Как устроен и как действует глаз

Все мы имеем устоявшиеся взгляды и убеждения, к тому же большинство из нас не привыкли «верить на слово», поэтому думаю, что начать лучше всего с самого начала. То есть с того, как устроены и как вообще работают наши глаза.

1/ Строение глаза

На рисунке приводится схема строения глаза, известная нам из школьного курса анатомии человека. Эта схема наглядная, на ней нет сложных научных пояснений, тем не менее, она достоверная, и этого вполне достаточно для понимания того, как глаза работают. А этого будет достаточно, чтобы понять, почему зрение нарушается и как его можно исправить.

Само глазное яблоко имеет почти шаровидную форму примерно 2,5 см в диаметре. Оно состоит из нескольких оболочек, из них три основные: склера – внешняя оболочка, сосудистая – средняя, сетчатка – внутренняя.

Склера – плотная белочная оболочка, имеет белый цвет с молочным отливом. Склера покрывает глаз снаружи, защищает его от механических и химических повреждений, от проникновения посторонних частиц и микроорганизмов, придаёт глазу форму.

В передней части глаза непрозрачная склера переходит в прозрачную выпуклую роговицу, через которую в глаз входят лучи света и которая имеет вид прозрачной сферической чашечки диаметром около 12 мм и толщиной около 1 мм. По оптическим свойствам роговица – наиболее сильно преломляющая часть глаза, так как на границе воздух–роговица происходит наибольшее изменение показателя преломления света.

Изнутри к склере прилегает средняя сосудистая оболочка, которая состоит из сети кровеносных сосудов, питающих глазное яблоко кровью. На внутренней поверхности этой оболочки тонким слоем лежит красящее вещество – черный пигмент, который поглощает световые лучи и препятствует рассеянию света в глазу.

В передней части глаза, напротив роговицы, сосудистая оболочка переходит в радужную, которая может иметь различный цвет – от светло-голубого до черного. Он определяется количеством и составом содержащегося в этой оболочке пигмента.

Непосредственно за зрачком располагается прозрачный эластичный хрусталик, имеющий форму двояковыпуклой линзы. Он состоит из нескольких слоев, отличающихся друг от друга по радиусу кривизны и показателю преломления. Хрусталик и жидкость вокруг него имеют почти одинаковую плотность и одинаковую прозрачность. Хрусталик как бы плавает в жидкости, подвешенный на связках (волокнах), окруженный цилиарным телом, или иначе, цилиарной мышцей.

Цилиарное тело, или мышца, это сложное образование в виде кольца, является частью сосудистой оболочки. Оно является не только нервным центром, но и эндокринно-мышечным органом, который имеет значение при синтезе внутриглазной жидкости. Внутри тело имеет мышечные волокна различных направлений, связанные нервными окончаниями непосредственно с нервами головного мозга. Управление движением цилиарного тела осуществляет мозг на рефлекторном уровне. Получая нервные импульсы – команды, цилиарное тело может менять свою форму, сужая и расширяя внутреннее отверстие, сдвигая его вперёд и назад, а также меняя его форму. Таким образом, цилиарная мышца может регулировать кривизну хрусталика^¹³.

Между роговицей и хрусталиком расположена передняя камера глаза, заполненная водянистой влагой – жидкостью, близкой по оптическим свойствам к воде. Пространство позади хрусталика заполнено прозрачным желеобразным веществом – стекловидным телом. Оно занимает всю внутреннюю часть глазного яблока, его основные функции – преломление лучей света и поддержка внутреннего тонуса глаза. Спереди глазное яблоко прикрыто веками (верхним и нижним). Чтобы поверхность глаза всё время была влажной, слёзными железами постоянно выделяется жидкость, которая формирует тончайшую плёнку на поверхности роговицы. Избыток слезы оттекает в слёзоотводящие пути.

Хрусталик

Функциональное предназначение хрусталика сложное и разнообразное. В момент детального рассмотрения какого-либо объекта, только при концентрации внимания, связки хрусталика начинают сокращаться, в результате хрусталик совершает частые быстрые микроколебания по горизонтали.

При рассматривании объекта глаза перемещаются скачкообразно, выхватывая наиболее интересные места и «помещая» их в центр сетчатки, в центральную ямку, после чего хрусталик опять совершает очередное колебание. Так мозг сканирует изображение. После этого глаза перемещаются в другую точку. Эти колебания были зафиксированы много лет назад. Было замечено, что глаза при рассматривании перемещаются как бы скачком и на мгновение замирают. Потом приборами было замечено, что в момент коротких остановок, внешняя боковая поверхность глаза дрожит. Проекцию отмеченных колебаний совместили с самим изображением, оказалось, что линии – это перемещение глаз, а точки соединения линий – это колебания хрусталика, или сканирование изображения.

