Зрение позволяет. Строение и свойства глаза. Зрение человека: интересные факты

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.

■ Общая характеристика зрения

■ Центральное зрение

Острота зрения

Цветоощущение

■ Периферийное зрение

Поле зрения

Светоощущение и адаптация

■ Бинокулярное зрение

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЗРЕНИЯ

Зрение - сложный акт, направленный на получение информации о величине, форме и цвете окружающих предметов, а также их взаиморасположении и расстояниях между ними. До 90% сенсорной информации мозг получает благодаря зрению.

Зрение состоит из нескольких последовательных процессов.

Отраженные от окружающих предметов лучи света фокусируются оптической системой глаза на сетчатку.

Фоторецепторы сетчатки трансформируют световую энергию в нервный импульс благодаря вовлечению зрительных пигментов в фотохимические реакции. Зрительный пигмент, содержащийся в палочках, называют родопсином, в колбочках - йодопсином. Под воздействием света на родопсин входящие в его состав молекулы ретиналя (альдегида витамина A) подвергаются фотоизомеризации, вследствие чего и возникает нервный импульс. По мере расходования зрительные пигменты ресинтезируются.

Нервный импульс от сетчатки поступает по проводящим путям в корковые отделы зрительного анализатора. Головной мозг в результате синтеза изображений от обеих сетчаток создает идеальный образ увиденного.

Физиологический раздражитель для глаза - световое излучение (электромагнитные волны длиной 380-760 нм). Морфологическим субстратом зрительных функций служат фоторецепторы сетчатки: количество палочек в сетчатке составляет около 120 миллионов, а

колбочек - около 7 миллионов. Наиболее плотно колбочки расположены в центральной ямке макулярной области, в то время как палочек здесь нет. Дальше от центра плотность колбочек постепенно умень- шается. Плотность палочек максимальна в кольце вокруг фовеолы, по мере приближения к периферии их количество также уменьшается. Функциональные отличия палочек и колбочек следующие:

Палочки высокочувствительны к очень слабому свету, но не способны передавать ощущение цветности. Они отвечают за периферическое зрение (название обусловлено локализацией палочек), которое характеризуется полем зрения и светоощущением.

Колбочки функционируют при хорошем освещении и способны дифференцировать цвета. Они обеспечивают центральное зрение (название связано с их преимущественным расположением в центральной области сетчатки), которое характеризуется остротой зрения и цветоощущением.

Виды функциональной способности глаза

Дневное, или фотопическое, зрение (греч. photos - свет и opsis - зрение) обеспечивают колбочки при большой интенсивности освещения; характеризуется высокой остротой зрения и способностью глаза различать цвета (проявление центрального зрения).

Сумеречное, или мезопическое зрение (греч. mesos - средний, промежуточный) возникает при слабой степени освещенности и преимущественном раздражении палочек. Оно характеризуется низкой остротой зрения и ахроматичным восприятием предметов.

Ночное, или скотопическое зрение (греч. skotos - темнота) возникает при раздражении палочек пороговым и надпороговым уровнем света. При этом человек способен лишь различать свет и темноту.

Сумеречное и ночное зрение преимущественно обеспечивают палочки (проявление периферического зрения); оно служит для ори- ентации в пространстве.

ЦЕНТРАЛЬНОЕ ЗРЕНИЕ

Колбочки, расположенные в центральной части сетчатки, обеспечивают центральное форменное зрение и цветоощущение. Центральное форменное зрение - способность различать форму и детали рассматриваемого предмета благодаря остроте зрения.

Острота зрения

Острота зрения (visus) - способность глаза воспринимать две точки, расположенные на минимальном расстоянии друг от друга, как отдельные.

Минимальное расстояние, при котором две точки будут видны раздельно, зависит от анатомо-физиологических свойств сетчатки. Если изображения двух точек попадают на две соседние колбочки, то они сольются в короткую линию. Две точки будут восприниматься раздельно, если их изображения на сетчатке (две возбужденные колбочки) будут разделены одной невозбужденной колбочкой. Таким образом, диаметр колбочки определяет величину максимальной остроты зрения. Чем меньше диаметр колбочек, тем больше острота зрения (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Схематическое изображение угла зрения

Угол, образованный крайними точками рассматриваемого предмета и узловой точкой глаза (находится у заднего полюса хрусталика), называют углом зрения. Угол зрения -универсальная основа для выражения остроты зрения. Предел чувствительности глаза большинства людей в норме равен 1 (1 угловой минуте).

В том случае, если глаз видит раздельно две точки, угол между которыми составляет не менее 1 , остроту зрения считают нормальной и определяют ее равной одной единице. Некоторые люди имеют остроту зрения 2 единицы и более.

С возрастом острота зрения меняется. Предметное зрение появляется в возрасте 2-3 мес. Острота зрения у детей в возрасте 4 мес составляет около 0,01. К году острота зрения достигает 0,1-0,3. Острота зрения, равная 1,0 формируется к 5-15 годам.

Определение остроты зрения

Для определения остроты зрения используют специальные таблицы, содержащие буквы, цифры или знаки (для детей используют рисунки - машинка, елочка и др.) различной величины. Эти знаки называют

оптотипами. В основу создания оптотипов положено международное соглашение о величине их деталей, составляющих угол в 1" , тогда как весь оптотип соответствует углу в 5 "с расстояния 5 м. (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Принцип построения оптотипа Снеллена

У маленьких детей остроту зрения определяют ориентировочно, оценивая фиксацию ярких предметов различной величины. Начиная с трех лет остроту зрения у детей оценивают с помощью специальных таблиц.

В нашей стране наибольшее распространение получила таблица Головина-Сивцева (рис. 3.3), которую помещают в аппарат Рота - ящик с зеркальными стенками, обеспечивающий равномерное освещение таблицы. Таблица состоит из 12 строк.

Рис. 3.3. Таблица Головина-Сивцева: а) взрослая; б) детская

Пациент садится на расстоянии 5 м от таблицы. Исследование каждого глаза проводят отдельно. Второй глаз закрывают щитком. Сначала обследуют правый (ОD - oculusdexter), затем левый (OS - oculussinister) глаз. При одинаковой остроте зрения обоих глаз используют обозначение OU (oculiutriusque).

Знаки таблицы предъявляют в течение 2-3 с. Сначала показывают знаки из десятой строки. Если пациент их не видит, дальнейшее обследование проводят с первой строки, постепенно предъявляя знаки следующих строк (2-й, 3-й и т.д.). Остроту зрения характеризуют оптотипы наименьшего размера, которые исследуемый различает.

Для расчета остроты зрения используют формулу Снеллена: visus = d/D, где d - расстояние, с которого пациент читает данную строку таблицы, а D - расстояние, с которого читает данную строку человек с остротой зрения 1,0 (это расстояние указано слева от каждой строки).

Например, если обследуемый правым глазом с расстояния 5 м различает знаки второго ряда (D = 25 м), а левым глазом различает знаки пятого ряда (D = 10 м), то

visus OD = 5/25 = 0,2

visus OS = 5/10 = 0,5

Для удобства справа от каждой строки указана острота зрения, соответствующая чтению данных оптотипов с расстояния 5 м. Верхняя строка соответствует остроте зрения 0,1, каждая последующая - увеличению остроты зрения на 0,1, и десятая строка соответствует остроте зрения 1,0. В последних двух строках этот принцип нарушается: одиннадцатая строка соответствует остроте зрения 1,5, а двенадцатая - 2,0.

При остроте зрения менее 0,1 следует подвести пациента на расстояние (d), с которого он сможет назвать знаки верхней строки (D = 50 м). Затем остроту зрения также рассчитывают по формуле Снеллена.

Если пациент не различает знаки первой строки с расстояния 50 см (т.е. острота зрения ниже 0,01), то остроту зрения определяют по расстоянию, с которого он может сосчитать раздвинутые пальцы руки врача.

Пример: visus = счет пальцев с расстояния 15 см.

Самая низкая острота зрения - способность глаза отличать свет от темноты. В этом случае исследование проводят в затемненном помещении при освещении глаза ярким световым пучком. Если исследуемый видит свет, то острота зрения равна светоощущению (perceptiolucis). В данном случае остроту зрения обозначают следующим образом: visus = 1/??:

Направляя на глаз пучок света с разных сторон (сверху, снизу, справа, слева), проверяют способность отдельных участков сетчатки воспринимать свет. Если обследуемый правильно определяет направление света, то острота зрения равна светоощущению с правильной проекцией света (visus = 1/?? proectio lucis certa, или visus = 1/?? p.l.c.);

Если обследуемый неправильно определяет направление света хотя бы с одной стороны, то острота зрения равна светоощущению с неправильной проекцией света (visus = 1/?? proectio lucis incerta, или visus = 1/??p.l.incerta).

В том случае когда больной не способен отличить свет от темноты, то его острота зрения равна нулю (visus = 0).

Острота зрения - важная зрительная функция для определения профессиональной пригодности и групп инвалидности. У маленьких детей или при проведении экспертизы для объективного определения остроты зрения используют фиксацию нистагмоидных движений глазного яблока, которые возникают при рассматривании движущихся объектов.

Цветоощущение

Острота зрения основывается на способности воспринимать ощущение белого цвета. Поэтому употребляемые для определения остроты зрения таблицы представляют изображение черных знаков на белом фоне. Однако не менее важная функция - способность видеть окружающий мир в цвете.

Вся световая часть электромагнитных волн создает цветовую гамму с постепенным переходом от красного до фиолетового (цве- товой спектр). В цветовом спектре принято выделять семь главных цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый, из них приято выделять три основных цвета (красный, зеленый и фиолетовый), при смешении которых в разных пропорциях можно получить все остальные цвета.

