Восприятие зрительных раздражений кратко
Обновлено: 02.07.2024
Сенсорные системы. Значение органов чувств. Строение и работа глаза. Гигиена зрения. Сохранение зрения – одна из важнейших задач человека.
Информацию о происходящем в окружающей среде организм получает через органы чувств – зрение, слух, вкус, обоняние и другие сенсорные системы. К примеру, около 90% всей информации из внешнего мира поступает через органы зрения и объединяется с информацией внутреннего мира. Зрительный анализатор контролирует двигательную активность человека и выполняет еще много разных функций.
Анализатор – это сложная система, обеспечивающая прием, передачу и анализ раздражения. Она состоит из трех частей: рецепторных клеток, проводника (пути передачи возбуждения) и соответствующей зоны коры полушарий большого мозга. Рецепторные клетки – это отростки нервных клеток или специализированные нервные клетки, реагирующие на определенные раздражители. Возникающие в рецепторах нервные импульсы по чувствительным нейронам передаются в определенную зону коры полушарий большого мозга, где возникают ощущения, восприятия, представления.
Сохранить хорошее зрение – одна из важнейших задач человека. Человек может многое сделать, чтобы сохранить зрение, избегая перегрузок и нерациональных действий. Частая и интенсивная работа за компьютером, сосредоточенное чтение, восприятие однообразной информации вызывают излишнее напряжение глаз.
Исследование, проводимое в течение 14 лет, показало, что у 50% людей, работающих за компьютером, наблюдаются расстройства зрения, 49% – предъявляет жалобы на резь в глазах.
До сих пор возможности и резервы человека до конца не изучены. Природа, стремясь защитить мозг от потока излишней информации, “научила” рецепторы адаптироваться, то есть не реагировать на раздражитель, если величина и сила его воздействия не меняются в течение длительного времени. Так, мы не ощущаем вес собственной одежды, хотя он может составлять 3-4 кг. У сенсорных систем много особенностей. К примеру, если по какой-то причине человек лишается одного из органов чувств, то функции других органов усиливаются. Известно, например, что слепые люди лучше слышат и осязают.
Рассмотрим, как устроены органы зрения и как они “работают”, чтобы понять, что нужно делать для сохранения зрения. Следует помнить, что функционирование зрительного анализатора тесно связано со всем организмом в целом. Например, функционирование глаза зависит от состояния сердечно-сосудистой системы. Зрительное восприятие определяется также ощущениями, полученными от других органов чувств (например, слуховые и обонятельные ощущения могут усиливать или ослабить зрительные впечатления). Глаза отражают общее состояние организма. В зависимости от него изменяются и оттенки цвета глаз (точнее, радужной оболочки), их блеск и выражение. На этом основаны диагностические методы, в частности иридодиагностика.
С ее помощью специалисты могут выявить предрасположенность к тому или иному заболеванию, оценить качество наследственности и способность организма адаптироваться к разным условиям. Ученые установили, что каждому участку тела или органу соответствует определенный сегмент на радужной оболочке глаза.
Орган зрения состоит из глазного яблока и вспомогательного аппарата. Вспомогательный аппарат – это брови, веки и ресницы, слезная железа, слезные канальцы, глазодвигательные мышцы, нервы и кровеносные сосуды. Брови и ресницы защищают глаза от пыли. Постоянные мигающие движения век (человек постоянно моргает – движения век осуществляются с частотой около 2-5 в минуту) предохраняют поверхность глаза в момент моргания от высыхания, заодно при этом очищая их от пыли. Слезная жидкость вырабатывается в слезных железах и содержит 99% воды и 1% соли. В сутки выделяется до 1 г слезной жидкости, она собирается во внутреннем углу глаза, затем попадает в слезные канальцы и выводится в носовую полость. Для нормальной работы глаз необходимо постоянное увлажнение их поверхности. Если человек плачет, слезная жидкость не успевает уйти по канальцам в носовую полость и перетекает через нижнее веко, каплями стекая по лицу. Иногда у некоторых людей вырабатывается очень мало слезной жидкости. Причины этого могут быть различными: нарушения некоторых функций организма, прием лекарственных средств (например: антигистаминных, снотворных, обезболивающих, мочегонных, антидепрессантов, бета-адреноблокаторов и других).
Если не принимать мер, сухость глаз может оказаться опасной, так как слезы играют важнейшую роль в защите роговицы от инфекций и травм. Сухость глаз может затруднять ношение контактных линз. Способов увлажнения глаз известно много, например, использование специальных средств (искусственных слез) или гелеобразных вкладок под веко, обеспечивающих постоянное увлажнение глаза в течение дня.
Глазное яблоко располагается в глазнице, имеет шаровидную форму и покрыто тремя оболочками. Наружная, фиброзная, оболочка образует каркас глазного яблока. Передняя часть фиброзной оболочки является прозрачной и называется роговица, задняя ее часть – склера. Через роговицу свет проникает внутрь глаза. От ее прозрачности во многом зависит ясное видение.
