Орган зрения

Взаимодействие организма с внешней средой осуществляется органами чувств, или анализаторами. Выделяют органы зрения, слуха, равновесия, вкуса, обоняния и осязания (кожного чувства).

Органы чувств — это анатомические образования, которые воспринимают внешние воздействия (свет, запах, звук, вкус) и преобразуют их в нервные импульсы, которые передаются затем в головной мозг, где располагаются корковые отделы анализаторов ощущений.

Иван Петрович Павлов разработал принципиально новое учение об анализаторах. Согласно ему, каждый анализатор является комплексным «механизмом», который не только воспринимает сигналы внешней среды и преобразует их энергию в нервный импульс, но и производит высший анализ и синтез.

Каждый анализатор состоит из трёх частей: периферической части, проводящих путей и коркового центра анализатора.

Периферическая часть (рецепторная клетка) воспринимает энергию внешнего раздражения и перерабатывает её в нервный импульс. При этом каждая рецепторная клетка воспринимает раздражения с определённой зоны — рецептивного поля, представляющего собой все точки периферического отдела анализатора, возбуждение которых влияет на данный нейрон.

Следующее звено — проводящие пути, по которым нервный импульс следует к нервному центру.

Проводящие пути проходят через несколько уровней переключения (в спинном мозге, стволе, головном мозге и таламусе) и достигают коркового конца анализатора (сенсорного центра), который расположен в соответствующих участках коры головного мозга. В корковом центре сигналы внешнего мира реконструируются и анализируются.

Сигналы, поступающие от различных анализаторов, объединяются с информацией, которая хранится (накапливается) в памяти для создания определённого восприятия внешнего мира, то есть имеет место высший анализ.

Любое ощущение имеет четыре параметра: пространственный, временной, интенсивность (или количество) и качество.

Каждый анализатор реагирует оптимально только на определённые адекватные стимулы. Однако специфичность анализаторов связана со специфичностью рецепторов и характером центральной обработки информации. Для восприятия важную роль играет предшествующий опыт.

Раздражения внешней среды интерпретируются мозгом с учётом накопленной информации. Если же информация новая или неполная, мозг выдвигает некую гипотезу.

В центральной нервной системе, куда поступают нервные импульсы, вся информация обрабатывается в структурах мозга, ответственных за членораздельную речь. В результате и возникает восприятие — способность видеть, слышать, осязать, ощущать вкусы, запахи и положение тела в пространстве.

Орган зрения

Орган зрения состоит из глазного яблока со зрительным нервом и вспомогательных органов глаза.

Глазное яблоко находится в углублении лицевой части черепа —глазнице.

Выступами черепных костей —лобной с надбровным валиком, скуловой и носовой ― глазное яблоко защищено от внешних воздействий.

Глазное яблоко состоит из ядра, образованного тремя оболочками: наружной фиброзной, сосудистой и внутренней (сетчаткой).

Наружная фиброзная оболочка подразделяется на задний отдел — склеру (плотная соединительнотканная оболочка) и прозрачную выпуклую роговицу, лишённую кровеносных сосудов.

Сосудистая оболочка глазного яблока расположена под склерой. Она богата кровеносными сосудами и состоит из трех частей: собственно сосудистой оболочки, ресничного тела и радужки.

Основу собственно сосудистой оболочки составляет густая сеть переплетающихся между собой артерий и вен, между которыми располагается рыхлая волокнистая соединительная ткань, богатая крупными пигментными клетками.

Кпереди сосудистая оболочка переходит в утолщённое ресничное тело кольцевидной формы, которое предназначено для аккомодации глаза и поддерживает, фиксирует и растягивает хрусталик.

Большая часть ресничного тела — это ресничная мышца. Ресничное тело кпереди продолжается в радужку, которая, располагаясь между роговицей и хрусталиком, представляет собой круглый диск с отверстием в центре (зрачок).

Различное количество и качество пигмента меланина в радужке обусловливает цвет глаз — карий, чёрный (при наличии большого количества пигмента) или голубой, зеленоватый (если мало пигмента), а также отсутствие пигмента у альбиносов.

Внутренняя светочувствительная оболочка глазного яблока — сетчатка — на всём протяжении прилежит к сосудистой оболочке.

В десятислойной сетчатке выделяют радиально ориентированные трёхнейронные цепи. К сосудистой оболочке снаружи прилежит слой, состоящий из пигментных эпителиальных клеток, которые соприкасаются со слоем палочек и колбочек. И те, и другие представляют собой периферические отростки фоторецепторных клеток.

Палочки чувствительны к свету, а колбочки отвечают за восприятие цвета.

Каждая палочка состоит из наружного и внутреннего сегментов. Первый — светочувствительный — образован сдвоенными мембранными дисками, которые представляют собой складки плазматической мембраны (отделённые от неё), в которую встроен зрительный пурпур — родопсин. Во внутреннем сегменте залегают органеллы.

Колбочки отличаются от палочек большей величиной и характером дисков.

Зрительный пигмент поглощает часть падающего на него света и отражает остальную часть.

Каждая палочка или колбочка содержит пигмент, который поглощает лучи с определённой длиной световой волны. Палочки содержат родопсин, колбочки ― иодопсин.

На самом деле объекты, которые мы видим, не имеют цвета. И то, что человек видит на самом деле, это отражение световых волн, а наш мозг воспроизводит их как цвет. 

Поглощая фотон света, зрительный пигмент меняет свою конфигурацию, при этом освобождается энергия, которая используется для осуществления цепи химических реакций, что и приводит к возникновению нервного импульса.

Существуют три типа колбочек, каждый из которых воспринимает свет красный, синий или жёлтый. Палочки предназначены воспринимать информацию об освещённости и форме предметов.