Способность глаза воспринимать всю цветовую гамму только на основе трех основных цветов была открыта И. Ньютоном и М.М. Ломоносо-

вым. Т. Юнг предложил трехкомпонентную теорию цветового зрения, согласно которой сетчатка воспринимает цвета благодаря наличию в ней трех анатомических компонентов: одного - для восприятия красного цвета, другого - для зеленого и третьего - для фиолетового. Однако эта теория не могла объяснить, почему при выпадении одного из компонентов (красного, зеленого или фиолетового) страдает восприятие остальных цветов. Г. Гельмгольц развил теорию трехкомпонентного цветового

зрения. Он указал, что каждый компонент, будучи специфичен для одного цвета, вместе с тем раздражается и остальными цветами, но в меньшей степени, т.е. каждый цвет образуется всеми тремя ком- понентами. Цвет воспринимают колбочки. Нейрофизиологи подтвердили наличие в сетчатке трех типов колбочек (рис. 3.4). Каждый цвет характеризуется тремя качествами: тоном, насыщенностью и яркостью.

Тон - основной признак цвета, зависящий от длины волны светового излучения. Тон эквивалентен цвету.

Насыщенность цвета определяется долей основного тона среди примесей другого цвета.

Яркость или светлота определяется степенью близости к белому цвету (степень разведения белым цветом).

В соответствии с трехкомпонентной теорией цветового зрения восприятие всех трех цветов называется нормальной трихромазией, а люди, их воспринимающие, - нормальными трихроматами.

Рис. 3.4. Схема трехкомпонентного цветового зрения

Исследование цветового зрения

Для оценки цветоощущения применяют специальные таблицы (наиболее часто - полихроматические таблицы Е.Б. Рабкина) и спектральные приборы - аномалоскопы.

Исследование цветоощущения с помощью таблиц. При создании цветных таблиц используют принцип уравнивания яркости и насыщенности цвета. В предъявляемых тестах нанесены кружки основного и дополнительного цветов. Используя различную яркость и насыщенность основного цвета, составляют различные фигуры или цифры, которые легко различают нормальные трихроматы. Люди,

имеющие различные расстройства цветоощущения, не способны их различить. В то же время в тестах имеются таблицы, которые содержат скрытые фигуры, различаемые только лицами с нарушениями цветоощущения (рис. 3.5).

Методика исследования цветового зрения по полихроматическим таблицам Е.Б. Рабкина следующая. Обследуемый сидит спиной к источнику освещения (окну или лампам дневного света). Уровень освещенности должен быть в пределах 500-1000 лк. Таблицы предъявляют с расстояния 1 м, на уровне глаз исследуемого, располагая их вертикально. Длительность экспозиции каждого теста таблицы 3-5 с, но не более 10 с. Если исследуемый пользуется очками, то он должен рассматривать таблицы в очках.

Оценка результатов.

Все таблицы (27) основной серии названы правильно - у обследуемого нормальная трихромазия.

Неправильно названы таблицы в количестве от 1 до 12 - аномальная трихромазия.

Неправильно названы более 12 таблиц - дихромазия.

Для точного определения вида и степени цветоаномалии результаты исследования по каждому тесту регистрируют и согласуют с указаниями, имеющимися в приложении к таблицам Е.Б. Рабкина.

Исследование цветоощущения с помощью аномалоскопов. Методика исследования цветового зрения с помощью спектральных приборов заключается в следующем: обследуемый сравнивает два поля, одно из которых постоянно освещают желтым цветом, другое - красным и зеленым. Смешивая красный и зеленый цвета, пациент должен получить желтый цвет, который по тону и яркости соответствует контролю.

Нарушение цветового зрения

Расстройства цветоощущения могут быть врожденными и приобретенными. Врожденные нарушения цветового зрения обычно двухсторонние, а приобретенные - односторонние. В отличие от

Рис. 3.5. Таблицы из набора полихроматических таблиц Рабкина

приобретенных, при врожденных расстройствах отсутствуют изменения других зрительных функций, и заболевание не прогрессирует. Приобретенные расстройства возникают при заболеваниях сетчат- ки, зрительного нерва и центральной нервной системы, в то время как врожденные обусловлены мутациями генов, кодирующих белки рецепторного аппарата колбочек. Виды нарушений цветового зрения.

Цветоаномалия, или аномальная трихромазия - аномальное восприятие цветов, составляет около 70% среди врожденных расстройств цветоощущения. Основные цвета в зависимости от порядка расположения в спектре принято обозначать порядковыми греческими цифрами: красный - первый (protos), зеленый - второй (deuteros), синий - третий (tritos). Аномальное восприятие красного цвета называется протаномалией, зеленого - дейтераномалией, синего - тританомалией.

Дихромазия - восприятие только двух цветов. Различают три основных типа дихромазии:

Протанопия - выпадение восприятия красной части спектра;

Дейтеранопия - выпадение восприятия зеленой части спектра;

Тританопия - выпадение восприятия фиолетовой части спектра.

Монохромазия - восприятие только одного цвета, встречается исключительно редко и сочетается с низкой остротой зрения.

К приобретенным расстройствам цветоощущения относят также видение предметов, окрашенных в какой-либо один цвет. В зависимости от тона окраски различают эритропсию (красный), ксантопсию (желтый), хлоропсию (зеленый) и цианопсию (синий). Цианопсия и эритропсия нередко развиваются после удаления хрусталика, ксантопсия и хлоропсия - при отравлениях и интоксикациях, в том числе лекарственными средствами.

ПЕРИФЕРИЧЕСКОЕ ЗРЕНИЕ

Палочки и расположенные на периферии колбочки отвечают за периферическое зрение, которое характеризуется полем зрения и светоощущением.

Острота периферического зрения во много раз меньше, чем центрального, что связано с уменьшением плотности расположения колбочек по направлению к периферическим отделам сетчатки. Хотя

очертание предметов, воспринимаемое периферией сетчатки весьма неотчетливо, но и этого вполне достаточно для ориентации в пространстве. Периферическое зрение особенно восприимчиво к дви- жению, что позволяет быстро замечать и адекватно реагировать на возможную опасность.

Поле зрения

Поле зрения - пространство, видимое глазом при фиксированном взоре. Размеры поля зрения определяются границей оптически деятельной части сетчатки и выступающими частями лица: спинкой носа, верхним краем глазницы, щеками.

Исследование поля зрения

Существует три метода исследования поля зрения: ориентировочный способ, кампиметрия и периметрия.

Ориентировочный метод исследования поля зрения. Врач садится напротив пациента на расстоянии 50-60 см. Исследуемый закрывает ладонью левый глаз, а врач - свой правый глаз. Правым глазом пациент фиксирует находящийся против него левый глаз врача. Врач перемещает объект (пальцы свободной руки) от периферии к центру на середину расстояния между врачом и пациентом до точки фиксации сверху, снизу, с височной и носовой сторон, а также в промежуточных радиусах. Затем аналогичным образом обследуют левый глаз.

При оценке результатов исследования необходимо учитывать, что эталоном служит поле зрения врача (оно не должно иметь патологических изменений). Поле зрения пациента считают нормальным, если врач и пациент одновременно замечают появление объекта и видят его во всех участках поля зрения. Если пациент заметил появление объекта в каком-то радиусе позже врача, то поле зрения оценивают как суженное с соответствующей стороны. Исчезновение объекта в поле зрения больного на каком-то участке указывает на наличие скотомы.

Кампиметрия. Кампиметрия - метод исследования поля зрения на плоской поверхности с помощью специальных приборов (кампиметров). Кампиметрию применяют только для исследования участ- ков поля зрения в пределах до 30-40? от центра в целях определения величины слепого пятна, центральных и парацентральных скотом.

Для кампиметрии используют черную матовую доску или экран из черной материи размером 1x1 или 2x2 м. Расстояние от исследуе-

мого до экрана - 1 м, освещенность экрана - 75-300 лк. Используют белые объекты диаметром 1-5 мм, наклеенные на конец плоской черной палочки длиной 50-70 см.

При кампиметрии необходимы правильное положение головы (без наклона) на подставке для подбородка и точная фиксация пациентом метки в центре кампиметра; второй глаз больного закрывают. Врач постепенно передвигает объект по радиусам (начиная с горизонтального со стороны расположения слепого пятна) от наружной части кампиметра к центру. Пациент сообщает об исчезновении объекта. Более детальным исследованием соответствующего участка поля зрения определяют границы скотомы и отмечают результаты на специальной схеме. Размеры скотом, а также их расстояние от точки фиксации выражают в угловых градусах.

Периметрия. Периметрия - метод исследования поля зрения на вогнутой сферической поверхности с помощью специальных приборов (периметров), имеющих вид дуги или полусферы. Различают кинетическую периметрию (с движущимся объектом) и статическую периметрию (с неподвижным объектом переменной яркости). В настоящее

Рис. 3.6. Измерение поля зрения на периметре

время для проведения статической периметрии используют автоматические периметры (рис. 3.6).

Кинетическая периметрия. Широко распространен недорогой периметр Ферстера. Это дуга 180?, покрытая с внутренней стороны черной матовой краской и имеющая на наружной поверхности деления - от 0? в центре до 90? на периферии. Для определения наружных границ поля зрения используют белые объекты диаметром 5 мм, для выявления скотом - белые объекты диаметром 1 мм.

Исследуемый сидит спиной к окну (освещенность дуги периметра дневным светом должна быть не менее 160 лк), подбородок и лоб размещает на специальной подставке и фиксирует одним глазом белую метку в центре дуги. Второй глаз пациента закрывают. Объект ведут по дуге от периферии к центру со скоростью 2 см/с. Исследуемый сообщает о появлении объекта, а исследователь замечает, какому делению дуги соответствует в это время положение объекта. Это и будет наружная

граница поля зрения для данного радиуса. Определение наружных границ поля зрения проводят по 8 (через 45?) или по 12 (через 30?) радиусам. Необходимо в каждом меридиане проводить тест-объект до центра, чтобы убедиться в сохранности зрительных функций на всем протяжении поля зрения.