Под склерой расположена сосудистая оболочка, ее передняя часть называется радужкой. Цвет радужки, а это и есть цвет глаз, зависит от количества пигмента, который влияет на свойства глаза и обеспечивает оптимальные условия зрения. К примеру, у южных народов глаза темные, так как в условиях яркого света большое количество меланина препятствует прохождению света. Поэтому не стоит менять природный цвет глаз, используя цветные контактные линзы.
В древности различию цвета глаз приписывали скрытый смысл. Аристотель считал, что цвет глаз связан с характером человека и выделял: серые глаза – у грустных меланхоликов, карие или зеленые – у взрывных холериков, голубые – у миролюбивых флегматиков.
В центре радужки находится небольшое отверстие – зрачок, который рефлекторно с помощью мышц может расширяться или сужаться, пропуская в глаз необходимое количество света. Пройдя через зрачок, свет попадает в хрусталик, который, как линза объектива фотоаппарата, преломляет световые лучи, фокусируя их на сетчатке. За счет изменения кривизны хрусталика изображения близких или далеких предметов на сетчатке получаются четкими.
По некоторым причинам, например, при частом рассмотрении предметов на близком расстоянии или при нарушениях оптической системы глаза, развивается состояние, при котором преломляющиеся лучи света не фокусируются на сетчатке, и изображение получается нерезким.
Наиболее распространенным расстройством зрения является близорукость, или миопия. Это состояние, при котором человек хорошо видит вблизи и плохо вдали. Зрительная активность на близком расстоянии, например, чтение, работа за компьютером, просмотр телевизора вблизи повышают риск развития близорукости. Когда мы рассматриваем предметы на близком расстоянии, мышечный аппарат глаза напрягается, меняется кривизна хрусталика, возникает быстрое утомление и ухудшается зрительное восприятие. Если же выполнять несложные правила, то в некоторых случаях можно предотвратить это нарушение зрения.
Не следует держать книгу во время чтения на расстоянии ближе 30 см от глаз. Необходимо обеспечить достаточное количество света при работе.
При плохом освещении также вырабатывается привычка рассматривать все вблизи. В результате развивается близорукость. Желательно в местах чтения, письма использовать настольные лампы не менее 100 Ватт, а торшер – не менее 150 Ватт.
– Необходимо соблюдать определенные правила просмотра телевизионных передач;
– не рекомендуется смотреть телевизор в полностью затемненной комнате;
– садитесь от экрана на расстоянии не менее 2,5 м;
– сохраняйте правильную позу;
– садитесь по центру, а не сбоку от экрана;
– перемещайте взор по всему экрану, вместо того чтобы рассматривать его отдельную часть долгое время;
– во время продолжительного просмотра прикрывайте глаза на короткое время, чтобы дать отдохнуть мышцам глаз.
Эти обобщенные рекомендации способны сделать просмотр телепередач или кинофильмов не таким вредным, а даже полезным, так как установлено, что за время просмотра среднего по продолжительности полнометражного кинофильма на экране мелькает около 195 000 кадров, что способствует перемещению изображений по сетчатке и составляет определенную тренировку для глаз.
Одним из важнейших факторов, обеспечивающих нормальное зрение, является прозрачность хрусталика. Не случайно за прозрачность и необычно гладкую поверхность хрусталик в древности называли “жемчужиной глаза”. Помутнение же хрусталика, при котором блокируется или искажается поступление света, вызывает потерю зрения (эта болезнь называется катарактой). Причинами ее развития могут быть как возрастные особенности организма, так и всевозможные факторы риска. Например, прием некоторых стероидных гормонов, работа в условиях высокой температуры, воздействие ультрафиолетового, рентгеновского излучения, радиации, – все это может спровоцировать развитие катаракты. Установлено, что при ежедневном приеме алкоголя повышается риск развития заболевания на 30%, а при выкуривании более одной пачки сигарет в сутки – в 2 раза.
В дальнейшем лучи света, преломляясь, попадают на внутреннюю оболочку глаза – сетчатку, которая имеет сложное строение. Именно здесь происходит восприятие световых волн и преобразование их в электрические импульсы, которые по зрительным нервам достигают головного мозга.
В сетчатке располагаются клетки, обеспечивающие восприятие цвета в условиях яркой освещенности (называются колбочками) и улавливающие световые лучи в условиях слабой освещенности – это рецепторы сумеречного зрения, которые называются палочками. У человека насчитывается около 7 миллионов колбочек и 125 миллионов палочек. При приемлемых условиях освещения человек с нормальным зрением воспринимает длины волн от 360 до 800 нм. Синяя область спектра приходится на диапазон 420-440 нм, зеленая область – примерно 535-545 нм, красная – 565-585 нм. Различная функция колбочек и палочек лежит в основе феномена двойственного зрения. Палочки обеспечивают бесцветное зрение, колбочки – цветовое. Причем колбочки “не видят” в темноте, поэтому в сумраке предметы нам кажутся серыми. Результатом обработки в мозге сигналов колбочек является зрительный образ, окраска которого не обязательно жестко привязана к спектральному составу излучения от объекта, а может модифицироваться различными факторами.