Получается, что именно хрусталик исследует контуры, прощупывает форму, объем, рельеф, выпуклости и вогнутости, чтобы человеческий мозг смог анализировать увиденные события и обрабатывать полученную информацию до мельчайших деталей. Еще надо знать, что у детей работа хрусталика более активна, а в пожилом возрасте она замедляется, и это нормально.

Сетчатка

Пройдя сквозь хрусталик, а затем через стекловидное тело, лучи света попадают на внутреннюю, очень тонкую оболочку глаза – сетчатку. Она состоит из радиально расходящихся разветвлений зрительного нерва и светочувствительных клеток и выполняет важную функцию глаза: преобразовывает световой импульс в нервное возбуждение, производит первичную обработку зрительного сигнала и направляет его в мозг. Если сетчатка повреждена полностью, то восстановить зрение невозможно.

Сетчатка в действительности очень тонкая и нежная, на нее проецируются образы внешних предметов, находящихся в поле зрения. Несмотря на то, что сетчатка представляет собой крайне тонкую оболочку толщиной от 1/80 дюйма до половины этой величины, т.е. от 1,5 до 3,2 мм, она имеет чрезвычайно сложное строение.

Светочувствительными элементами в сетчатке являются палочки и колбочки. Это световоспринимающие клетки, отличающиеся друг от друга формой, и весьма неоднородно распределенные в различных частях сетчатки, ещё они называются зрительными клетками или фоторецепторами.

Палочки – их примерно 125 миллионов, расположены по всей поверхности сетчатки, причём на периферии их концентрация выше, чем в центральной части. Палочки не различают цветов, но обладают очень высокой чувствительностью в условиях слабой освещенности, обеспечивая так называемое сумеречное зрение.

Колбочки – их около 6,5 миллионов, отвечают за цветное (дневное) зрение, они концентрируются в центральной части сетчатки, особенно много их в желтом пятне и вокруг него. Колбочки здесь тесно прижаты друг к другу, и каждая из них связана с отдельным волокном зрительного нерва, который передает в мозг только ее сигналы, что обеспечивает высокую разрешающую способность центральной ямки. На периферии же одно волокно зрительного нерва связано с целой группой фоторецепторов, что также служит для повышения чувствительности.

Обычно в сетчатке различают десять слоев, причем светочувствительные клетки находятся в самом внутреннем ее слое. Более того, палочки и колбочки ориентированы к свету своими внутренними сегментами, не содержащими зрительного пигмента, а поглощение света, приводящее к возникновению нервных импульсов, начинается в наружных сегментах рецепторов.

Однако это вовсе не снижает чувствительности глаза к свету, потому что внутренние структуры сетчатки прозрачны для видимого света. Слой светочувствительных клеток граничит с пигментным эпителием, который поглощает остатки света, избавляя сетчатку от засветки лишним рассеянным светом.

Нейроны сетчатки, передающие сигналы в головной мозг, называются чувствительными, они собраны в нервных узлах, в ганглиозном^¹⁴ слое сетчатки.

В месте вхождения зрительного нерва в глазное яблоко нет ни палочек, ни колбочек. Изображения предметов, возникающие на этом участке, не воспринимаются нами. Поэтому этот участок получил название слепое пятно. Слепое пятно легко обнаружить, закрыв левый глаз и смотря правым на крестик (см. рисунок Мариотта для обнаружения слепого пятна). Если глаз приближать к рисунку, то на некотором расстоянии кружок становится невидимым. Это значит, что его изображение попало на слепое пятно.

Разрешающая способность глаза, т. е. способность раздельно видеть две точки, находящиеся на небольшом расстоянии друг от друга, называется остротой зрения и связана с раздельным или слитным восприятием светового изображения этих точек на сетчатой оболочке глаза. Средний нормальный глаз видит четко две точки, разделенные углом всего в 1 градус на расстоянии около 5 метров от себя. Это соответствует расстоянию между изображениями на сетчатке примерно 5 микрон.

Действительно, в центральной ямке желтого пятна сетчатки, куда обычно фокусируется изображение хорошо освещенного предмета, на отрезке длиной 5 мкм сосредоточено в среднем 3 колбочки, так выполняется условие разрешения глаза: между двумя засвеченными колбочками, на которых формируются изображения точек, остается одна незасвеченная^¹⁵.

На самом деле, острота зрения – величина безразмерная. Но она зависит от многих факторов, например, от яркости фона. Еще имеет значение диаметр зрачка, возраст человека, уровень цветового и яркостного контраста между рассматриваемым объектом и фоном. При нормальном освещении острота зрения максимальна, когда изображение предмета попадает на центральную ямку сетчатки, где плотность колбочек наибольшая. В сумерках острота зрения максимальна при попадании света на тот участок сетчатки, где наибольшая плотность палочек, т. е. под углом примерно 20