В норме средние границы поля зрения для белого цвета по 8 радиусам следующие: кнутри - 60?, сверху кнутри - 55?, сверху - 55?, сверху кнаружи - 70?, снаружи - 90?, снизу кнаружи - 90?, снизу - 65?, снизу кнутри - 50? (рис. 3.7).

Более информативна периметрия с использованием цветных объектов, так как изменения в цветном поле зрения развиваются раньше. Границей поля зрения для данного цвета считают то положение объекта, где испытуемый правильно распознал его цвет. Обычно используют синий, красный и зеленый цвета. Ближе всего к границам поля зрения на белый цвет оказывается синий, далее следует красный, а ближе к установочной точке - зеленый (рис. 3.7).

270

Рис. 3.7. Нормальные периферические границы поля зрения на белый и хроматические цвета

Статическая периметрия, в отличие от кинетической, позволяет выяснить также форму и степень дефекта поля зрения.

Изменения поля зрения

Изменения полей зрения происходят при патологических процессах в различных отделах зрительного анализатора. Выявление харак- терных особенностей дефектов поля зрения позволяет проводить топическую диагностику.

Односторонние изменения поля зрения (только в одном глазу на стороне поражения) обусловлены повреждением сетчатки или зрительного нерва.

Двусторонние изменения поля зрения выявляют при локализации патологического процесса в хиазме и выше.

Выделяют три вида изменений поля зрения:

Очаговые дефекты в поле зрения (скотомы);

Сужения периферических границ поля зрения;

Выпадение половин поля зрения (гемианопсии).

Скотома - очаговый дефект в поле зрения, не связанный с его периферическими границами. Скотомы классифицируют по характеру, интенсивности поражения, форме и локализации.

По интенсивности поражения выделяют абсолютные и относительные скотомы.

Абсолютная скотома - дефект, в пределах которого полностью выпадает зрительная функция.

Относительная скотома характеризуется понижением восприятия в области дефекта.

По характеру выделяют положительные, отрицательные, а также мерцательные скотомы.

Положительные скотомы больной замечает сам в виде серого или темного пятна. Такие скотомы указывают на поражение сетчатки и зрительного нерва.

Отрицательные скотомы больной не ощущает, они обнаруживаются только при объективном исследовании и указывают на повреждение вышележащих структур (хиазмы и далее).

По форме и локализации различают: центральные, парацентральные, кольцевидные и периферические скотомы (рис. 3.8).

Центральные и парацентральные скотомы возникают при заболеваниях макулярной области сетчатки, а также при ретробульбарных поражениях зрительного нерва.

Рис. 3.8. Различные виды абсолютных скотом: а - центральная абсолютная скотома; б - парацентральные и периферические абсолютные скотомы; в - кольцевидная скотома;

Кольцевидные скотомы представляют собой дефект в виде более или менее широкого кольца, окружающего центральный участок поля зрения. Они наиболее характерны для пигментной дистрофии сетчатки.

Периферические скотомы располагаются в различных местах поля зрения, кроме вышеперечисленных. Они возникают при очаговых изменениях в сетчатой и сосудистой оболочках.

По морфологическому субстрату выделяют физиологические и патологические скотомы.

Патологические скотомы появляются вследствие повреждения структур зрительного анализатора (сетчатки, зрительного нерва и т.д.).

Физиологические скотомы обусловлены особенностями строения внутренней оболочки глаза. К таким скотомам относят слепое пятно и ангиоскотомы.

Слепое пятно соответствует месту расположения диска зрительного нерва, область которого лишена фоторецепторов. В норме слепое пятно имеет вид овала, расположенного в височной половине поля зрения между 12? и 18?. Вертикальный размер слепого пятна равен 8-9?, горизонтальный - 5-6?. Обычно 1/3 слепого пятна расположена выше горизонтальной линии, проходящей через центр кампиметра, и 2 / 3 - ниже этой линии.

Субъективные расстройства зрения при скотомах различны и зависят, главным образом, от локализации дефектов. Очень малень-

кие абсолютные центральные скотомы могут сделать невозможным восприятие мелких объектов (например, букв при чтении), в то время как даже сравнительно большие периферические скотомы мало стесняют деятельность.

Сужение периферическихг раниц поля зрения обусловлено дефектами поля зрения, связанными с его границами (рис. 3.9). Выделяют равномерное и неравномерное сужения полей зрения.

Рис. 3.9. Виды концентрического сужения поля зрения: а) равномерное концентрическое сужение поля зрения; б) неравномерное концентрическое сужение поля зрения

Равномерное (концентрическое) сужение характеризуется более или менее одинаковой приближенностью границ поля зрения во всех меридианах к точке фиксации (рис. 3.9 а). В тяжелых случаях от всего поля зрения остается только центральный участок (трубочное, или тубулярное зрение). При этом становится затруднительной ориентировка в пространстве, несмотря на сохранность центрального зрения. Причины: пигментная дистрофия сетчатки, оптический неврит, атрофия и другие поражения зрительного нерва.

Неравномерное сужение поля зрения возникает при неодинаковом приближении границ поля зрения к точке фиксации (рис. 3.9 б). Например, при глаукоме сужение происходит преимущественно с внутренней стороны. Секторальные сужения поля зрения наблюдаются при непроходимостиветвей центральной артерии сетчатки, юкстапапиллярном хориоретините, некоторых атрофиях зрительного нерва, отслойке сетчатки и др.

Гемианопсия - двустороннее выпадение половины поля зрения. Гемианопсии делят на одноименные (гомонимные) и разноименные (гетеронимные). Иногда гемианопсии обнаруживает сам больной, но чаще их выявляют при объективном обследовании. Изменения полей зрения обоих глаз - важнейший симптом в топической диагностике заболеваний головного мозга (рис. 3.10).

Гомонимная гемианопсия - выпадение височной половины поля зрения в одном глазу и носовой - в другом. Она обусловлена ретрохиазмальным поражением зрительного пути на стороне, противоположной дефекту полей зрения. Характер гемианопсии изменяется в зависимости от уровня поражения: она может быть полной (при выпадении всей половины поля зрения) или частичной (квадрантной).

Полная гомонимная гемианопсия наблюдается при поражении одного из зрительных трактов: левосторонняя гемианопсия (выпадение левых половин полей зрения) - при повреждении правого зрительного тракта, правосторонняя - левого зрительного тракта.

Квадрантная гомонимная гемианопсия обусловлена повреждением головного мозга и проявляется выпадением одноименных квадрантов полей зрения. В случае поражения корковых отделов зрительного анализатора дефекты не захватывают центральный участок поля зрения, т.е. зону проекции желтого пятна. Это объясняется тем, что волокна от макулярной области сетчатки уходят в оба полушария головного мозга.

Гетеронимная гемианопсия характеризуется выпадением наружных или внутренних половин полей зрения и обусловлена поражением зрительного пути в области зрительного перекреста.

Рис. 3.10. Изменение поля зрения в зависимости от уровня поражения зрительного пути: а)локализация уровня поражения зрительного пути (обозначены цифрами); б) изменение поля зрения соответственно уровню поражения зрительного пути

Битемпоральная гемианопсия - выпадение наружных половин полей зрения. Развивается при локализации патологического очага в области средней части хиазмы (часто сопровождает опухоли гипофиза).

Биназальная гемианопсия - выпадение носовых половин полей зрения. Обусловлена двусторонним поражением неперекрещенных волокон зрительного пути в области хиазмы (например, при склерозе или аневризмах обеих внутренних сонных артерий).

Светоощущение и адаптация

Светоощущение - способность глаза воспринимать свет и определять различную степень его яркости. За светоощущение отвечают главным образом палочки, так как они гораздо более чувствительны к свету, чем колбочки. Светоощущение отражает функциональное состояние зрительного анализатора и характеризует возможность ориентации в условиях пониженного освещения; нарушение его - один из ранних симптомов многих заболеваний глаза.

При исследовании светоощущения определяют способность сетчатки воспринимать минимальное световое раздражение (порог светоощущения) и способность улавливать наименьшую разницу в яркости освеще- ния (порог различения). Порог светоощущения зависит от уровня предварительной освещенности: он меньше в темноте и увеличивается на свету.

Адаптация - изменение световой чувствительности глаза при колебаниях освещенности. Способность к адаптации позволяет глазу защищать фоторецепторы от перенапряжения и вместе с тем сохранять высокую светочувствительность. Различают световую (при повышении уровня освещенности) и темновую адаптацию (при понижении уровня освещенности).

Световая адаптация, особенно при резком увеличении уровня освещенности, может сопровождаться защитной реакцией зажмуривания глаз. Наиболее интенсивно световая адаптация протекает в течение первых секунд, окончательных значений порог светоощущения достигает к концу первой минуты.

Темновая адаптация происходит медленнее. Зрительные пигменты в условиях пониженного освещения расходуются мало, происходит их постепенное накопление, что повышает чувствительность сетчатки к стимулам пониженной яркости. Световая чувствительность фоторецепторов нарастает быстро в течение 20-30 мин, и только к 50-60 мин достигает максимума.

Определение состояния темновой адаптации проводят при помощи специального прибора - адаптометра. Ориентировочное определение темновой адаптации проводят с помощью таблицы Кравкова-Пуркинье. Таблица представляет собой кусок черного картона размером 20 х 20 см, на котором наклеены 4 квадрата размером 3 х 3 см из голубой, желтой, красной и зеленой бумаги. Врач выключает освещение и предъявляет больному таблицу на расстоянии 40-50 см. Темновая адаптация нормальная, если пациент начинает видеть желтый квадрат через 30-40 с, а голубой - через 40-50 с. Темновая адаптация у пациента снижена, если он увидел желтый квадрат через 30-40 с, а голубой - более чем через 60 с или не увидел его совсем.