В палочках содержится особый белок, который под действием света разлагается, образуя производное витамина А – ретинин; в темноте же этот белок восстанавливается. Подобные химические превращения воспринимаются клетками другого порядка и преобразуются в дальнейшем в электрический импульс. При недостатке же витамина А возникают расстройства зрения, а именно нарушение сумеречного зрения.
Употребляйте зеленые листовые, желтые и красные овощи, другие продукты, богатые витаминами А, С, Е и минеральными веществами, давайте глазам отдых.
Лучше всего использовать продукты, содержащие каротиноиды, которые являются основными пигментами сетчатки. Каротиноиды содержатся в капусте, репе, горчице, зелени шпината. Питание, богатое витамином А, на 39% понижает риск возникновения катаракты. Обычно считают, что диета показана при сердечно-сосудистых и других заболеваниях. Однако имеется достаточно оснований полагать, что питание играет важную роль и для сохранения здоровья глаз. Известно, что даже в спокойном состоянии глазам требуется много энергии, при зрительной же работе потребность в ней значительно возрастает. Конечно, говоря о питании, не стоит забывать и другие рекомендации. Долгое употребление морковного сока не принесет пользы, если не будет сочетаться с комплексом расслабляющих упражнений для глаз.
Простейший пример. Сегодня компьютеры повсеместно окружают человека. При работе за компьютером уже через некоторое время появляются чувство утомления, понижение работоспособности, общая усталость. Длительная же работа перед экраном вызывает головную боль, боль в плечах и кистях рук, покраснение век и глазных яблок, слезотечение, жжение и боль в глазах, двоение в глазах, светобоязнь и неправильное восприятие цветов.
По мнению многих специалистов, существенным фактором зрительного утомления является длительное непрерывное наблюдение за дисплеем. Первые признаки зрительного утомления наблюдаются уже через 45 минут непрерывной работы за экраном, а пребывание более 4 часов приводит к выраженному утомлению. Когда человек вглядывается в экран компьютера, то смотрит прямо на источник света, что также довольно вредно, так как дополнительный источник света нагружает глаз. Кроме того, экран компьютера мерцает так быстро, что это лишь внешне незаметно, но для глаз ощутимо. Поскольку большинство экранов имеет выпуклую поверхность, то изображение в различных его частях находятся на разном расстоянии от глаз. Поэтому для получения более четкого изображения на сетчатке мышцам и преломляющим структурам глаза приходиться сильно потрудиться. Вот несколько практических советов, которые специалисты рекомендуют использовать в работе:
– Помещение где находится монитор должно быть просторным, минимальная площадь на один видеодисплей – не менее 9-10 м 2 ;
– по возможности работайте только за хорошими мониторами, снабженными защитными свойствами, что позволит понизить вредное излучение монитора, повысить четкость и контрастность изображения;
– исключите появление всевозможных бликов на экране;
-расположите монитор на расстоянии 45-70 см от глаз и чуть ниже их уровня – так, чтобы смотреть на экран немного сверху (слегка наклоните монитор назад, чтобы его нижний край оказался ближе, чем верхний;
- отрегулируйте яркость изображения, иначе глаза будут быстро уставать (яркость проверяется по черному цвету – он должен быть именно черным, а не белесым);
– не работайте с компьютером в темном или полутемном помещении (освещение в комнате нужно подобрать так, чтобы по сравнению с ним свечение экрана не было ни ярким, ни слишком слабым);
– в вечернее время освещение рабочего помещения желательно иметь голубоватого цвета с яркостью, примерно равной яркости свечения экрана;
- текст набирайте достаточно крупным шрифтом (рекомендуется использовать шрифт 14-го размера при 100% масштабе);
– не стоит безотрывно смотреть в экран, каждые 10-15 минут следует отводить глаза;
– через каждые 40-45 минут необходимо проводить короткую десятиминутную физкультурную паузу;
– следите за осанкой, сидите за компьютером правильно, спину держите прямо, плечи не опускайте, предплечья держите параллельно столу.
За компьютером не рекомендуется проводить больше 4 ч в сутки, а раз в 40 минут нужно отходить от него и делать гимнастику для глаз. Например, посмотреть в окно, выбрав далеко расположенный объект, так как за компьютером глаз адаптируется к рассмотрению предметов, расположенных ближе. Потом необходимо закрыть глаза. Если повторять это упражнение несколько раз, глаза быстро отдохнут, и это позволит сохранить зрение. Одним из факторов, оказывающих укрепляющее влияние на остроту зрения, является солнечный свет.
Медицинские исследования показывают, что биоритмы чувства утомления, бодрости, как и функционирование иммунной системы, отчасти определяются воздействиями солнечного света. С восхода солнца до заката естественный дневной свет действует как природная цветотерапия.
Утреннее солнце является стимулятором, активизирующим организм и, наоборот, при заходе солнца свет снимает напряжение и оказывает успокаивающее действие. Спектральный же состав искусственного света в отличие от спектра солнечного всегда одинаков, что приводит светочувствительные клетки сетчатки в состояние статического равновесия. В результате изменяется светочувствительность глаза к восприятию спектра солнечного света. Следствием этого может быть болезненная чувствительность к свету, плохая приспособляемость к солнечному или сумеречному освещению, понижение остроты зрения, развитие усталости. Таким образом, солнечный свет можно использовать для восстановления и регулирования естественной приспособляемости светочувствительных клеток сетчатки и головного мозга с целью укрепления природной остроты зрения.
