), роговая оболочка (роговица), зрачок, радужная оболочка (радужка), хрусталик, ресничное тело, стекловидное тело, сетчатка, палочки и колбочки, желтое пятно, слепое пятно, бинокулярное зрение.
1. Какие функции выполняют брови, ресницы, веки, слезные железы?
2. Что такое зрачок? Каковы его функции?
3. Как работает хрусталик?
4. Где располагаются колбочки и палочки? Каковы их свойства?
5. Из каких частей состоит зрительный анализатор и как работает его корковая часть?
1. Нарисуйте схему глазного яблока.
2. Покажите ход лучей через прозрачную среду глаза.
Иллюзия, связанная с бинокулярным зрением
Оборудование: трубка, свернутая из листа бумаги.
Один конец трубки приставьте к правому глазу. Ко второму концу трубки приставьте левую руку так, чтобы трубка лежала между большим и указательным пальцами. Оба глаза открыты и должны смотреть вдаль. Если изображения, полученные в правом и левом глазах, попадут на соответствующие участки коры большого мозги возникнет иллюзия — «дырка в ладони».
Колосов Д. В. Маш Р. Д., Беляев И. Н. Биология 8 класс
Отправлено читателями с интернет-сайта
Онлайн библиотека с учениками и книгами, плани-конспекти уроков с Биологии 8 класса, книги и учебники согласно календарного плана планирование Биологии 8 класса
Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.
Зрение как оно есть
Рассказываем, как мозг помогает нам видеть окружающий мир
В самом простом смысле зрение — это в первую очередь два глаза, которые получают и обрабатывают информацию об окружающем нас мире. На самом деле человеческое зрение, разумеется, устроено гораздо сложнее, и информация от органов чувств (то есть глаз) проходит несколько этапов обработки: как самим глазом, так и далее — мозгом. Вместе с офтальмологической клиникой 3Z рассказываем, как зрительная система человека формирует изображение действительности, и объясняем, почему мы не видим мир перевернутым, маленьким, трясущимся и разделенным на две части.
Из школьного курса физики вы можете помнить про линзы — приборы из прозрачного материала с преломляющей поверхностью, способные, в зависимости от своей формы, собирать или рассеивать попадающий на них свет. Именно линзам мы обязаны тому, что в мире существуют фотоаппараты, видеокамеры, телескопы, бинокли и, конечно, контактные линзы и очки, которые носят люди. Человеческий глаз — это точно такая же линза, а точнее — сложная оптическая система, состоящая из нескольких биологических линз.
Проекция объекта через двояковыпуклую линзу
Первая из них — роговица, внешняя оболочка глаза, наиболее выпуклая его часть. Роговица — это вогнуто-выпуклая линза, которая принимает лучи, исходящие из каждой точки предмета, и передает их дальше через переднюю камеру, заполненную влагой, и зрачок к хрусталику. Хрусталик, в свою очередь, представляет собой двояковыпуклую линзу, по форме напоминающую миндаль или сплющенную сферу.
Двояковыпуклая линза — собирающая: лучи, проходящие через ее поверхность, собираются за ней в одну точку, после чего формируется копия наблюдаемого предмета. Интересный момент состоит в том, что изображение объекта, сформированное на заднем фокусе такой линзы, — действительное (то есть соответствует тому самому наблюдаемому предмету), перевернутое и уменьшенное. Изображение, которое формируется за хрусталиком, поэтому, точно такое же.
То, что изображение уменьшенное, позволяет глазу видеть объекты, по величине в несколько десятков, сотен и тысяч раз превосходящие его по размеру. Другими словами, хрусталик компактно складывает изображение и в таком же виде отдает его сетчатке, выстилающей бо́льшую часть внутренней поверхности глаза — места заднего фокуса хрусталика. Вместе роговица и хрусталик, таким образом, — это компонент зрительной системы, который собирает рассеянные лучи, исходящие от объекта, в одну точку и формирует их проекцию на сетчатке. Строго говоря, никакой «картинки» на сетчатке на самом деле нет: это всего лишь следы фотонов, которые затем преобразуются рецепторами и нейронами сетчатки в электрический сигнал.