Гемералопия - ослабление адаптации глаза к темноте. Гемералопия проявляется резким снижением сумеречного зрения, в то время как дневное зрение обычно сохранено. Выделяют симптоматическую, эссенциальную и врожденную гемералопию.

Симптоматическая гемералопия сопровождает различные офтальмологические заболевания: пигментную абиотрофию сетчатки, сидероз, миопию высокой степени с выраженными изменениями глазного дна.

Эссенциальная гемералопия обусловлена гиповитаминозом A. Ретинол служит субстратом для синтеза родопсина, который нарушается при экзо- и эндогенном дефиците витамина.

Врожденная гемералопия - генетическое заболевание. Офтальмоскопических изменений при этом не выявляют.

БИНОКУЛЯРНОЕ ЗРЕНИЕ

Зрение одним глазом называют монокулярным. Об одновременном зрении говорят тогда, когда при рассматривании предмета двумя глазами не происходит фузии (слияния в коре головного мозга зритель- ных образов, возникающих на сетчатке каждого глаза в отдельности) и возникает диплопия (двоение).

Бинокулярное зрение - способность рассматривать предмет двумя глазами без возникновения диплопии. Бинокулярное зрение формируется к 7-15 годам. При бинокулярном зрении острота зрения примерно на 40% выше, чем при монокулярном зрении. Одним глазом без поворота головы человек способен охватить около 140? пространства,

двумя глазами - около 180?. Но самым важное - то, что бинокулярное зрение позволяет определять относительную удаленность окружающих предметов, то есть осуществлять стереоскопическое зрение.

Если предмет равноудален от оптических центров обоих глаз, то его изображение проецируется на идентичные (корреспондирующие)

участки сетчаток. Полученное изображение передается в один участок коры головного мозга, и изображения воспринимаются как единый образ (рис. 3.11).

В случае если объект удален от одного глаза больше, чем от другого, его изображения проецируются на неидентичные (диспаратные) участки сетчаток и передаются в разные участки коры головного мозга, в результате не происходит фузии и должна возникать диплопия. Однако в процессе функционального развития зрительного анализатора такое двоение воспринимается как нормальное, потому что кроме информации от диспарантных участков к мозгу поступает и информация от корреспондирующих отделов сетчатки. При этом субъективного ощущения диплопии не возникает (в отличие от одновременного зрения, при котором нет корреспондирующих участков сетчатки), а на основании различий между полученными от двух сетчаток изображений происходит стереоскопический анализ пространства.

Условия формирования бинокулярного зрения следующие:

Острота зрения обоих глаз должна быть не ниже 0,3;

Соответствие конвергенции и аккомодации;

Скоординированные движения обоих глазных яблок;

Рис. 3.11. Механизм бинокулярного зрения

Изейкония - одинаковая величина изображений, формирующихся на сетчатках обоих глаз (для этого рефракция обоих глаз не должна отличаться более чем на 2 дптр);

Наличие фузии (фузионного рефлекса) - способность мозга к слиянию изображений от корреспондирующих участков обоих сетчаток.

Способы определения бинокулярного зрения

Проба с промахиванием. Врач и пациент располагаются друг напротив друга на расстоянии 70-80 см, каждый удерживает спицу (карандаш) за кончик. Пациента просят дотронуться кончиком своей спицы до кончика спицы врача в вертикальном положении. Вначале он проделывает это при открытых обоих глазах, затем прикрывая поочередно один глаз. При наличии бинокулярного зрения пациент легко выполняет задачу при открытых обоих глазах и промахивается, если один глаз закрыт.

Опыт Соколова (с «дырой» в ладони). Правой рукой пациент держит перед правым глазом свернутый в трубку лист бумаги, ребро ладони левой руки располагает на боковой поверхности конца трубки. Обоими глазами обследуемый смотрит прямо на какой-либо предмет, расположенный на расстоянии 4-5 м. При бинокулярном зрении пациент видит «дыру» в ладони, сквозь которую видна та же картина, что и через трубку. При монокулярном зрении «дыра» в ладони отсутствует.

Четырехточечный тест используют для более точного определения характера зрения с помощью четырехточечного цветового прибора или проектора знаков.

Из-за большого числа этапов процесса зрительного восприятия его отдельные характеристики рассматриваются с точки зрения разных наук - оптики (в том числе биофизики), психологии , физиологии , химии (биохимии). 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

В глазу человека содержатся два типа светочувствительных клеток (фоторецепторов): высоко чувствительные палочки , отвечающие за ночное зрение , и менее чувствительные колбочки , отвечающие за цветное зрение.

Свет с разной длиной волны по-разному стимулирует разные типы колбочек. Например, желто-зелёный свет в равной степени стимулирует колбочки L и M-типов, но слабее стимулирует колбочки S-типа. Красный свет стимулирует колбочки L-типа намного сильнее, чем колбочки M-типа, а S-типа не стимулирует почти совсем; зелено-голубой свет стимулирует рецепторы M-типа сильнее, чем L-типа, а рецепторы S-типа - ещё немного сильнее; свет с этой длиной волны наиболее сильно стимулирует также палочки. Фиолетовый свет стимулирует почти исключительно колбочки S-типа. Мозг воспринимает комбинированную информацию от разных рецепторов, что обеспечивает различное восприятие света с разной длиной волны.

За цветовое зрение человека и обезьян отвечают гены, кодирующие светочувствительные белки опсины . По мнению сторонников трёхкомпонентной теории, наличие трёх разных белков, реагирующих на разные длины волн, является достаточным для цветового восприятия. У большинства млекопитающих таких генов только два, поэтому они имеют двухцветное зрение. В том случае, если у человека два белка, кодируемые разными генами, оказываются слишком схожи или один из белков не синтезируется, развивается дальтонизм . Н. Н. Миклухо-Маклай установил, что у папуасов Новой Гвинеи , живущих в гуще зелёных джунглей, отсутствует способность различать зелёный цвет.

Чувствительный к красному свету опсин кодируется у человека геном OPN1LW .

Другие опсины человека кодируют гены OPN1MW, OPN1MW2 и OPN1SW, первые два из них кодируют белки, чувствительные к свету со средними длинами волны, а третий отвечает за опсин, чувствительный к коротковолновой части спектра.

Необходимость трех типов опсинов для цветового зрения недавно была доказана в опытах на беличьей обезьяне (саймири), самцов которых удалось излечить от врожденного дальтонизма путем введения в их сетчатку гена человеческого опсина OPN1LW . Эта работа (вместе с аналогичными опытами на мышах) показала, что зрелый мозг способен приспособиться к новым сенсорным возможностям глаза.

Ген OPN1LW, который кодирует пигмент, отвечающий за воcприятие красного цвета, высоко полиморфен (в недавней работе Виррелли и Тишкова было найдено 85 аллелей в выборке из 256 человек ), и около 10% женщин , имеющих два разных аллеля этого гена, фактически имеют дополнительный тип цветовых рецепторов и некоторую степень четырёхкомпонентного цветового зрения. Вариации гена OPN1MW, который кодирует «желто-зеленый» пигмент, встречаются редко и не влияют на спектральную чувствительность рецепторов.

Ген OPN1LW и гены, отвечающие за восприятие света со средней длиной волны, расположены в Х-хромосоме тандемно, и между ними часто происходит негомологичная рекомбинация или генная конверсия. При этом может происходить слияние генов или увеличение числа их копий в хромосоме. Дефекты гена OPN1LW - причина частичной цветовой слепоты, протанопии .

Трёхсоставную теорию цветового зрения впервые высказал в 1756 году М. В. Ломоносов , когда он писал «о трёх материях дна ока». Сто лет спустя её развил немецкий учёный Г. Гельмгольц , который не упоминает известной работы Ломоносова «О происхождении света», хотя она была опубликована и кратко изложена на немецком языке.

Параллельно существовала оппонентная теория цвета Эвальда Геринга. Её развили Дэвид Хьюбел (David H. Hubel) и Торстен Визел (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 (Y мах) и чёрного (Y мин), о разнице зелёного и красного цветов (G - R), о разнице 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 - К ч-б = Y мах - Y мин; K gr = G - R; K brg = B - R - G, где К ч-б, K gr , K brg - функции коэффициентов баланса белого для любого освещения. Практически это выражается в том, что люди воспринимают цвет предметов одинаково при разных источниках освещения (цветовая адаптация). Оппонентная теория в целом лучше объясняет тот факт, что люди воспринимают цвет предметов одинаково при чрезвычайно разных источниках освещения (цветовая адаптация), в том числе при различном цвете источников света в одной сцене.

Эти две теории не вполне согласованы друг с другом. Но несмотря на это, до сих пор предполагают, что на уровне сетчатки действует трёхстимульная теория, однако информация обрабатывается и в мозг поступают данные, уже согласующиеся с оппонентной теорией.

Бинокулярное и Стереоскопическое зрение

Вклад зрачка в регулировку чувствительности глаза крайне незначителен. Весь диапазон яркостей, которые наш зрительный механизм способен воспринять, огромен: от 10 −6 кд·м² для глаза, полностью адаптированного к темноте, до 10 6 кд·м² для глаза, полностью адаптированного к свету Механизм такого широкого диапазона чувствительности кроется в разложении и восстановлении фоточувствительных пигментов в фоторецепторах сетчатки - колбочках и палочках .

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.

Максимум чувствительности при дневном освещении лежит при 555-556 нм, а при слабом вечернем/ночном смещается в сторону фиолетового края видимого спектра и равен 510 нм (в течение суток колеблется в пределах 500-560 нм). Объясняется это (зависимость зрения человека от условий освещённости при восприятии им разноцветных объектов, соотношение их кажущейся яркости - эффект Пуркинье) двумя типами светочувствительных элементов глаза - при ярком свете зрение осуществляется преимущественно колбочками, а при слабом задействуются предпочтительно только палочки.