Другой характерный пример. Нередко вождение машины приводит к развитию зрительного утомления и появлению головных болей. Развитие утомления является одной из причин засыпания водителей за рулем. Исследования показывают, что часто причиной этого является неправильная поза водителя. Водитель наклоняется вперед, будто старается дотянуться до дороги перед машиной, напряженно держа руль, и устремляет взор на дорогу перед собой, пристально разглядывая какой-нибудь объект. Для того чтобы избежать подобного напряжения необходимо правильно сидеть за рулем и освобождаться от привычки неподвижного и пристального взгляда. Не следует при езде на автомобиле наклонять вперед голову, всматриваясь через лобовое стекло. Хорошим упражнением для глаз во время длительных поездок по открытой местности является перевод взгляда на горизонт.
Необходимо отметить, что при поражениях сетчатки возникают самые серьезные нарушения зрения. И если оказывается, что повреждена часть сетчатки, то зрение частично будет утрачено, так как клетки сетчатки не восстанавливаются, а технологии ее пересадки пока не существует.
Что нужно делать, если проявляются нарушения зрения. При возникновении проблем со зрением следует обратиться к офтальмологу. Офтальмолог – это специалист по диагностике, лечению глазных болезней и подбору корригирующих средств (очков и контактных линз).
На приеме специалист обычно проверяет остроту зрения (насколько хорошо человек видит на определенном расстоянии), координацию глаз, фокусирующую способность глазного яблока.
Острота зрения измеряется по специальным таблицам. Для каждой строчки указано число, соответствующее расстоянию, с которого она должна быть прочитана человеком с нормальным зрением.
Оценивается также поле зрения. Осматриваются веки, зрачки, положение глаза. Чтобы осмотреть внутреннюю часть глаза, специалисты используют различные приборы.
Людям до 40 лет рекомендуется проверять зрение 1 раз в два года, от 40 до 65 – ежегодно, так как с возрастом повышается риск возникновения катаракты, глаукомы и других расстройств.
Одним из показателей состояния глазного яблока является внутриглазное давление (ВГД). Его создает жидкость, заполняющая камеры внутри глаз. Измерение ВГД позволяет своевременно диагностировать такое заболевание, как глаукома. Обычно “нормальным” считается давление от 12 до 22 мм рт.ст.
Таким образом, для того чтобы сохранить зрение и отчасти предотвратить развитие ряда заболеваний, необходимо соблюдать, как не покажется банальным, ряд простейших правил и рекомендаций.
Зрительный нерв. Оптическое восприятие раздражения
Зрительный нерв человека содержат около миллиона нервных волокон, что составляет 38% афферентных и эфферентных волокон, имеющихся во всех черепномозговых нервах. Эти анатомические данные сами по себе подчеркивают и без того очевидное доминирующее значение зрения среди восприятий человека. Без деятельности органа зрения были бы немыслимы как наше современное представление о мире, так и создание памятников культуры и техники.
В зрительном нерве, кроме афферентных зрительных и пупилломоторных волокон, имеются еще световые волокна, которые идут к nucleus supraopticus в гипоталямусе. Афферентные импульсы этой энергетической части зрительного пути из гипоталямуса частично направляются в мозговую долю гипофиза (нейрогипофиз), частично через вегетативные невроны в ствол мозга и спинной мозг. Благодаря этому и у человека освещение сетчатки оказывает регулирующее влияние на водный обмен, обмен углеводов, менструальный цикл, психику, а в детском возрасте и на рост гипофиза.
У ослепших на почве заболеваний периферического неврона зрительного пути отмечаются нарушения указанных выше регуляций (Голвих — Hollwich). Осуществляемые через посредство глаза световые воздействия в животном организме уже давно известны. К ним относятся рост половых желез, течка, откладывание яиц у птиц, рост рогов у оленей, изменение окраски кожи у некоторых амфибий и рыб в зависимости от альбедо почвы. Наконец, следует отметить, что в общении между животными оптические сигналы органов имеют выдающееся значение. Кроме того, зрительные восприятия поведения имеют настолько существенное значение в любовных играх животных, что сравнение сетчатки с периферической зоной полового раздражения не представляется странным.
Мы можем здесь ограничиться этими указаниями. Для более подробного изучения намеченных проблем следует обратиться к исследованиям в области эндокринологии, физиологической и психологической оптики и зоопсихологии.
Специализация органов чувств в отношении восприятия определенных видов энергии в живой природе служит преимущественно для ориентировки. В связи с этим назначением органы чувств функционируют главным образом как приборы, обеспечивающие восприятие сигналов тревоги и как приборы поисков и исследования. В первом отношении они предупреждают о препятствиях при передвижении, возбуждают и направляют внимание на пищевые объекты животного и растительного происхождения, на полового партнера и т. д. Для целей поиска и исследования среди других (тактильное чувство, обоняние, слух) особое значение имеет зрение.