Внутреннее строение глаза
Этот электрический сигнал затем проходит в головной мозг, где обрабатывается отделами зрительной коры. Все вместе эти отделы отвечают за то, чтобы преобразовать сигналы о расположении фотонов — единственную информацию, которую получает сам глаз — в имеющие смысл образы. При этом мозг — система взаимосвязанная, и за то, как мы воспринимаем то, что происходит в действительности, отвечают не только наши глаза и зрительная система, но и другие органы чувств, способные получать информацию. Мы не видим мир перевернутым благодаря тому, что у нашего вестибулярного аппарата есть информация о том, что мы стоим ровно, двумя ногами на земле, и дерево, растущее из земли, соответственно, перевернутым быть не должно.
Подтверждение этому — эксперимент, который поставил на самом себе американский психолог Джордж Стрэттон (George Stratton) в 1896 году: ученый изобрел специальное устройство — инвертоскоп, чьи линзы также могут переворачивать изображение, на которое смотрит тот, кто их носит. В своем устройстве Стрэттон проходил неделю и при этом не сошел с ума от необходимости передвигаться в перевернутом пространстве. Его зрительная система быстро адаптировалась под измененные обстоятельства, и уже через пару дней ученый видел мир таким, каким привык видеть его с детства.
Другими словами, в мозге нет специального отдела, который переворачивает изображение, поступившее на сетчатку: за это отвечает вся зрительная система головного мозга, которая, с учетом информации от других органов чувств, позволяет нам точно определить ориентацию объектов в пространстве.
Что касается самой сетчатки, то для того, чтобы понять, как работает зрение, нужно также подробнее рассмотреть ее функционирование и строение. Сетчатка представляет собой тонкую многослойную структуру, в которой находятся нейроны, принимающие и обрабатывающие световые сигналы от оптической системы глаза и отправляющие их друг другу и в мозг для дальнейшей обработки. Всего в сетчатке выделяют три слоя нейронов и еще два слоя синапсов, получающих и передающих сигналы от этих нейронов.
Первые и главные нейроны, участвующие в обработке светового стимула, — это фоторецепторы (светочувствительные сенсорные нейроны). Два основных вида фоторецепторов в сетчатке — это палочки и колбочки, получившие свои название за палочко- и колбочкообразную форму, соответственно. Палочки и колбочки заполнены светочувствительными пигментами — родопсином и йодопсином соответственно. Родопсин в разы чувствительнее к свету, чем йодопсин, но только к свету с одной длиной волны (около 500 нанометров в видимой области) — именно поэтому палочки, содержащие родопсин, отвечают за зрение человека в темноте: они улавливают даже мельчайшие лучи, помогая нам различать очертания предметов, при этом не позволяя точно определить их цвет. А вот за цветовосприятие уже как раз отвечают «дневные» фоторецепторы — колбочки.
Светочувствительный йодопсин, входящий в состав колбочек, бывает трех видов в зависимости от того, к свету с какой длиной волны он чувствителен. В нормальном состоянии колбочки человеческого глаза реагируют на свет с длинной, средней и короткой волной, что примерно соответствует красно-желтому, желто-зеленому и сине-фиолетовому цветам (а если проще — красному, зеленому и синему). Колбочек, которые содержат тот или иной вид йодопсина, в сетчатке разное количество, и их баланс как раз и помогает различать все краски окружающего мира. В случае, когда колбочек с тем или иным видом йодопсина, недостаточно или просто нет, говорят о наличии дальтонизма — особенности зрения, при котором недоступно распознавание всех или некоторых цветов. Вид дальтонизма напрямую зависит от того, какие именно колбочки «не работают», но самым распространенным у человека считается дейтеранопия — при ней отсутствуют колбочки, чей йодопсин чувствителен к свету со средней длиной волны (то есть плохо воспринимают зеленый цвет или не воспринимают его вообще).
Красное яблоко при нормальном зрении и яблоко при дейтеранопии
Бинокулярное зрение: развитие и особенности
Особенность зрительной системы в том, что оба глаза функционируют слаженно между собой, взаимодействуя при этом с головным мозгом. Когда человек смотрит на объект, он способен определить его форму, размер, объем и удаленность от себя. Такую способность называют бинокулярностью.
В этой статье
Определение бинокулярного зрения
Изначально каждый человек при рассмотрении окружающего мира получает две разные картинки от обоих зрительных органов, которые передаются в головной мозг, именно бинокулярное зрение дает возможность соединять оба этих образа воедино и определять расстояние между предметами, видеть их грани.
Так, например, бинокулярное зрение позволяет пилотам управлять самолетом, ювелирам создавать шедевры невероятной красоты, хирургам делать сложнейшие операции.