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 .

Острота зрения - способность глаза воспринимать раздельно две точки, расположенные друг от друга на некотором расстоянии (детализация, мелкозернистость, разрешётка ). Мерилом остроты зрения является угол зрения, то есть угол, образованный лучами, исходящими от краёв рассматриваемого предмета (или от двух точек A и B ) к узловой точке (K ) глаза. Острота зрения обратно-пропорциональна углу зрения, то есть, чем он меньше, тем острота зрения выше. В норме глаз человека способен раздельно воспринимать объекты, угловое расстояние между которыми не меньше 1′ (1 минута).

Острота зрения - одна из важнейших функций зрения. Острота зрения человека ограничена его строением. Глаз человека в отличие от глаз головоногих, например, это обращённый орган, то есть, светочувствительные клетки находятся под слоем нервов и кровеносных сосудов.

Острота зрения зависит от размеров колбочек, находящихся в области жёлтого пятна, сетчатки, а также от ряда факторов: рефракции глаза, ширины зрачка, прозрачности роговицы, хрусталика (и его эластичности), стекловидного тела (кои составляют светопреломляющий аппарат), состояния сетчатой оболочки и зрительного нерва, возраста.

Остроту зрения и/или Световую чувствительность часто также называют разрешающей способностью простого(невооруженного) глаза (resolving power ).

Поле зрения

Периферическое зрение (поле зрения) - определяют границы поля зрения при проекции их на сферическую поверхность (при помощи периметра). Поле зрения - пространство, воспринимаемое глазом при неподвижном взгляде. Зрительное поле является функцией периферических отделов сетчатки; его состоянием в значительной мере определяется возможность человека свободно ориентироваться в пространстве.

Изменения поля зрения обуславливаются органическими и/или функциональными заболеваниями зрительного анализатора: сетчатки, зрительного нерва, зрительного пути, ЦНС . Нарушения поля зрения проявляются либо сужением его границ (выражают в градусах или линейных величинах), либо выпадением отдельных его участков (Гемианопсия), появлением скотомы.

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 рельеф и объём.

Основными характеристиками бинокулярного зрения являются наличие элементарного бинокулярного, глубинного и стереоскопического зрения, острота стереозрения и фузионные резервы.

Наличие элементарного бинокулярного зрения проверяется посредством разбиения некоторого изображения на фрагменты, часть которых предъявляется левому, а часть - правому глазу . Наблюдатель обладает элементарным бинокулярным зрением, если он способен составить из фрагментов единое исходное изображение.

Наличие глубинного зрения проверяется путём предъявления силуэтных, а стереоскопического - случайно-точечных стереограмм , которые должны вызывать у наблюдателя специфическое переживание глубины, отличающееся от впечатления пространственности, основанного на монокулярных признаках.

Острота стереозрения - это величина, обратная порогу стереоскопического восприятия. Порог стереоскопического восприятия - это минимальная обнаруживаемая диспаратность (угловое смещение) между частями стереограммы. Для его измерения используется принцип, который заключается в следующем. Три пары фигур предъявляются раздельно левому и правому глазу наблюдателя. В одной из пар положение фигур совпадает, в двух других одна из фигур смещена по горизонтали на определённое расстояние. Испытуемого просят указать фигуры, расположенные в порядке возрастания относительного расстояния. Если фигуры указаны в правильной последовательности, то уровень теста увеличивается (диспаратность уменьшается), если нет - диспаратность увеличивается.

Фузионные резервы - условия, при которых существует возможность моторной фузии стереограммы. Фузионные резервы определяются максимальной диспаратностью между частями стереограммы, при которых она ещё воспринимается в качестве объемного изображения. Для измерения фузионных резервов используется принцип, обратный применяемому при исследовании остроты стереозрения. Например, испытуемого просят соединить в одно изображение две вертикальных полосы, одна из которых видна левому, а другая - правому глазу . Экспериментатор при этом начинает медленно разводить полосы сначала при конвергентной, а затем при дивергентной диспаратности . Изображение начинает раздваиваться при значении диспаратности , характеризующей фузионный резерв наблюдателя.

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 объекты, 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 глаза - приспособление зрения к различным условиям освещения. Адаптация происходит к изменениям освещённости (различают адаптацию к свету и темноте), цветовой характеристики освещения (способность воспринимать белые предметы белыми даже при значительном изменении спектра падающего света).

Адаптация к свету наступает быстро и заканчивается в течение 5 мин., адаптация глаза к темноте - процесс более медленный. Минимальная яркость, вызывающая ощущение света, определяет световую чувствительность глаза. Последняя быстро нарастает в первые 30 мин. пребывания в темноте, её повышение практически заканчивается через 50-60 мин. Адаптацию глаза к темноте исследуют при помощи специальных приборов - адаптометров .

Понижение адаптации глаза к темноте наблюдают при некоторых глазных (пигментная дистрофия сетчатки, глаукома) и общих (A-авитаминоз) заболеваниях.

Адаптация проявляется также в способности зрения частично компенсировать дефекты самого зрительного аппарата (оптические дефекты хрусталика , дефекты сетчатки , скотомы и пр.)

Психология зрительного восприятия

Дефекты зрения

Самый массовый недостаток - нечёткая, неясная видимость близких или удалённых предметов.

Дефекты хрусталика

Дальнозоркость

Дальнозоркостью называется такая аномалия рефракции, при которой лучи света, попадающие в глаз, фокусируются не на сетчатке, а позади неё. В легких формах глаз с хорошим запасом аккомодации компенсирует зрительный недостаток с помощью увеличения кривизны хрусталика цилиарной мышцой.

При более сильной дальнозоркости (3 дптр и выше) зрение плохое не только вблизи, но и вдаль, причем глаз не способен скомпенсировать дефект самостоятельно. Дальнозоркость обычно бывает врожденной и не прогрессирует (обычно уменьшается к школьному возрасту).

При дальнозоркости назначают очки для чтения или постоянного ношения. Для очков подбираются собирающие линзы (перемещают фокус вперед на сетчатку), при использовании которых зрение пациента становится наилучшим.

Несколько отличается от дальнозоркости пресбиопия , или старческая дальнозоркость. Пресбиопия развивается вследствие утраты хрусталиком эластичности (что является нормальным результатом его развития). Этот процесс начинается ещё в школьном возрасте, но человек обычно замечает ослабление зрения вблизи после 40 лет. (Хотя в 10 лет дети-эмметропы могут читать на расстоянии 7 см, в 20 лет - уже минимум 10 см, а в 30 - 14 см и так далее.) Старческая дальнозоркость развивается постепенно, и к 65-70 годам человек уже полностью теряет способность аккомодировать, развитие пресбиопии завершено.

Близорукость

Близорукость - аномалия рефракции глаза, при которой фокус перемещается вперед, а на сетчатку попадает уже расфокусированное изображение. При близорукости дальнейшая точка ясного зрения лежит в пределах 5 метров (в норме она лежит в бесконечности). Близорукость бывает ложной (когда из-за перенапряжения цилиарной мышцы происходит её спазм, в результате чего кривизна хрусталика остается слишком большой при зрении вдаль) и истинной (когда глазное яблоко увеличивается в передне-задней оси). В легких случаях далекие объекты размыты, в то время как близкие остаются четкими (дальнейшая точка ясного зрения лежит достаточно далеко от глаз). В случаях высокой близорукости происходит значительное снижение зрения. Начиная приблизительно с −4 дптр, человеку необходимы очки и для дали, и для близкого расстояния (в противном случае рассматриваемый предмет нужно подносить очень близко к глазам).

В подростковом возрасте близорукость часто прогрессирует (глаза постоянно напрягаются для работы вблизи, из-за чего глаз компенсаторно растет в длину). Прогрессия близорукости иногда принимает злокачественную форму, при которой зрение падает на 2-3 диоптрии в год, наблюдается растяжение склеры, происходят дистрофические изменения сетчатки. В тяжелых случаях возникает опасность отслойки перерастянутой сетчатки при физической нагрузке или внезапном ударе. Остановка прогрессии близорукости обычно наступает к 22-25 годам, когда перестает расти организм. При стремительной прогрессии зрение к тому времени падает до −25 диоптрий и ниже, очень сильно калеча глаза и резко нарушая качество зрения вдаль и вблизи (все, что человек видит, - это мутные очертания без какого-либо детализированного зрения), причем такие отклонения очень тяжело поддаются полноценному исправлению оптикой: толстые очковые стекла создают сильные искажения и уменьшают предметы визуально, отчего человек не видит достаточно хорошо даже в очках. В таких случаях лучшего эффекта можно добиться с помощью контактной коррекции.

Несмотря на то, что вопросу остановки прогрессирования близорукости посвящены сотни научно-медицинских работ, до сих пор нет доказательств эффективности ни одного метода лечения прогрессирующей близорукости, включая операции (склеропластика). Есть доказательства небольшого, но статистически значимого уменьшения темпов роста близорукости у детей при применении глазных капель атропина и (отсутствующего в России) глазного геля пирензипина.

При близорукости часто прибегают к лазерной коррекции зрения (воздействие на роговицу с помощью лазерного луча с целью уменьшения её кривизны). Этот метод коррекции не до конца безопасный, но в большинстве случаев удается добиться значительного улучшения зрения после операции.

Дефекты близорукости и дальнозоркости могут быть преодолены с помощью очков или восстановительных курсов гимнастики как и другие нарушения рефракции.