Примеры: отыскивание знакомого лица в толпе, поиски пропавшей иголки, оптическое измерение и сравнение и т. д.
Ошибки в ориентировке влекут за собой наказание, нередко они приводят к гибели индивидуума. На живых организмах отчетливо видно, что безупречная и безошибочная деятельность сенсорики возможна лишь при условии, что моторика обеспечивает оптимальную экспозицию сенсорно-действующего аппарата по отношению к используемой энергии. Глаз (за исключением, может быть, радарного приспособления летучей мыши) является именно тем органом чувств, для которого точность установки моторики по отношению к сенсорике не только является теоретическим требованием, но и осуществляется на практике. Это утверждение поясняется нижеследующим изложением.
Учебное видео анатомии проводящего пути зрительного анализатора (зрительного нерва)
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Зрительное ощущение – индивидуальное восприятие зрительного раздражителя, возникающее при попадании прямых и отраженных от предметов лучей света, достигающих определенной пороговой интенсивности. Реальный зрительный объект, находящийся в поле зрения, вызывает комплекс ощущений, интеграция которых формирует восприятие объекта.
Восприятие зрительных раздражителей. Восприятие света осуществляется с участием фоторецепторов, или нейросенсорных клеток, которые относятся ко вторичночувствующим рецепторам. Это означает, что они представляют собой специализированные клетки, передающие информацию о квантах света на нейроны сетчатки, в том числе вначале на биполярные нейроны, затем на ганглиозные клетки, аксоны которых составляют волокна зрительного нерва; информация затем поступает на нейроны подкоровых (таламус и передние бугры четверохолмия) и корковых центров (первичное проекционное поле 17, вторичнные проекционные поля 18 и 19) зрения. Кроме того, в процессах передачи и переработки информации в сетчатке участвуют также горизонтальные и амакриновые клетки. Все нейроны сетчатки образуют нервный аппарат глаза, который не только передает информацию в зрительные центры мозга, но и участвует в ее анализе и переработке. Поэтому сетчатку называют частью мозга, вынесенной на периферию.
Более 100 лет назад на основании морфологических признаков Макс Шультце разделил фоторецепторы на два типа — палочки (длинные тонкие клетки, имеющие цилиндрический наружный сегмент и равный ему по диаметру внутренний) и колбочки (обладающие более коротким и толстым внутренним сегментом). Он обратил внимание на то, что у ночных животных (летучая мышь, сова, крот, кошка, еж) в сетчатке преобладали палочки, а у дневных (голуби, куры, ящерицы) — колбочки. На основании этих данных Шультце предложил теорию двойственности зрения, согласно которой палочки обеспечивают скотопическое зрение, или зрение при низком уровне освещенности, а колбочки реализуют фотопическое зрение и работают при более ярком освещении. Следует, однако, отметить, что кошки прекрасно видят днем, а содержащиеся в неволе ежи легко приспосабливаются к дневному образу жизни; змеи, в сетчатке которых находятся главным образом колбочки, хорошо ориентируются в сумерках.
Морфологические особенности палочек и колбочек. В сетчатке человека в каждом глазу содержится около 110-123 млн. палочек и примерно 6-7 млн. колбочек, т.е. 130 млн. фоторецепторов. В области желтого пятна имеются главным образом колбочки, а на периферии — палочки.
Построение изображения. Глаз имеет несколько преломляющих сред: роговицу, жидкость передней и задней камер глаза, хруст лик и стекловидное тело. Построение изображения в такой системе очень сложно, ибо каждая преломляющая среда имеет свой радиус кривизны и показатель преломления. Специальные расчеты показали, что можно пользоваться упрощенной моделью — редуцированным глазом и считать, что имеется только одна преломляющая поверхность — роговица и одна узловая точка (через нее луч пролетит без преломления), находящаяся на расстоянии 17 мм спереди от сетчатки (рис. 1).
Рис. 1. Расположение узловой точки
Рис. 2. Построение изображения и заднего фокуса глаза
Для построения изображения предмета АБ из каждой ограничивающей его точки берется два луча: один луч после преломлен проходит через фокус, а второй идет без преломления через узловую точку (рис. 2). Место схождения этих лучей дает изображение точек А и Б — точки А1 и Б2 и соответственно предмет А1Б1. Изображение получается действительным, обратным и уменьшенным. Зная расстояние от предмета до глаза ОД, величин предмета АБ и расстояние от узловой точки до сетчатки (17 мм), можно вычислить величину изображения. Для этого из подобия треугольников АОБ и Л1Б1О1 выводится равенство отношений:
Отсюда легко найти А1, Б2, которое будет равно
Преломляющую силу глаза выражают в диоптриях. Преломляющей силой в одну диоптрию обладает линза с фокусным расстоянием в 1 м. Для определения преломляющей силы линзы в диоптриях следует единицу разделить на фокусное расстояние в центрах. Фокус — это точка схождения после преломления параллельно падающих на линзу лучей. Фокусным расстоянием называют расстояние от центра линзы (для глаза от узловой точки) ho фокуса.