Эта особенность зрительной системы возникает у человека не с самого рождения, она проходит сложные этапы формирования. Первые признаки бинокулярного зрения проявляются у малышей уже в два месяца жизни, он уже может фиксировать предметы обоими зрительными органами. Полноценное формирование при благоприятных условиях происходит у подростков в период от 12 до 16 лет (зависит от индивидуальных особенностей организма).
Как возникает бинокулярное зрение?
Чтобы полностью понять, что такое бинокулярное зрение, необходимо выяснить как осуществляется взаимодействие всех задействованных органов при объединении полученных изображений в целостную картину.
Научные исследования доказывают, что в данном случае собирательную функцию в организме выполняет кора головного мозга. Это происходит благодаря проекции картинок, попадающих на идентичные (корреспондирующие) точки сетчаток обоих глаз. Именно наличие таких точек дает возможность видеть мир без искажения размеров, геометрии и других параметров. Если же проекция передаются не на корреспондирующие точки, картинка двоится, возникает зрительная аномалия.
У довольно большого количества людей различные глазные патологии — врожденные, возникающие в процессе формирования зрительной системы, либо связаны с воздействием факторов окружающей среды. И те, и другие могут препятствовать развитию бинокулярного зрения.
Для того, чтобы человек получал полноценную стереоскопическую картинку, необходимы следующие условия:
Как определяют наличие бинокулярного зрения?
Существуют довольно простые способы установить, что бинокулярное зрение у пациента в норме. Один из самых распространенных в офтальмологической практике — метод Кальфа. При проведении данной процедуры врач берет одну палочку в руки и располагает ее вертикально, другую отдает пациенту, тот держит ее горизонтально на расстоянии вытянутой руки. Испытуемому необходимо коснуться концом своей палочки палочки, которую держит врач. Если это удается, значит бинокулярное зрение в норме. Эксперимент Кальфа можно проводить и в домашних условиях.
Еще один часто применяемый метод — метод Соколовой, он дает отличную возможность выявить наличие или отсутствие стереоскопического зрения. Врач сворачивает лист в трубочку, пациенту необходимо посмотреть в нее одним глазом, предварительно вытянув ладонь вперед на одинаковом расстоянии с концом «подзорной трубы». Если на ладони испытуемый увидит мнимую дыру (картинка из «подзорной трубы продублируется), бинокулярное зрение по определению в норме.
Также оценить то, как бинокулярное зрение пациента работает, можно с помощью чтения. Достаточно взять любой текст, предварительно поместив карандаш на расстоянии 3 см от кончика носа. Не поворачивая головы, пациент должен прочитать взятый текст. При наличии стереоскопического зрения, испытуемый сделает это с легкостью.
Наиболее точным способом определения нормы такого зрения считают метод четырех точек. Перед испытуемым ставят четыре предмета: два зеленых, красный и белый. Затем он надевает очки, у которых одна линза имеет красный оттенок, другая зеленый. Если у человека есть способность зрения бинокулярного, он увидит все четыре объекта, при этом белый будет в красно-зеленых тонах. При наличии отклонения белый предмет будет отображаться у пациента в цвете той линзы, которая находится на доминирующем глазу.
Нередко врачи прибегают к использованию специализированного оборудования для того, чтобы определить такое зрение, как бинокулярное. К ним относятся щелевая лампа, монобиноскоп; авторефрактометр, офтальмоскоп и периметр.
Нарушение бинокулярности
Причин для расстройства способности видеть картину целостной может масса. К самым распространенным офтальмологи относят:
Однако наиболее часто такое зрение утрачивается при наличии у пациента косоглазия, которое может быть врожденным и приобретенным. Второй вариант наблюдается при получении человеком различных травм, расстройстве центральной нервной системы, инфекционных заражениях.
Дело в том, что отклонение такое, как косоглазие, характеризуется смещением оси одного или обоих глаз в разные направления. Именно поэтому человек видит картинку размытой, снижается острота зрения, теряется способность оценивать пространственное расположение предметов.
Косоглазие может сопровождаться головокружением, тошнотой, сильными головными болями. При устранении этой патологии к пациенту возвращается бинокулярное зрение, которое дает возможность видеть стереоскопические картинки.
В зависимости от степени косоглазия и причин его возникновения врач назначает лечение. Это могут быть: упражнения для укрепления глазных мышц, контактная оптика или специальные очки, микротоки, физиотерапевтические процедуры, хирургическое вмешательство.