Палочки воспринимают слабый свет, то есть необходимы в темноте, колбочки — при ярком свете. Цветовое зрение связано с функционированием колбочек разного типа.

От каждой фоторецепторной клетки отходит тонкий отросток, образующий синапс с отростками биполярных нейронов, которые, в свою очередь, передают возбуждение крупным ганглиозным клеткам.

Их аксоны и образуют зрительный нерв, который направляется в полость черепа через канал зрительного нерва.

Место наилучшего видения —жёлтое пятно, расположенное прямо напротив хрусталика (место наибольшего скопления колбочек), и так называемое слепое пятно — место сетчатки, от которого отходит проводниковая часть зрительного анализатора — зрительный нерв. Слепое пятно не имеет светочувствительных клеток.

Хрусталик глаза — это абсолютно прозрачная двояковыпуклая линза диаметром около 9 мм. Хрусталик как бы подвешен на связке, волокна которой также прозрачны, они сливаются с веществом хрусталика и передают ему движения ресничной мышцы.

При натяжении связки (расслабление ресничной мышцы) хрусталик уплощается (установка на дальнее видение), при расслаблении связки (сокращение ресничной мышцы) выпуклость хрусталика увеличивается (установка на ближнее видение). Это и называется аккомодацией глаза — способность глаза фокусироваться на предметах, находящихся на разном расстоянии.

При нормальном зрении человек способен чётко видеть предметы на расстоянии 60 м. Минимальный предел чёткого видения меняется с возрастом: в 10 лет — 7 см, в 20 лет — 15 см, в 40 лет — 25 см, в 50 лет — 40 см, что связано с возрастными изменениями хрусталика и развитием дальнозоркости.

Глаз человека значительно менее совершенен, чем у многих животных. Так, например, беркут замечает зайца с высоты более 3 км, а сокол — голубя на расстоянии более 8 км.

Стекловидное тело глаза, заполняющее пространство между сетчаткой и хрусталиком, представляет собой прозрачное аморфное межклеточное вещество желеобразной консистенции.

Принцип устройства фотоаппарата аналогичен строению глаза. Роль диафрагмы в глазу выполняет зрачок, который в зависимости от освещённости суживается (при ярком свете) или расширяется (при тусклом свете). Объективом служат хрусталик и стекловидное тело.

В ответ на попадание световых волн в глаз зрачок суживается, а глазные яблоки поворачиваются в направлении пучка света.

Световые лучи в глазу попадают на сетчатку, при этом изображение перевёрнутое. Световые волны достигают колбочек и палочек лишь после того, как пройдут почти всю толщу сетчатки.

На нижней поверхности мозга зрительные нервы перекрещиваются, причём перекрещиваются лишь волокна, идущие от медиальной (носовой) половины сетчатки.

Нервные волокна несут импульсы к клеткам коры затылочной доли больших полушарий возле шпорной борозды, где и заканчиваются (корковый конец зрительного анализатора).

Вспомогательные органы глаза

Глазное яблоко может вращаться так, чтобы на рассматриваемом предмете сходились обе зрительные оси.

Этому, кроме того, способствуют аккомодация, а также движения тела и головы. Поперечно-полосатые мышцы четыре прямые (верхняя, нижняя, медиальная, латеральная) и две косые (верхняя и нижняя) составляют двигательный аппарат глаза.

Прямые мышцы поворачивают глазное яблоко в соответствующем направлении, косые — вокруг сагиттальной оси: верхняя — вниз и кнаружи, нижняя — вверх и кнаружи.

Благодаря содружественному действию указанных мышц движения обоих глазных яблок — синхронные.

Веки защищают глазное яблоко спереди. Они представляют собой кожные складки, ограничивающие глазную щель и закрывающие её при смыкании.

В толще хрящей века заложены открывающиеся по их краям разветвлённые сальные (мейбомиевы) железы. Являются видоизменёнными сальными железами и открываются на краях век.

Задняя поверхность век покрыта конъюнктивой (соединительной оболочкой), которая продолжается в конъюнктиву глаза. Главная функция конъюнктивы состоит в секреции слизистой и жидкой части слёзной жидкости, которая смачивает и смазывает глаз. 

По краям век располагаются в 2–3 ряда ресницы, в их волосяные сумки открываются выводные протоки сальных и потовых ресничных желёз. На каждом веке около 80 ресниц, которые защищают глаза от попадания инородных частиц.

Ресницы обновляются примерно в течение 100 дней. Человек регулярно моргает, примерно один раз за пять секунд.

Слёзный аппарат включает одноименную железу и систему слёзных путей. От 5 до 12 выводных канальцев открываются в конъюнктивальный мешок.

У медиального угла глаза, на краях век, там, где они расходятся, окружая слёзное озеро, расположен слёзный сосочек, на котором имеются узкие отверстия — слёзные точки, дающие начало слёзным канальцам, впадающим в слёзный мешок, нижний конец которого переходит в носослёзный проток, открывающийся в полость носа.

Вот почему при обильном слёзовыделении человек начинает сморкаться. Слезы увлажняют конъюнктиву глаза и обезвреживают микроорганизмы. Без слез конъюнктива и роговица высохли бы, и человек ослеп.

Ежедневно слёзные железы вырабатывают около 100 мл слезы. Со слезами выделяются из организма химические вещества, образующиеся при нервном напряжении или эмоциональном стрессе. Гормон пролактин способствует выработке и выделению слёзной жидкости, поэтому женщины плачут значительно чаще, чем мужчины.

Слеза имеет слабощелочную реакцию, в основном состоит из воды, в которой содержится около 1,5 % NaCl (натрий хлора), 0,5 % альбумина и слизь. Кроме того, в слезе имеется фермент лизоцим, обладающий бактерицидным действием.