Глаз человека установлен на рассматривание дальних предметов: параллельные лучи, идущие от сильно удаленной светящейся точки, сходятся на сетчатке, и, следовательно, на ней находится фокус. Поэтому расстояние OF от сетчатки до узловой точки О является для глаза фокусным расстоянием. Если принять его равным 17 мм, то преломляющая сила глаза будет равна:
Цветовое зрение. Большинство людей способно различать основные цвёта и их многочисленные оттенки. Это объясняется воздействием на фоторецепторы различных по длине волны электромагнитных колебаний, в том числе дающих ощущение фиолетового цвета (397-424 нм), синего (435 нм), зеленого (546 нм), желтого (589 нм) и красного (671-700 нм). Сегодня ни у кого не вызывает сомнения, что для нормального цветового зрения человека любой заданный цветовой тон может быть получен путем аддитивного смешения 3 основных цветовых тонов — красного (700 нм), зеленого (546 нм) и синего (435 нм). Белый цвет дает смешение лучей всех цветов, либо смешение трех основных цветов (красного, зеленого и синего), либо при смешении двух так называемых парных дополнительных цветов: красного и синего, желтого и синего.
Световые лучи с длиной волны от 0,4 до 0,8 мкм, вызывая возбуждение в колбочках сетчатки, обусловливают возникновение ощущения цветности предмета. Ощущение красного цвета возникает при действии лучей с наибольшей длиной волны, фиолетового — с наименьшей.
В сетчатке имеются три типа колбочек, реагирующих по-разному на красный, зеленый и фиолетовый цвет. Одни колбочки реагируют главным образом на красный цвет, другие — на зеленый, третьи — на фиолетовый. Эти три цвета были названы основными. Запись потенциалов действия от одиночных ганглиозных клеток сетчатки показала, что при освещении глаза лучами различной длины волны возбуждение в одних клетках — доминаторах — возникает при действии любого цвета, в других — модуляторах — только на определенную длину волны. При этом было выделено 7 различных модуляторов, реагирующих на длину волны от 0,4 до 0,6 мкм.
Оптическим смешением основных цветов можно получить все остальные цвета спектра и все оттенки. Иногда наблюдаются нарушения цветовосприятия, в связи, с чем человек не различает тех или иных цветов. Такое отклонение отмечается у 8% мужчин и у 0,5% женщин. Человек может не различать один, два, а в более редких случаях все три основных цвета, так что вся окружающая среда воспринимается в серых тонах.
Адаптация. Чувствительность фоторецепторов сетчатки к действию световых раздражителей чрезвычайно высока. Одна палочка сетчатки может быть возбуждена при действии 1—2 квантов света. Чувствительность может меняться при изменении освещенности. В темноте она повышается, а на свету — уменьшается.
Повышение чувствительности глаза в темноте называют темновои адаптацией , а понижение ее на свету — световой адаптацией .
Темновая адаптация, т.е. значительное повышение чувствительности глаза наблюдается при переходе из светлого помещения в темное. В первые десять минут пребывания в темноте чувствительность глаза к свету увеличивается в десятки раз, а затем в течение часа — в десятки тысяч раз. В основе темновой адаптации лежат два основных процесса — восстановление зрительных пигментов и увеличение площади рецептивного поля. В первое время происходит восстановление зрительных пигментов колбочек, что, однако, не приводит к большим изменениям чувствительности глаза, так как абсолютная чувствительность колбочкового аппарата невелика. К концу первого часа пребывания в темноте восстанавливается родопсин палочек, что в 100000-200000 раз повышает чувствительность палочек к свету (и, следовательно, повышает периферическое зрение). Кроме того, в темноте вследствие ослабления или снятия латерального торможения (в этом процессе принимают участие нейроны подкоровых и корковых центров зрения), существенно увеличивается площадь возбудительного центра рецептивного поля ганглиозной клетки (при этом возрастает конвергенция фоторецепторов на биполярные нейроны, а биполярных нейронов — на ганглиозную клетку). В результате этих событий за счет пространственной суммации на периферии сетчатки световая чувствительность в темноте возрастает, но при этом снижается острота зрения. Активация симпатической нервной системы и рост продукции катехоламинов повышают скорость темновой адаптации.
Опыты показали, что адаптация зависит от влияний, приходящих из центральной нервной системы. Так, освещение одного глаза вызывает падение чувствительности к свету второго глаза, не подвергавшегося освещению. Предполагают, что импульсы, приходящие из центральной нервной системы, вызывают изменение числа функционирующих горизонтальных клеток. При увеличении их количества возрастает число фоторецепторов, соединенных с одно ганглиозной клеткой, т. е. возрастает рецептивное поле. Это и обеспечивает реакцию при меньшей интенсивности светового раздражения. При увеличении освещенности число возбужденных горизонтальных клеток уменьшается, что сопровождается падением чувствительности.
При переходе от темноты к свету наступает временное ослепление, затем чувствительность глаза постепенно снижается, т.е. происходит световая адаптация. Она связана, главным образом, с уменьшением площади рецептивных полей сетчатки.