Профилактика и восстановление бинокулярного зрения
Для правильного развития способности к бинокулярности ребенку стоит создать максимально благоприятные условия. К примеру, меняйте положение игрушек над кроваткой несколько раз в неделю и вешайте их на расстоянии не ниже 50 см от лица малыша.
Чтобы восстановить стереоскопическое зрение во врачебной практике применяется для метода: ортоптический и диплоптика.
Первый помогает развивать способность видеть картинку целостной. В процессе терапии применяется такой аппарат, как синоптофор. Он проецирует части изображения, тем самым стимулируя глаза соединять их в общую картинку. При этом предварительно учитывается угол косоглазия.
Второй метод — диплотика, необходим для закрепления полученных положительных результатов, его проводят взрослым и детям от 2 лет. Врач вызывает у пациента принудительное раздвоение картинки, благодаря чему впоследствии и происходит стабилизация бинокулярности. При этом важным условием для проведения процедуры является то, что угол косоглазия не должен быть больше 7°.
Существует также специальное упражнение для устранения аномалии, во время которого врач устанавливает перед пациентом призматическое стекло, раздваивающее картинку. Если убрать прибор изображение сольется воедино.
Также для реабилитации назначается курс лечебной гимнастики, нацеленный на усиление подвижности глазных яблок. Процедуру проводят при использовании специализированного прибора — конвергенцтренера.
Помимо терапии для устранения патологии нередко прибегают и к хирургическому вмешательству. Как правило, это необходимо при тяжелых степенях заболевания. Операция может проводиться как на одном зрительном органе, так и на обоих. В процессе специалистам необходимо скорректировать мышцы зрительной системы (сделать их длиннее или короче), которые отвечают за движение глазных яблок.
Очень важно понимать, что параметры зрения способны изменяться, поэтому рекомендуется регулярно посещать кабинет специалиста. Взрослым это необходимо делать не реже одного раза в года, детям — раз в полгода.
Как работает наше зрение?
Процесс человеческого зрения воистину удивителен.
Для лучшего понимания процесса зрения, давайте вначале рассмотрим из чего состоит наш глаз или его «структуру» и ответим на вопрос: «в чем заключается процесс зрения?». Ответ на этот вопрос не займет много времени.
Зная теперь внешнее строение глаза, давайте заглянем вовнутрь и ответим на вопрос о том, как мы видим предметы и в чем заключается зрительный процесс. Что позволяет нам видеть восход солнца и великолепный завтрак утром?
Внутреннее строение глаза
Главные внутренние структуры глаза включают:
Каждый день сет проникает в глаз через роговицу и зрачок. Если вы в темной комнате включаете свет, ваш зрачок сузится для уменьшения количества света. Противоположное происходит если из освещенного солнечным светом помещения перейти в темную комнату. Ваш зрачок расширится, чтобы лучше видеть в новом окружении.
После прохождения через зрачок и хрусталика глаза, свет фокусируется на сетчатке. Это самый удивительный этап зрительного процесса, когдаизображение находится в перевернутом виде на задней стенке глаза. Да, все верно.
После достижения задней стенки свет проходит по нервным окончаниям. Эти изображения попадают в мозг через зрительные нервы. По мере переработки мозгом этой информации, происходит поворот изображений, и мы не видим их перевернутыми. Без этого мы бы жили в необычном мире!
Наша зрительная система воистину эффективно спроектирована.
В то время как это может странно выглядеть, это наиболее эффективный и быстрый процесс обработки информации. Напрашивается вопрос: «Что происходит, когда функция какого-либо органа зрения нарушена»?
Распространенные глазные проблемы
Анатомия глаз вызывает глубокий интерес. Мы четко видим, при нормальном и совместном функционировании роговицы, хрусталика и сетчатки. К сожалению, это не всегда происходит.
Плохое зрение почти всегда относится к генетическим проблемам. Если ваши родители в молодости носили контактные линзы, вероятно, вам также потребуются в детстве и юношестве контактные линзы. Ниже изложены некоторые распространенные глазные проблемы.
Как мы видим, многие компоненты глаза должны правильно функционировать для нормального зрительного восприятия. Однако при нарушении функции мы используем современные технологии для коррекции проблем со зрением.
Вызывает восхищение работа различных компонентов глаза для поддержания нормальной зрительной функции.