Астигматизм

Астигматизм - дефект оптики глаза, вызванный неправильной формой роговицы и (или) хрусталика. У всех людей формы роговицы и хрусталика отличаются от идеального тела вращения (то есть все люди имеют астигматизм той или иной степени). В тяжелых случаях вытягивание по одной из осей может быть очень сильным, кроме того, роговица может иметь дефекты кривизны, вызванные другими причинами (ранениями, перенесенными инфекционными заболеваниями и т. д.). При астигматизме лучи света преломляются с разной силой в разных меридианах, в результате чего изображение получается искривленным и местами нечетким. В тяжелых случаях искажения настолько сильны, что значительно снижают качество зрения.

Астигматизм 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

Если в сетчатке глаза выпадает или ослаблено восприятие одного из трёх основных цветов , то человек не воспринимает какой-то цвет. Есть «цветнослепые» на красный, зелёный и сине-фиолетовый цвет. Редко встречается парная, или даже полная цветовая слепота. Чаще встречаются люди, которые не могут отличить красный цвет от зелёного. Эти цвета они воспринимают как серые. Такой недостаток зрения был назван дальтонизмом - по имени английского учёного Д. Дальтона , который сам страдал таким расстройством цветного зрения и впервые описал его.

Дальтонизм неизлечим, передаётся по наследству (сцеплен с Х-хромосомой). Иногда он возникает после некоторых глазных и нервных болезней.

Дальтоников не допускают к работам связанным с вождением транспорта на дорогах общего пользования. Очень важно хорошее цветоощущение для моряков, лётчиков, химиков, художников, поэтому для некоторых профессий цветовое зрение проверяют с помощью специальных таблиц.

Скотома

Скотома (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 (англ. absolute scotomata ) - участок, в котором зрение отсутствует. Относительная скотома (англ. relative scotoma ) - участок, в котором зрение значительно снижено.

Предположить наличие скотомы можно самостоятельно проведя исследование с помощью теста Амслера.

Прочие дефекты

Способы улучшения зрения

Стремление улучшить зрение связано с попыткой преодолеть как дефекты зрения, так и его естественные ограничения.

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 .

Спектральная чувствительность глаза

В процессе эволюции светочувствительные рецепторы адаптировались к солнечному излучению, достигающему поверхности Земли и хорошо распространяющемуся в воде морей и океанов. Земная атмосфера имеет значительное окно прозрачности только в диапазоне длин волн 300-1500 нм . В ультрафиолетовой области прозрачность ограничена поглощением ультрафиолета озоновым слоем и водой, в инфракрасной области - поглощением водой. Поэтому на сравнительно узкую видимую область спектра приходится более 40 % энергии излучения Солнца у поверхности.

Глаз человека чувствителен к электромагнитному излучению в диапазоне длин волн 400-750 нм (видимое излучение ) . Сетчатка глаза чувствительна и к более коротковолновому излучению, но чувствительность глаза в этой области спектра ограничивается низкой прозрачностью хрусталика, защищающего сетчатку от разрушительного действия ультрафиолета.

Физиология зрения человека

Цветовое зрение

В глазу человека содержатся два типа светочувствительных клеток (фоторецепторов): высокочувствительные палочки и менее чувствительные колбочки . Палочки функционируют в условиях относительно низкой освещённости и отвечают за действие механизма ночного зрения , однако при этом они обеспечивают только нейтральное в цветовом отношении восприятие действительности, ограниченное участием белого, серого и чёрного цветов. Колбочки работают при более высоких уровнях освещённости, чем палочки. Они ответственны за механизм дневного зрения , отличительной особенностью которого является способность обеспечения цветового зрения.

Свет с разной длиной волны по-разному стимулирует разные типы колбочек. Например, жёлто-зелёный свет в равной степени стимулирует колбочки L- и M-типов, но слабее стимулирует колбочки S-типа. Красный свет стимулирует колбочки L-типа намного сильнее, чем колбочки M-типа, а S-типа не стимулирует почти совсем; зелёно-голубой свет стимулирует рецепторы M-типа сильнее, чем L-типа, а рецепторы S-типа - ещё немного сильнее; свет с этой длиной волны наиболее сильно стимулирует также палочки. Фиолетовый свет стимулирует почти исключительно колбочки S-типа. Мозг воспринимает комбинированную информацию от разных рецепторов, что обеспечивает различное восприятие света с разной длиной волны.

Чувствительный к красному свету опсин кодируется у человека геном OPN1LW .

Необходимость трёх типов опсинов для цветового зрения недавно была доказана в опытах на беличьей обезьяне (саймири), самцов которых удалось излечить от врожденного дальтонизма путём введения в их сетчатку гена человеческого опсина OPN1LW . Эта работа (вместе с аналогичными опытами на мышах) показала, что зрелый мозг способен приспособиться к новым сенсорным возможностям глаза.

Ген OPN1LW, который кодирует пигмент, отвечающий за восприятие красного цвета, высоко полиморфен (в недавней работе Виррелли и Тишкова было найдено 85 аллелей в выборке из 256 человек ), и около 10 % женщин , имеющих два разных аллеля этого гена, фактически имеют дополнительный тип цветовых рецепторов и некоторую степень четырёхкомпонентного цветового зрения . Вариации гена OPN1MW, который кодирует «жёлто-зеленый» пигмент, встречаются редко и не влияют на спектральную чувствительность рецепторов.

Ген OPN1LW и гены, отвечающие за восприятие света со средней длиной волны, расположены в Х-хромосоме тандемно, и между ними часто происходит негомологичная рекомбинация или генная конверсия . При этом может происходить слияние генов или увеличение числа их копий в хромосоме. Дефекты гена OPN1LW - причина частичной цветовой слепоты, протанопии .

Параллельно существовала оппонентная теория цвета Эвальда Геринга . Её развили Дэвид Хьюбел и Торстен Визел . Они получили Нобелевскую премию 1981 года за своё открытие.

Имеем систему уравнений:

R b − w = { Y m a x − Y m i n , K g r = G − R , K b r g = B − R − G , {\displaystyle R_{b-w}={\begin{cases}Y_{max}-Y_{min},\\K_{gr}=G-R,\\K_{brg}=B-R-G,\end{cases}}}

где R b − w {\displaystyle R_{b-w}} , K gr , K brg - функции коэффициентов баланса белого для любого освещения. Практически это выражается в том, что люди воспринимают цвет предметов одинаково при разных источниках освещения (цветовая адаптация). Оппонентная теория в целом лучше объясняет тот факт, что люди воспринимают цвет предметов одинаково при чрезвычайно разных источниках освещения, в том числе при различном цвете источников света в одной сцене.

Бинокулярное и стереоскопическое зрение

Максимальные изменения зрачка для здорового человека - от 1,8 мм до 7,5 мм, что соответствует изменению площади зрачка в 17 раз . Однако, реальный диапазон изменения освещённости сетчатки ограничивается соотношением 10:1, а не 17:1, как следовало бы ожидать исходя из изменений площади зрачка. На самом деле освещённость сетчатки пропорциональна произведению площади зрачка, яркости объекта и коэффициенту пропускания глазных сред .

Вклад зрачка в регулировку чувствительности глаза крайне незначителен. Весь диапазон яркостей, которые наш зрительный механизм способен воспринять, огромен: от 10 −6 кд·м −2 для глаза, полностью адаптированного к темноте, до 10 6 кд·м −2 для глаза, полностью адаптированного к свету . Механизм такого широкого диапазона чувствительности кроется в разложении и восстановлении фоточувствительных пигментов в фоторецепторах сетчатки - колбочках и палочках .

Максимум чувствительности при дневном освещении (дневное зрение ) лежит при 555-556 нм, а при слабом вечернем/ночном (сумеречное зрение /ночное зрение ) смещается в сторону фиолетового края видимого спектра и располагается на 510 нм (в течение суток колеблется в пределах 500-560 нм). Объясняется это (зависимость зрения человека от условий освещённости при восприятии им разноцветных объектов, соотношение их кажущейся яркости - эффект Пуркинье) двумя типами светочувствительных элементов глаза - при ярком свете зрение осуществляется преимущественно колбочками, а при слабом задействуются предпочтительно только палочки.

Острота зрения

Обратно пропорциональную величину остроте зрения и/или световой чувствительности называют разрешающей способностью простого (невооружённого) глаза (resolving power ).

Поле зрения

Периферическое зрение (поле зрения); определяют границы поля зрения при проекции их на сферическую поверхность (при помощи периметра). Поле зрения - пространство, воспринимаемое глазом при неподвижном взгляде. Зрительное поле является функцией периферических отделов сетчатки; его состоянием в значительной мере определяется возможность человека свободно ориентироваться в пространстве.

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 рельеф и объём.

Наличие глубинного зрения проверяется путём предъявления случайно-точечных стереограмм , которые должны вызывать у наблюдателя специфическое переживание глубины, отличающееся от впечатления пространственности, основанного на монокулярных признаках.

Фузионные резервы - условия, при которых существует возможность моторной фузии стереограммы. Фузионные резервы определяются максимальной диспаратностью между частями стереограммы, при которых она ещё воспринимается в качестве объёмного изображения. Для измерения фузионных резервов используется принцип, обратный применяемому при исследовании остроты стереозрения. Например, испытуемого просят соединить в одно изображение две вертикальные полосы, одна из которых видна левому, а другая - правому глазу . Экспериментатор при этом начинает медленно разводить полосы сначала при конвергентной, а затем при дивергентной диспаратности . Изображение начинает раздваиваться при значении диспаратности , характеризующей фузионный резерв наблюдателя.

Контрастная чувствительность

Адаптация зрения

Обработка зрительной информации

Феномен зрительных ощущений, не сопровождающихся обработкой зрительной информации, называется феноменом псевдослепоты .

Нарушения зрительного восприятия

Дефекты хрусталика

Самый массовый недостаток - несоответствие оптической силы глаза и его длины, приводящее к ухудшению видимости близких или удалённых предметов.

Дальнозоркость

Дальнозоркостью называется такая аномалия рефракции, при которой лучи света, попадающие в глаз, фокусируются не на сетчатке, а позади неё. В лёгких формах глаз с хорошим запасом аккомодации компенсирует зрительный недостаток с помощью увеличения кривизны хрусталика цилиарной мышцой.

При более сильной дальнозоркости (3 дптр и выше) зрение плохое не только вблизи, но и вдаль, причём глаз не способен скомпенсировать дефект самостоятельно. Дальнозоркость обычно бывает врождённой и не прогрессирует (обычно уменьшается к школьному возрасту).

При дальнозоркости назначают очки для чтения или постоянного ношения. Для очков подбираются собирающие линзы (перемещают фокус вперёд на сетчатку), при использовании которых зрение пациента становится наилучшим.

Несколько отличается от дальнозоркости пресбиопия , или возрастная дальнозоркость. Пресбиопия развивается вследствие утраты хрусталиком эластичности (что является нормальным результатом его развития). Этот процесс начинается ещё в школьном возрасте, но человек обычно замечает ослабление зрения вблизи после 40 лет. (Хотя в 10 лет дети-эмметропы могут читать на расстоянии 7 см, в 20 лет - уже минимум 10 см, а в 30 - 14 см и так далее.) Старческая дальнозоркость развивается постепенно, и к 65-70 годам человек уже полностью теряет способность аккомодировать, развитие пресбиопии завершено.

Близорукость

Близорукость - аномалия рефракции глаза, при которой фокус перемещается вперёд, а на сетчатку попадает уже расфокусированное изображение. При близорукости дальнейшая точка ясного зрения лежит в пределах 5 метров (в норме она лежит в бесконечности). Близорукость бывает ложной (когда из-за перенапряжения цилиарной мышцы происходит её спазм, в результате чего кривизна хрусталика остаётся слишком большой при зрении вдаль) и истинной (когда глазное яблоко увеличивается в передне-задней оси). В лёгких случаях далёкие объекты размыты, в то время как близкие остаются чёткими (дальнейшая точка ясного зрения лежит достаточно далеко от глаз). В случаях высокой близорукости происходит значительное снижение зрения. Начиная приблизительно с −4 дптр, человеку необходимы очки и для дали, и для близкого расстояния, в противном случае рассматриваемый предмет нужно подносить очень близко к глазам. Однако именно ввиду того, что для хорошей резкости изображения близорукий человек подносит предмет близко к глазам, он способен различать более мелкие детали этого предмета, чем человек с нормальным зрением .

В подростковом возрасте близорукость часто прогрессирует (глаза постоянно напрягаются для работы вблизи, из-за чего глаз компенсаторно растёт в длину). Прогрессия близорукости иногда принимает злокачественную форму, при которой зрение падает на 2-3 диоптрии в год, наблюдается растяжение склеры, происходят дистрофические изменения сетчатки. В тяжёлых случаях возникает опасность отслойки перерастянутой сетчатки при физической нагрузке или внезапном ударе. Остановка прогрессии близорукости обычно наступает к 25-30 годам, когда перестаёт расти организм. При стремительной прогрессии зрение к тому времени падает до −25 диоптрий и ниже, очень сильно калеча глаза и резко нарушая качество зрения вдаль и вблизи (все, что человек видит, - это мутные очертания без какого-либо детализированного зрения), причём такие отклонения очень тяжело поддаются полноценному исправлению оптикой: толстые очковые стёкла создают сильные искажения и уменьшают предметы визуально, отчего человек не видит достаточно хорошо даже в очках. В таких случаях лучшего эффекта можно добиться с помощью контактной коррекции.

Несмотря на то, что вопросу остановки прогрессирования близорукости посвящены сотни научно-медицинских работ, до сих пор нет доказательств эффективности ни одного метода лечения прогрессирующей близорукости, включая операции (склеропластика). Есть доказательства небольшого, но статистически значимого уменьшения темпов роста близорукости у детей при применении глазных капель атропина и глазного геля пирензипина [ ] .

При близорукости часто прибегают к лазерной коррекции зрения (воздействие на роговицу с помощью лазерного луча с целью уменьшения её кривизны). Этот метод коррекции не до конца безопасный, но в большинстве случаев удаётся добиться значительного улучшения зрения после операции.

Дефекты близорукости и дальнозоркости могут быть преодолены с помощью очков , контактных линз или восстановительных курсов гимнастики.

Астигматизм

Астигматизм - дефект оптики глаза, вызванный неправильной формой роговицы и (или) хрусталика. У всех людей формы роговицы и хрусталика отличаются от идеального тела вращения (то есть все люди имеют астигматизм той или иной степени). В тяжёлых случаях вытягивание по одной из осей может быть очень сильным, кроме того, роговица может иметь дефекты кривизны, вызванные другими причинами (ранениями, перенесёнными инфекционными заболеваниями и т. д.). При астигматизме лучи света преломляются с разной силой в разных меридианах, в результате чего изображение получается искривлённым и местами нечётким. В тяжёлых случаях искажения настолько сильны, что значительно снижают качество зрения.

Дефекты сетчатки

Дальтонизм

Если в сетчатке глаза выпадает или ослаблено восприятие одного из трёх основных цветов , то человек не воспринимает какой-то цвет. Есть «цветнослепые» на красный, зелёный и сине-фиолетовый цвет. Редко встречается парная, или даже полная цветовая слепота. Чаще встречаются люди, которые не могут отличить красный цвет от зелёного. Такой недостаток зрения был назван дальтонизмом - по имени английского учёного Д. Дальтона , который сам страдал таким расстройством цветного зрения и впервые описал его.

Дальтоников не допускают к работам, связанным с вождением транспорта на дорогах общего пользования. Очень важно хорошее цветоощущение для моряков, лётчиков, химиков, геологов-минералогов , художников, поэтому для некоторых профессий цветовое зрение проверяют с помощью специальных таблиц.

Скотома

Абсолютная скотома (англ. absolute scotomata ) - участок, в котором зрение отсутствует. Относительная скотома (англ. relative scotoma ) - участок, в котором зрение значительно снижено.

Предположить наличие скотомы можно самостоятельно, проведя исследование с помощью теста Амслера.

Прочие дефекты

Дневная слепота - резкое снижение зрения в условиях избыточной освещённости, недостаточная адаптация к яркому свету. Типичными причинами дневной слепоты являются колбочковая дегенерация , ахроматопсия , а также приём противосудоржного препарата триметадиона .
Никталопия - расстройство, при котором затрудняется или пропадает способность видеть в условиях низкой освещённости. Причиной никталопии являются авитаминоз или гиповитаминоз , а также и . Симптоматическая никталопия наблюдается при заболеваниях

Глаз состоит из глазного яблока диаметром 22-24 мм, покрытого непрозрачной оболочкой, склерой, а спереди — прозрачной роговицей (или роговой оболочкой ). Склера и роговица защищают глаз и служат для крепления глазо-двигательных мышц.

Радужная оболочка — тонкая сосудистая пластинка, ограничивающая проходящий пучок лучей. Свет проникает в глаз через зрачок. В зависимости от освещения диаметр зрачка может изменяться от 1 до 8 мм.

Хрусталик представляет собой эластичную линзу, которая крепится на мышцах ресничного тела. Ресничное тело обеспечивает изменение формы хрусталика. Хрусталик разделяет внутреннюю поверхность глаза на переднюю камеру, заполненную водянистой влагой, и заднюю камеру, заполненную стекловидным телом.

Внутренняя поверхность задней камеры покрыта светочувствительным слоем — сетчаткой. От сетчатки световой сигнал передается в мозг по зрительному нерву. Между сетчаткой и склерой находится сосудистая оболочка, состоящая из сети кровеносных сосудов, питающих глаз.

На сетчатке имеется желтое пятно — участок наиболее ясного видения. Линия, проходящая через центр желтого пятна и центр хрусталика, называется зрительной осью. Она отклонена от оптической оси глаза вверх на угол около 5 градусов. Диаметр желтого пятна — около 1 мм, а соответствующее ему поле зрения глаза — 6-8 градусов.

Сетчатка покрыта светочувствительными элементами: палочками и колбочками. Палочки более чувствительны к свету, но не различают цветов и служат для сумеречного зрения. Колбочки чувствительны к цветам, но менее чувствительны к свету и поэтому служат для дневного зрения. В области желтого пятна преобладают колбочки, а палочек мало; к периферии сетчатки, наоборот, число колбочек быстро уменьшается, и остаются только палочки.

В середине желтого пятна находится центральная ямка. Дно ямки выстлано только колбочками. Диаметр центральной ямки — 0,4 мм, поле зрения — 1 градус.

В желтом пятне к большинству колбочек подходят отдельные волокна зрительного нерва. Вне желтого пятна одно волокно зрительного нерва обслуживает группу колбочек или палочек. Поэтому в области ямки и желтого пятна глаз может различать тонкие детали, а изображение, попадающее на остальные места сетчатки, становится менее четким. Периферическая часть сетчатки служит в основном для ориентирования в пространстве.

В палочках находится пигмент родопсин, собирающийся в них в темноте и выцветающий на свету. Восприятие света палочками обусловлено химическими реакциями под действием света на родопсин. Колбочки реагируют на свет за счет реакции йодопсина.

Кроме родопсина и йодопсина на задней поверхности сетчатки имеется пигмент черного цвета. При свете этот пигмент проникает в слои сетчатки и, поглощая значительную часть световой энергии, защищает палочки и колбочки от сильного светового воздействия.

На месте ствола зрительного нерва располагается слепое пятно. Этот участок сетчатки не чувствителен к свету. Диаметр слепого пятна — 1,88 мм, что соответствует полю зрения 6 градусов. Это значит, что человек с расстояния 1 м может не увидеть предмета диаметром 10 см, если его изображение проектируется на слепое пятно.

Оптическая система глаза состоит из роговицы, водянистой влаги, хрусталика и стекловидного тела. Преломление света в глазе происходит, главным образом, на роговице и поверхностях хрусталика.

Свет от наблюдаемого предмета проходит через оптическую систему глаза и фокусируется на сетчатке, образуя на ней обратное и уменьшенное изображение (мозг «переворачивает» обратное изображение, и оно воспринимается как прямое).

Показатель преломления стекловидного тела больше единицы, поэтому фокусные расстояния глаза во внешнем пространстве (переднее фокусное расстояние) и внутри глаза (заднее фокусное расстояние) неодинаковы.

Оптическая сила глаза (в диоптриях) вычисляется как обратное заднее фокусное расстояние глаза, выраженное в метрах. Оптическая сила глаза зависит от того, находится ли он в состоянии покоя (58 диоптрий для нормального глаза) или в состоянии наибольшей аккомодации (70 диоптрий).

Аккомодация — это способность глаза четко различать предметы, находящиеся на разных расстояниях. Аккомодация происходит за счет изменения кривизны хрусталика при натяжении или расслаблении мышц ресничного тела. Когда ресничное тело натянуто, хрусталик растягивается, и его радиусы кривизны увеличиваются. При уменьшении натяжения мышцы кривизна хрусталика увеличивается под действием упругих сил.

В свободном, ненапряженном состоянии нормального глаза на сетчатке получаются ясные изображения бесконечно удаленных предметов, а при наибольшей аккомодации видны самые близкие предметы.

Положение предмета, при котором создается резкое изображение на сетчатке для ненапряженного глаза, называют дальней точкой глаза.

Положение предмета, при котором создается резкое изображение на сетчатке при наибольшем возможном напряжении глаза, называют ближней точкой глаза.

При аккомодации глаза на бесконечность задний фокус совпадает с сетчаткой. При наибольшем напряжении на сетчатке получается изображение предмета, находящегося на расстоянии около 9 см.

Разность обратных величин расстояний между ближней и дальней точкой называют диапазоном аккомодации глаза (измеряется в диоптриях).

С возрастом способность глаза к аккомодации уменьшается. В возрасте 20 лет для среднего глаза ближняя точка находится на расстоянии около 10 см (диапазон аккомодации 10 диоптрий), в 50 лет ближняя точка располагается на расстоянии уже около 40 см (диапазон аккомодации 2,5 диоптрии), а к 60 годам уходит на бесконечность, то есть аккомодация прекращается. Это явление называется возрастной дальнозоркостью или пресбиопией.

Расстояние наилучшего зрения — это расстояние, на котором нормальный глаз испытывает наименьшее напряжение при рассматривании деталей предмета. При нормальном зрении оно составляет в среднем 25-30 см.

Приспособление глаза к изменившимся условиям освещенности называется адаптацией. Адаптация происходит за счет изменения диаметра отверстия зрачка, перемещения черного пигмента в слоях сетчатки и различной реакцией на свет палочек и колбочек. Сокращение зрачка происходит за 5 секунд, а его полное расширение — за 5 минут.

Темновая адаптация происходит при переходе от больших яркостей к малым. При ярком свете работают колбочки, палочки же «ослеплены», родопсин выцвел, черный пигмент проник в сетчатку, заслоняя колбочки от света. При резком снижении яркости отверстие зрачка раскрывается, пропуская больший световой поток. Затем из сетчатки уходит черный пигмент, родопсин восстанавливается, и когда его становится достаточно, начинают функционировать палочки. Так как колбочки не чувствительны к слабым яркостям, то сначала глаз ничего не различает. Чувствительность глаза достигает максимального значения через 50-60 минут пребывания в темноте.

Световая адаптация — это процесс приспособления глаза при переходе от малых яркостей к большим. Сначала палочки сильно раздражены, «ослеплены» из-за быстрого разложения родопсина. Колбочки, не защищенные еще зернами черного пигмента, также раздражены слишком сильно. Через 8-10 минут чувство ослепления прекращается, и глаз снова видит.

Поле зрения глаза достаточно широкое (125 градусов по вертикали и 150 градусов по горизонтали), но для ясного различения используется только его малая часть. Поле наиболее совершенного зрения (соответствующее центральной ямке) — около 1-1,5°, удовлетворительного (в области всего желтого пятна) — около 8° по горизонтали и 6° по вертикали. Вся остальная часть поля зрения служит для грубого ориентирования в пространстве. Для обозрения окружающего пространства глазу приходится совершать непрерывное вращательное движение в своей орбите в пределах 45-50°. Это вращение приводит изображения различных предметов на центральную ямку и дает возможность рассмотреть их детально. Движения глаза совершаются без участия сознания и, как правило, не замечаются человеком.

Угловой предел разрешения глаза — это минимальный угол, при котором глаз наблюдает раздельно две светящиеся точки. Угловой предел разрешения глаза составляет около 1 минуты и зависит от контраста предметов, освещенности, диаметра зрачка и длины волны света. Кроме того, предел разрешения увеличивается при удалении изображения от центральной ямки и при наличии дефектов зрения.

Дефекты зрения и их коррекция

При нормальном зрении дальняя точка глаза бесконечно удалена. Это означает, что фокусное расстояние расслабленного глаза равно длине оси глаза, и изображение попадает точно на сетчатку в области центральной ямки.

Такой глаз хорошо различает предметы вдали, а при достаточной аккомодации — и вблизи.

Близорукость

При близорукости лучи от бесконечно удаленного предмета фокусируются перед сетчаткой, поэтому на сетчатке формируется размытое изображение.

Чаще всего это происходит из-за удлинения (деформации) глазного яблока. Реже близорукость возникает при нормальной длине глаза (около 24 мм) из-за слишком большой оптической силы оптической системы глаза (более 60 диоптрий).

В обоих случаях изображение от удаленных предметов находится внутри глаза, а не на сетчатке. На сетчатку попадает только фокус от близко расположенных к глазу предметов, то есть дальняя точка глаза находится на конечном расстоянии перед ним.

Дальняя точка глаза

Близорукость корректируется при помощи отрицательных линз, которые строят изображение бесконечно удаленной точки в дальней точке глаза.

Дальняя точка глаза

Близорукость чаще всего появляется в детском и подростковом возрасте, причем по мере роста глазного яблока в длину близорукость увеличивается. Истинной близорукости, как правило, предшествует так называемая ложная близорукость — следствие спазма аккомодации. В этом случае можно восстановить нормальное зрение при помощи средств, расширяющих зрачок и снимающих напряжение ресничной мышцы.

Дальнозоркость

При дальнозоркости лучи от бесконечно удаленного предмета фокусируются за сетчаткой.

Дальнозоркость вызывается слабой оптической силой глаза для данной длины глазного яблока: либо короткий глаз при нормальной оптической силе, либо малая оптическая сила глаза при нормальной длине.

Чтобы сфокусировать изображение на сетчатке, приходится все время напрягать мышцы ресничного тела. Чем ближе предметы к глазу, тем все дальше за сетчатку уходит их изображение и тем больше требуется усилий мышц глаза.

Дальняя точка дальнозоркого глаза находится за сетчаткой, т. е. в расслабленном состоянии он может четко увидеть лишь предмет, который находится позади него.

Дальняя точка глаза

Конечно, поместить предмет за глаз нельзя, но можно спроецировать туда его изображение при помощи положительных линз.

Дальняя точка глаза

При небольшой дальнозоркости зрение вдаль и вблизи хорошее, но могут быть жалобы на быструю утомляемость и головную боль при работе. При средней степени дальнозоркости зрение вдаль остается хорошим, а вблизи затруднено. При высокой дальнозоркости плохим становится зрение и вдаль, и вблизи, так как исчерпаны все возможности глаза фокусировать на сетчатке изображение даже далеко расположенных предметов.

У новорожденного глаз немного сдавлен в горизонтальном направлении, поэтому у глаза есть небольшая дальнозоркость, которая проходит по мере роста глазного яблока.

Аметропия

Аметропия (близорукость или дальнозоркость) глаза выражается в диоптриях как величина, обратная расстоянию от поверхности глаза до дальней точки, выраженной в метрах.

Оптическая сила линзы, необходимая для коррекции близорукости или дальнозоркости, зависит от расстояния от очков до глаза. Контактные линзы располагаются вплотную к глазу, поэтому их оптическая сила равна аметропии.

Например, если при близорукости дальняя точка находится перед глазом на расстоянии 50 см, то для ее исправления нужны контактные линзы с оптической силой в −2 диоптрии.

Слабая степень аметропии считается до 3 диоптрий, средняя — от 3 до 6 диоптрий и высокая степень — выше 6 диоптрий.

Астигматизм

При астигматизме фокусные расстояния глаза различны в разных сечениях, проходящих через его оптическую ось. При астигматизме в одном глазу сочетаются эффекты близорукости, дальнозоркости и нормального зрения. Например, глаз может быть близоруким в горизонтальном сечении и дальнозорким в вертикальном сечении. Тогда на бесконечности он не сможет видеть ясно горизонтальных линий, а вертикальные будет четко различать. На близком расстоянии, наоборот, такой глаз хорошо видит вертикальные линии, а горизонтальные будут расплывчатыми.

Причина астигматизма либо в неправильной форме роговицы, либо в отклонении хрусталика от оптической оси глаза. Астигматизм чаще всего является врожденным, но может стать следствием операции или глазной травмы. Кроме дефектов зрительного восприятия, астигматизм обычно сопровождается быстрой утомляемостью глаз и головными болями. Астигматизм корректируется при помощи цилиндрических (собирательных или рассеивающих) линз в сочетании со сферическими линзами.