Зрение человека (зрительное восприятие) — процесс психофизиологической обработки изображения объектов окружающего мира, осуществляемый зрительной системой.
Содержание
Общие сведения
Из-за большого числа этапов процесса зрительного восприятия его отдельные характеристики рассматриваются с точки зрения разных наук — оптики, психологии, физиологии, химии. На каждом этапе восприятия возникают искажения, ошибки, сбои, но мозг человека обрабатывает полученную информацию и вносит необходимые коррективы. Эти процессы носят неосознаваемый характер и реализуются в многоуровневой автономной корректировке искажений. Так устраняются сферическая и хроматическая аберрации, эффекты слепого пятна, проводится цветокоррекция, формируется стереоскопическое изображение и т. д. В тех случаях, когда подсознательная обработка информации недостаточна, или же избыточна, возникают оптические иллюзии.
Физиология зрения человека
Цветовое зрение
Нормализованные графики светочувствительности колбочек человеческого глаза S, M, L. Пунктиром показана сумеречная, "чёрно-белая" восприимчивость палочек
Параллельно существовала оппонентная теория цвета Эвальда Геринга. Её развили Давид Хьюбл (David H.Hubel) и Торстен Вайзел (Torsten N.Wiesel). Они получили Нобелевскую премию 1981 года за своё открытие. Они предположили, что в мозг поступает информация вовсе не о красном (R), зелёном (G) и синем (B) цветах (теория цвета Юнга-Гельмгольца,). Мозг получает информацию о разнице яркости — о разнице яркости белого (Yмах) и черного (Yмин), о разнице зелёного и красного цветов (G-R), о разнице и синего и жёлтого цветов (B-yellow), а жёлтый цвет (yellow=R+G) есть сумма красного и зелёного цветов, где R, G и B — яркости цветовых составляющих — красного, R, зелёного, G, и синего, B.
Имеем систему уравнений — Кч-б=Yмах-Yмин; Кgr=G-R; Кbrg=B-R-G, где Кч-б, Кgr, Кbrg — функции коэффициентов баланса белого для любого освещения. Практически это выражается в том, что люди воспринимают цвет предметов одинаково при разных источниках освещения (цветовая адаптация).
Несмотря на кажущуюся противоречивость двух теорий, по современным представлениям, верны обе. На уровне сетчатки действует трёхстимульная теория, однако, информация обрабатывается, и в мозг поступают данные уже согласующиеся с оппонентной теорией.
Бинокулярное зрение
Бинокулярное зрение у человека, как и у других млекопинающих, а также птиц и рыб, обеспечивается наличием двух глаз, информация от которых обрабатывается сначала раздельно и параллельно, а затем синтезируется в мозгу в зрительный образ.
Благодаря тому, что поля зрения обоих глаз человека и высших приматов в значительной мере пересекаются, человек способен лучше, чем многие млекопитающие, определять внешний вид и расстояние (тут помогает также механизм аккомодации) до близких предметов в основном за счёт эффекта стереоскопичности зрения.
Стереоскопическое зрение
У многих видов, образ жизни которых требует хорошей оценки расстояния до объекта, глаза смотрят скорее вперёд, нежели в стороны. Так, у горных баранов, леопардов, обезьян обеспечивается лучшее стереоскопическое зрение, которое помогает оценивать расстояние перед прыжком. Человек также имеет хорошее стереоскопическое зрение.
Стереоскопический эффект сохраняется на дистанции приблизительно 0,1-100 метров.
Ведущий глаз
Глаза человека несколько различаются, поэтому выделяют ведущий и ведомый глаз. Определение ведущего глаза важно для охотников, видеооператоров и лиц других профессий. Если посмотреть через отверстие в непрозрачном экране (дырочка в листе бумаги на расстоянии 20-30 см.) на отдалённый предмет, а затем, не смещая голову поочередно закрыть правый и левый глаз, то для ведущего глаза изображение не сместится.
Основные свойства зрения
Световая чувствительность человеческого глаза
Световая чувствительность оценивается величиной порога светового раздражителя.
Человек с хорошим зрением способен разглядеть ночью свет от свечи на расстоянии нескольких километров. Однако световая чувствительность зрения многих ночных животных (совы, грызуны) гораздо выше.
Максимальная световая чувствительность достигается после достаточно длительной темновой адаптации. Её определяют под действием светового потока в телесном угле 50° при длине волны 500 нм (максимум чувствительности глаза). В этих условиях пороговая энергия света около 10 9 эрг/с, что эквивалентно нескольким квантам.
Чувствительность глаза зависит от полноты адаптации, от интенсивности источника света, длины волны и угловых размеров источника, а также от времени действия раздражителя. Чувствительность глаза понижается с возрастом из-за ухудшения оптических свойств склеры и зрачка, а также рецепторного звена восприятия.
Острота зрения
Способность различных людей видеть большие или меньшие детали предмета с одного и того же расстояния при одинаковой форме глазного яблока и одинаковой преломляющей силе диоптрической глазной системы обусловливается различием в расстоянии между чувствительными элементами сетчатки и называется остротой зрения.
Бинокулярность
Рассматривая предмет обоими глазами, мы видим его только тогда одиночным, когда оси зрения глаз образуют такой угол сходимости (конвергенцию), при котором симметричные отчётливые изображения на сетчатках получаются в определённых соответственных местах чувствительного жёлтого пятна (fovea centralis). Благодаря такому бинокулярному зрению, мы не только судим об относительном положении и расстоянии предметов, но и воспринимаем впечатления рельефа и объёма.
Бинокулярость может нарушаться при косоглазии и некоторых других заболеваниях глаз. При сильной усталости может наблюдаться временное косоглазие, вызванное отключением ведомого глаза.
Контрастная чувствительность
Контрастная чувствительность — способность человека видеть обьекты, слабо отличающиеся по яркости от фона. Оценка контрастной чувствительности производится по синусоидальным решеткам. Повышение порога контрастной чувствительности может быть признаком ряда глазных заболеваний, в связи с чем его исследование может применяться в диагностике.
Адаптация зрения
Приведенные выше свойства зрения тесно связаны со способностью глаза к адаптации. Адаптация происходит к изменениям освещённости (см. темновая адаптация), цветовой характеристики освещения (способность воспринимать белые предметы белыми даже при значительном изменении спектра падающего света, см. также Баланс белого).
Адаптация проявляется также в способности зрения частично компенсировать дефекты самого зрительного аппарата (оптические дефекты хрусталика, дефекты сетчатки, скотомы и пр.)
Психология зрительного восприятия
Зрительный аппарат — глаза и проводящие пути — настолько тесно интегрирован с мозгом, что трудно сказать, где начинается та или иная часть процесса переработки зрительной информации.
Дефекты зрения
Самый массовый недостаток — нечёткая, неясная видимость близких или удалённых предметов.
Дефекты хрусталика
Дальнозоркость
Видимость предметов меняется с возрастом человека: десятилетний ребёнок видит хорошо предмет не ближе 7 см, в 45 лет — 33 см, а в 70 лет необходимы очки для рассматривания близких предметов. Так в течение жизни падает способность хрусталика менять свою кривизну, развивается дальнозоркость.
Близорукость
Другой дефект зрения — близорукость (миопия). Развивается близорукость от длительного напряжения зрения, связанного с недостатком освещения. Установлено, что в младших классах близоруких немного, но их становится больше в средних и старших классах. Чаще всего близорукость развивается к 16—18 годам.
Близорукость почти никогда не развивается у людей, ведущих образ жизни, требующий наблюдения отдалённых предметов (моряки и др.).
Дефекты близорукости и дальнозоркости могут быть преодолены с помощью очков.
Астигматизм
Данный дефект зрения связан с нарушением формы хрусталика или роговицы, в результате чего человек теряет способность одинаково хорошо видеть по горизонтали и вертикали, начинает видеть предметы искажёнными, в которых одни линии чёткие, другие — размытые. Его легко диагностировать, рассматривая одним глазом лист бумаги с тёмными параллельными линиями — вращая такой лист, астигматик заметит, что тёмные линии то размываются, то становятся чётче.
У большинства людей встречается врождённый астигматизм до 0.5 диоптрий, не приносящий дискомфорта.
Данный дефект компенсируется очками с цилиндрическими линзами, имеющими различную кривизну по горизонтали и вертикали и контактными линзами, (жёсткими или мягкими торическими), также, как и очковыми линзами, имеющими разную оптическую силу в разных меридианах.
Дефекты сетчатки
Дальтонизм
Дальтонизм неизлечим, передаётся по наследству (сцеплен с Х-хромосомой). Иногда он возникает после некоторых глазных и нервных болезней.
Дальтоников не допускают к вождению транспорта. Очень важно хорошее цветоощущение для моряков, лётчиков, химиков, художников, поэтому для некоторых профессий цветовое зрение проверяют с помощью специальных таблиц.
Скотома
Скотома — (от греч. skotos — темнота) — пятнообразный дефект в поле зрения глаза, вызванный заболеванием в сетчатке, болезнями зрительного нерва, глаукомой. Это участки (в пределах поля зрения), в которых зрение существенно ослаблено, или отсутствует.
Иногда скотомой называют слепое пятно — область на сетчатке, соответствующая диску зрительного нерва (т. н.физиологическая скотома).
- Абсолютная скотома (absolute scotomata) — участок, в котором зрение отсутствует.
- Относительная скотома (relative scotoma) — участок, в котором зрение значительно снижено.
Предположить наличие скотомы можно самостоятельно проведя исследование с помощью теста Амслера.
Прочие дефекты
Косоглазие
Способы улучшения зрения
Стремление улучшить зрение связано с попыткой преодолеть как дефекты зрения, так и его естественные ограничения.
В зависимости от характера и причин нарушения зрения для коррекции дефектов зрительного восприятия используют различные технические приспособления, специальные упражнения, а также несколько видов оперативного вмешательства (микрохирургия, имплантация хрусталика, лазерная коррекция зрения и др.).
Инструментальные методы
Коррекция недостатков зрения обычно осуществляется с помощью очков.
Для расширения возможностей зрительного восприятия используют также специальные приборы и методы:
Читайте также: