Optická soustava oka a lom světla (refrakce). Proč tak dobře vidíme vzdálené předměty? Formulujte sled světla procházejícího okem

, čočka a sklivec. Jejich kombinace se nazývá dioptrický aparát. Za normálních podmínek se světelné paprsky lámou (ohýbají) od zrakového cíle rohovkou a čočkou, takže paprsky jsou zaostřeny na sítnici. Síla lomu rohovky (hlavního refrakčního prvku oka) je 43 dioptrií. Konvexnost čočky se může lišit a její lomivost se pohybuje mezi 13 a 26 dioptriemi. Díky tomu čočka poskytuje akomodaci oční bulvy předmětům umístěným na blízko nebo na dálku. Když například světelné paprsky ze vzdáleného předmětu proniknou do normálního oka (s uvolněným ciliárním svalem), cíl se objeví zaostřený na sítnici. Pokud je oko nasměrováno k blízkému předmětu, zaostří za sítnici (to znamená, že se obraz na ní rozmaže), dokud nedojde k akomodaci. Ciliární sval se stahuje, čímž se oslabuje napětí vláken pletence; Zakřivení čočky se zvětšuje a v důsledku toho je obraz zaostřen na sítnici.

Rohovka a čočka dohromady tvoří konvexní čočku. Paprsky světla z předmětu procházejí uzlovým bodem čočky a vytvářejí na sítnici převrácený obraz jako ve fotoaparátu. Sítnici lze přirovnat k fotografickému filmu v tom, že oba zaznamenávají vizuální obrazy. Sítnice je však mnohem složitější. Zpracovává nepřetržitou sekvenci obrazů a také posílá do mozku zprávy o pohybech vizuálních objektů, hrozivých znameních, periodických změnách světla a tmy a další vizuální data o vnějším prostředí.

Přestože optická osa lidského oka prochází uzlovým bodem čočky a bodem sítnice mezi foveou a terčem zrakového nervu (obr. 35.2), okulomotorický systém orientuje oční bulvu do oblasti předmětu zvané fixace. směřovat. Z tohoto bodu prochází paprsek světla uzlovým bodem a je zaměřen do centrální fovey; probíhá tedy podél vizuální osy. Paprsky z ostatních částí objektu jsou zaostřeny v oblasti sítnice kolem centrální fovey (obr. 35.5).

Zaostření paprsků na sítnici závisí nejen na čočce, ale také na duhovce. Clona funguje jako clona fotoaparátu a reguluje nejen množství světla vstupujícího do oka, ale co je důležitější, hloubku zorného pole a sférickou aberaci čočky. Se zmenšujícím se průměrem zornice se zvětšuje hloubka zorného pole a světelné paprsky směřují přes centrální část zornice, kde je sférická aberace minimální. Ke změnám průměru zornice dochází automaticky (tj. reflexně), když se oko přizpůsobuje (akomoduje) pro zkoumání blízkých předmětů. Proto při čtení nebo jiných očních činnostech zahrnujících rozlišování malých předmětů je kvalita obrazu zlepšena optickým systémem oka.

Dalším faktorem, který ovlivňuje kvalitu obrazu, je rozptyl světla. Je minimalizováno omezením světelného paprsku, stejně jako jeho absorpcí pigmentem cévnatky a pigmentovou vrstvou sítnice. V tomto ohledu oko opět připomíná fotoaparát. Tam je rozptylu světla zabráněno i omezením svazku paprsků a jeho absorpcí černou barvou pokrývající vnitřní povrch komory.

Zaostření obrazu je narušeno, pokud velikost zornice neodpovídá lomivosti dioptrie. Při myopii (krátkozrakosti) se obrazy vzdálených předmětů zaostřují před sítnici, aniž by ji dosáhly (obr. 35.6). Vada se koriguje pomocí konkávních čoček. Naopak u hypermetropie (dalekozrakost) jsou obrazy vzdálených předmětů zaostřeny za sítnicí. K odstranění problému jsou potřeba konvexní čočky (obr. 35.6). Pravda, obraz lze dočasně zaostřit kvůli akomodaci, ale to způsobuje únavu ciliárních svalů a únavu očí. Při astigmatismu dochází k asymetrii mezi poloměry zakřivení povrchů rohovky nebo čočky (a někdy i sítnice) v různých rovinách. Pro korekci se používají čočky se speciálně zvolenými poloměry zakřivení.

Elasticita čočky se s věkem postupně snižuje. Účinnost jeho akomodace se snižuje při pozorování blízkých předmětů (presbyopie). V mladém věku se lomivost čočky může měnit v širokém rozsahu, až 14 dioptrií. Ve věku 40 let je tento rozsah poloviční a po 50 letech - na 2 dioptrie a méně. Presbyopie se koriguje konvexními čočkami.

Lidské oko je pozoruhodným úspěchem evoluce a vynikajícím optickým nástrojem. Práh citlivosti oka se blíží teoretickému limitu v důsledku kvantových vlastností světla, zejména difrakce světla. Rozsah intenzit vnímaných okem je, ohnisko se může rychle pohybovat z velmi krátké vzdálenosti do nekonečna.
Oko je čočkový systém, který tvoří převrácený skutečný obraz na světlocitlivém povrchu. Oční bulva je přibližně kulového tvaru o průměru asi 2,3 cm. Jeho vnější obal je téměř vláknitá neprůhledná vrstva tzv sklera. Světlo vstupuje do oka rohovkou, což je průhledná membrána na vnějším povrchu oční bulvy. Uprostřed rohovky je barevný prstenec - duhovka (iris) s žák uprostřed. Fungují jako clona, ​​která reguluje množství světla vstupujícího do oka.
Objektiv je čočka sestávající z vláknitého průhledného materiálu. Jeho tvar a tím i ohniskovou vzdálenost lze měnit pomocí ciliární svaly oční bulva. Prostor mezi rohovkou a čočkou je vyplněn vodnatou tekutinou a je tzv přední kamera. Za čočkou je čirá rosolovitá hmota tzv sklovitý.
Vnitřní povrch oční bulvy je pokryt sítnice, který obsahuje četné nervové buňky - zrakové receptory: tyčinky a kužely, které reagují na vizuální stimulaci generováním biopotenciálů. Nejcitlivější oblast sítnice je žlutá skvrna, která obsahuje největší počet zrakových receptorů. Centrální část sítnice obsahuje pouze hustě obalené čípky. Oko se otáčí, aby zkoumalo studovaný objekt.

Rýže. 1. Lidské oko

Lom v oku

Oko je optický ekvivalent běžného fotografického fotoaparátu. Má čočkový systém, aperturní systém (zornici) a sítnici, na kterou je zachycen obraz.

Čočkový systém oka je tvořen čtyřmi refrakčními médii: rohovkou, vodnou komorou, čočkou a skleněným tělem. Jejich indexy lomu se výrazně neliší. Jsou 1,38 pro rohovku, 1,33 pro vodnou komoru, 1,40 pro čočku a 1,34 pro sklivec (obr. 2).

Rýže. 2. Oko jako systém refrakčních médií (čísla jsou indexy lomu)

Světlo se láme v těchto čtyřech lomivých plochách: 1) mezi vzduchem a přední plochou rohovky; 2) mezi zadním povrchem rohovky a vodní komorou; 3) mezi vodní komorou a předním povrchem čočky; 4) mezi zadní plochou čočky a sklivcem.
K nejsilnějšímu lomu dochází na přední ploše rohovky. Rohovka má malý poloměr zakřivení a index lomu rohovky se nejvíce liší od indexu lomu vzduchu.
Síla lomu čočky je menší než u rohovky. Tvoří asi jednu třetinu celkové refrakční síly systémů čoček oka. Důvodem tohoto rozdílu je, že tekutiny obklopující čočku mají indexy lomu, které se významně neliší od indexu lomu čočky. Pokud je čočka vyjmuta z oka obklopená vzduchem, má index lomu téměř šestkrát větší než v oku.

Objektiv plní velmi důležitou funkci. Jeho zakřivení lze měnit, což zajišťuje jemné zaostření na předměty umístěné v různých vzdálenostech od oka.

Zmenšené oko

Zmenšené oko je zjednodušený model skutečného oka. Schematicky představuje optický systém normálního lidského oka. Zmenšené oko je reprezentováno jedinou čočkou (jedno refrakční médium). V redukovaném oku jsou všechny lomivé povrchy skutečného oka algebraicky sečteny, aby vytvořily jeden lomivý povrch.
Zmenšené oko umožňuje jednoduché výpočty. Celková lomivost média je téměř 59 dioptrií, když je čočka přizpůsobena pro vidění vzdálených objektů. Centrální bod zmenšeného oka leží 17 milimetrů před sítnicí. Paprsek z jakéhokoli bodu na předmětu vstupuje do redukovaného oka a prochází centrálním bodem bez lomu. Stejně jako skleněná čočka vytváří obraz na kousku papíru, čočkový systém oka tvoří obraz na sítnici. Toto je zmenšený, skutečný, převrácený obraz předmětu. Mozek tvoří vnímání předmětu ve vzpřímené poloze a ve skutečné velikosti.

Ubytování

Pro jasné vidění předmětu je nutné, aby se po lomu paprsků vytvořil na sítnici obraz. Změna lomivé síly oka na zaostření blízkých a vzdálených předmětů se nazývá ubytování.
Nejvzdálenější bod, na který oko zaostřuje, se nazývá nejvzdálenější bod vize - nekonečno. V tomto případě jsou paralelní paprsky vstupující do oka zaostřeny na sítnici.
Objekt je detailně viditelný, když je umístěn co nejblíže oku. Minimální vzdálenost jasného vidění – asi 7 cm s normálním viděním. V tomto případě je akomodační aparát v nejvíce napjatém stavu.
Bod ve vzdálenosti 25 cm, volal tečka nejlepší vize, protože v tomto případě jsou všechny detaily daného předmětu viditelné bez maximálního namáhání akomodačního aparátu, v důsledku čehož se oko nemusí po dlouhou dobu unavit.
Pokud je oko zaostřeno na objekt v blízkém bodě, musí upravit svou ohniskovou vzdálenost a zvýšit svou lomivost. K tomuto procesu dochází prostřednictvím změn tvaru čočky. Když je předmět přiblížen k oku, tvar čočky se změní ze středně vypouklého tvaru čočky na konvexní tvar čočky.
Čočku tvoří vláknitá rosolovitá hmota. Je obklopena silnou ohebnou kapslí a má speciální vazy probíhající od okraje čočky k vnějšímu povrchu oční bulvy. Tyto vazy jsou neustále napjaté. Mění se tvar čočky ciliárního svalu. Kontrakce tohoto svalu snižuje napětí pouzdra čočky, stává se konvexnější a díky přirozené elasticitě pouzdra získává kulovitý tvar. Naopak, když je ciliární sval zcela uvolněný, je refrakční síla čočky nejslabší. Na druhou stranu, když je ciliární sval ve svém maximálním stahu, refrakční síla čočky se stává největší. Tento proces je řízen centrálním nervovým systémem.

Rýže. 3. Akomodace v normálním oku

Presbyopie

Síla lomu čočky se u dětí může zvýšit z 20 dioptrií na 34 dioptrií. Průměrná akomodace je 14 dioptrií. Výsledkem je, že celková refrakční síla oka je téměř 59 dioptrií při akomodaci oka pro vidění na dálku a 73 dioptrií při maximální akomodaci.
Jak člověk stárne, čočka se stává silnější a méně elastickou. V důsledku toho se schopnost čočky měnit svůj tvar s věkem snižuje. Síla akomodace klesá ze 14 dioptrií u dítěte na méně než 2 dioptrie ve věku 45 až 50 let a stává se 0 ve věku 70 let. Objektiv se proto téměř nevejde. Tomuto narušení akomodace se říká stařecká dalekozrakost. Oči jsou vždy zaostřeny na konstantní vzdálenost. Nedokážou pojmout vidění na blízko i na dálku. Proto, aby starý člověk jasně viděl na různé vzdálenosti, musí nosit bifokální brýle s horním segmentem zaměřeným na vidění na dálku a spodním segmentem zaměřeným na vidění na blízko.

Refrakční chyby

Emetropie . Předpokládá se, že oko bude normální (emetropické), pokud budou paralelní světelné paprsky ze vzdálených objektů zaostřeny do sítnice, když je ciliární sval zcela uvolněn. Takové oko zřetelně vidí vzdálené předměty, když je ciliární sval uvolněný, tedy bez akomodace. Při zaostřování předmětů na blízkou vzdálenost se ciliární sval v oku stahuje a poskytuje vhodnou míru akomodace.

Rýže. 4. Lom rovnoběžných světelných paprsků v lidském oku.

Hypermetropie (hyperopie). Hypermetropie je také známá jako dalekozrakost. Je to způsobeno buď malou velikostí oční bulvy, nebo slabou refrakční schopností systému čočky oka. Za takových podmínek nejsou paralelní světelné paprsky lámány dostatečně očním čočkovým systémem, aby bylo ohnisko (a tedy obraz) na sítnici. K překonání této anomálie se musí ciliární sval stáhnout, čímž se zvýší optická síla oka. V důsledku toho je dalekozraký člověk schopen zaostřit vzdálené předměty na sítnici pomocí mechanismu akomodace. K vidění bližších objektů není dostatek akomodační síly.
S malou rezervou akomodace dalekozraký člověk často nedokáže oko dostatečně akomodovat, aby zaostřil nejen blízké, ale i vzdálené předměty.
Pro korekci dalekozrakosti je nutné zvýšit refrakční sílu oka. K tomu se používají konvexní čočky, které k síle optického systému oka přidávají lomivost.

Krátkozrakost . Při krátkozrakosti (neboli krátkozrakosti) jsou paralelní světelné paprsky ze vzdálených předmětů soustředěny před sítnici, přestože je ciliární sval zcela uvolněn. K tomu dochází v důsledku příliš dlouhé oční bulvy a také v důsledku příliš vysoké refrakční síly optického systému oka.
Neexistuje žádný mechanismus, kterým by oko mohlo snížit refrakční sílu své čočky méně, než je možné při úplné relaxaci ciliárního svalu. Proces akomodace vede ke zhoršení zraku. V důsledku toho osoba s krátkozrakostí nemůže zaostřit vzdálené předměty na sítnici. Obraz lze zaostřit pouze v případě, že je objekt dostatečně blízko u oka. Proto má osoba s krátkozrakostí omezený rozsah jasného vidění.
Je známo, že paprsky procházející konkávní čočkou se lámou. Pokud je lomivost oka příliš velká, jako u krátkozrakosti, může být někdy neutralizována konkávní čočkou. Pomocí laserové technologie je také možné korigovat nadměrnou konvexitu rohovky.

Astigmatismus . U astigmatického oka není refrakční povrch rohovky sférický, ale elipsoidní. K tomu dochází v důsledku příliš velkého zakřivení rohovky v jedné z jejích rovin. Díky tomu se světelné paprsky procházející rohovkou v jedné rovině nelámou tolik jako paprsky procházející rohovkou v jiné rovině. Neshromažďují se ve společném ohnisku. Astigmatismus nelze kompenzovat okem pomocí akomodace, ale lze jej korigovat pomocí cylindrické čočky, která opraví chybu v jedné z rovin.

Korekce optických anomálií kontaktními čočkami

V poslední době se plastové kontaktní čočky používají ke korekci různých anomálií vidění. Jsou umístěny proti přední ploše rohovky a jsou zajištěny tenkou vrstvou slz, která vyplňuje prostor mezi kontaktní čočkou a rohovkou. Tvrdé kontaktní čočky jsou vyrobeny z tvrdého plastu. Jejich velikosti jsou 1 mm v tloušťce a 1 cm v průměru. Existují také měkké kontaktní čočky.
Kontaktní čočky nahrazují rohovku jako vnější povrch oka a téměř úplně ruší část lomivé síly oka, která se normálně vyskytuje na předním povrchu rohovky. Při používání kontaktních čoček nehraje přední plocha rohovky významnou roli v lomu oka. Přední plocha kontaktní čočky začíná hrát hlavní roli. To je zvláště důležité u jedinců s abnormálně vytvořenými rohovkami.
Další vlastností kontaktních čoček je, že otáčením s okem poskytují širší oblast jasného vidění než běžné brýle. Jsou také pohodlnější pro umělce, sportovce atd.

Zraková ostrost

Schopnost lidského oka jasně vidět jemné detaily je omezená. Normální oko dokáže rozlišit různé bodové zdroje světla umístěné ve vzdálenosti 25 obloukových sekund. To znamená, že když světelné paprsky ze dvou samostatných bodů vstupují do oka pod úhlem větším než 25 sekund mezi nimi, jsou viditelné jako dva body. Nosníky s menší úhlovou vzdáleností nelze rozlišit. To znamená, že člověk s normální zrakovou ostrostí dokáže rozlišit dva světelné body na vzdálenost 10 metrů, pokud jsou od sebe 2 milimetry.

Rýže. 7. Maximální zraková ostrost pro dva bodové světelné zdroje.

Přítomnost tohoto limitu je zajištěna strukturou sítnice. Průměrný průměr receptorů v sítnici je téměř 1,5 mikrometru. Člověk může normálně rozlišit dvě samostatné tečky, pokud je vzdálenost mezi nimi na sítnici 2 mikrometry. Aby tedy bylo možné rozlišit dva malé objekty, musí vybudit dva různé kužely. Mezi nimi bude alespoň 1 nevybuzený kužel.

Vize je kanál, kterým člověk přijímá přibližně 70 % všech dat o světě, který ho obklopuje. A to je možné pouze z toho důvodu, že lidské vidění je jedním z nejsložitějších a nejúžasnějších vizuálních systémů na naší planetě. Kdyby nebylo vize, všichni bychom s největší pravděpodobností prostě žili ve tmě.

Lidské oko má dokonalou strukturu a poskytuje vidění nejen barevně, ale i trojrozměrně a s nejvyšší ostrostí. Má schopnost okamžitě měnit ohnisko na různé vzdálenosti, regulovat objem dopadajícího světla, rozlišovat mezi obrovským množstvím barev a ještě větším počtem odstínů, korigovat sférické a chromatické aberace atd. Oční mozek je propojen se šesti úrovněmi sítnice, ve které data procházejí fází komprese ještě předtím, než jsou informace odeslány do mozku.

Jak ale naše vize funguje? Jak transformujeme barvu odraženou od objektů na obraz vylepšením barvy? Pokud se nad tím zamyslíte vážně, můžete dojít k závěru, že struktura lidského zrakového systému je „promyšlená“ do nejmenších detailů přírodou, která jej vytvořila. Pokud raději věříte, že za stvoření člověka je odpovědný Stvořitel nebo nějaká Vyšší síla, pak jim můžete tuto zásluhu připsat. Ale nerozumíme, ale pokračujme v mluvení o struktuře vidění.

Obrovské množství detailů

Strukturu oka a jeho fyziologii lze upřímně nazvat skutečně ideální. Přemýšlejte sami: obě oči se nacházejí v kostěných jamkách lebečních, které je chrání před nejrůznějším poškozením, ale vystupují z nich tak, aby bylo zajištěno co nejširší horizontální vidění.

Vzdálenost očí od sebe poskytuje prostorovou hloubku. A samotné oční bulvy, jak je jistě známo, mají kulový tvar, díky kterému se mohou otáčet ve čtyřech směrech: doleva, doprava, nahoru a dolů. Ale každý z nás to všechno považuje za samozřejmost – jen málokdo si představí, co by se stalo, kdyby naše oči byly čtvercové nebo trojúhelníkové nebo jejich pohyb byl chaotický – to by činilo vidění omezené, chaotické a neúčinné.

Struktura oka je tedy extrémně složitá, ale právě to umožňuje práci asi čtyř desítek jeho různých součástí. A i kdyby alespoň jeden z těchto prvků chyběl, proces vidění by se přestal provádět tak, jak by se měl provádět.

Chcete-li vidět, jak složité je oko, zveme vás, abyste věnovali pozornost níže uvedenému obrázku.

Promluvme si o tom, jak je proces zrakového vnímání realizován v praxi, jaké prvky zrakového systému se na tom podílejí a za co je každý z nich zodpovědný.

Průchod světla

Když se světlo přiblíží k oku, světelné paprsky se srazí s rohovkou (jinak známou jako rohovka). Průhlednost rohovky umožňuje průchod světla do vnitřního povrchu oka. Transparentnost je mimochodem nejdůležitější vlastností rohovky a zůstává průhledná, protože speciální protein, který obsahuje, inhibuje vývoj krevních cév - proces, který se vyskytuje téměř v každé tkáni lidského těla. Pokud by rohovka nebyla průhledná, zbývající složky zrakového systému by neměly žádný význam.

Rohovka mimo jiné zabraňuje vnikání nečistot, prachu a jakýchkoli chemických prvků do vnitřních očních dutin. A zakřivení rohovky jí umožňuje lámat světlo a pomáhat čočce zaostřit světelné paprsky na sítnici.

Poté, co světlo prošlo rohovkou, prochází malým otvorem umístěným uprostřed duhovky. Duhovka je kulatá clona, ​​která se nachází před čočkou těsně za rohovkou. Duhovka je také prvkem, který dává oku barvu, a barva závisí na převládajícím pigmentu v duhovce. Centrální otvor v duhovce je zornička známá každému z nás. Velikost tohoto otvoru lze změnit pro ovládání množství světla vstupujícího do oka.

Velikost zornice bude měněna přímo duhovkou, a to díky její jedinečné struktuře, protože se skládá ze dvou různých typů svalové tkáně (i zde jsou svaly!). První sval je kruhový kompresor – je umístěn v duhovce kruhovým způsobem. Když je světlo jasné, stahuje se, v důsledku čehož se zornice stahuje, jako by ji sval táhl dovnitř. Druhým svalem je sval extenzní - je uložen radiálně, tzn. podél poloměru duhovky, což lze přirovnat k paprskům kola. Při tmavém osvětlení se tento druhý sval stahuje a duhovka otevírá zornici.

Mnozí stále pociťují určité potíže, když se snaží vysvětlit, jak dochází k formování výše uvedených prvků lidského zrakového systému, protože v jakékoli jiné meziformě, tzn. v jakékoli evoluční fázi by prostě nemohly fungovat, ale člověk vidí od samého počátku své existence. Tajemství…

Se zaměřením

Vynecháním výše uvedených stupňů začne světlo procházet čočkou umístěnou za duhovkou. Čočka je optický člen ve tvaru konvexní podlouhlé koule. Čočka je naprosto hladká a průhledná, nejsou v ní žádné cévy a sama je umístěna v elastickém vaku.

Při průchodu čočkou se světlo láme a poté je zaostřeno na foveu sítnice - nejcitlivější místo obsahující maximální počet fotoreceptorů.

Je důležité poznamenat, že jedinečná struktura a složení poskytuje rohovce a čočce vysokou refrakční sílu, která zaručuje krátkou ohniskovou vzdálenost. A jak je úžasné, že se tak složitý systém vejde jen do jedné oční bulvy (jen si pomyslete, jak by člověk mohl vypadat, kdyby byl například k zaostření světelných paprsků vycházejících z předmětů zapotřebí metr!).

Neméně zajímavý je fakt, že kombinovaná refrakční síla těchto dvou prvků (rohovky a čočky) je ve výborné korelaci s oční bulvou, a to lze s klidem nazvat dalším důkazem, že zrakový systém je vytvořen prostě nepřekonatelný, protože proces zaostřování je příliš složitý na to, abychom o něm mluvili jako o něčem, co se stalo pouze prostřednictvím postupných mutací – evolučních fází.

Pokud mluvíme o objektech umístěných v blízkosti oka (zpravidla se vzdálenost menší než 6 metrů považuje za blízkou), pak je vše ještě zvědavější, protože v této situaci se lom světelných paprsků ukáže být ještě silnější. . To je zajištěno zvýšením zakřivení čočky. Čočka je spojena přes ciliární pásy s ciliárním svalem, který, když se stáhne, umožňuje čočce získat konvexnější tvar, čímž se zvyšuje její lomivost.

A zde opět nemůžeme nezmínit složitou stavbu čočky: skládá se z mnoha vláken, která se skládají z buněk navzájem spojených, a tenkých pásků ji spojují s řasnatým tělesem. Zaostřování se provádí pod kontrolou mozku extrémně rychle a zcela „automaticky“ - je nemožné, aby člověk provedl takový proces vědomě.

Význam "kamerového filmu"

Výsledkem zaostření je zaostření obrazu na sítnici, což je vícevrstvá tkáň citlivá na světlo pokrývající zadní část oční bulvy. Sítnice obsahuje přibližně 137 000 000 fotoreceptorů (pro srovnání můžeme uvést moderní digitální fotoaparáty, které takových senzorických prvků nemají více než 10 000 000). Takový obrovský počet fotoreceptorů je způsoben tím, že jsou umístěny extrémně hustě - přibližně 400 000 na 1 mm².

Nebylo by od věci zde citovat slova mikrobiologa Alana L. Gillena, který ve své knize „The Body by Design“ hovoří o sítnici oka jako o mistrovském díle inženýrského designu. Věří, že sítnice je nejúžasnější prvek oka, srovnatelný s fotografickým filmem. Sítnice citlivá na světlo, která se nachází na zadní straně oční bulvy, je mnohem tenčí než celofán (jeho tloušťka není větší než 0,2 mm) a mnohem citlivější než jakýkoli fotografický film vyrobený člověkem. Buňky této unikátní vrstvy jsou schopny zpracovat až 10 miliard fotonů, zatímco nejcitlivější kamera dokáže zpracovat jen několik tisíc. Ale ještě úžasnější je, že lidské oko dokáže detekovat několik fotonů i ve tmě.

Celkem se sítnice skládá z 10 vrstev fotoreceptorových buněk, z nichž 6 vrstev jsou vrstvy světlocitlivých buněk. 2 typy fotoreceptorů mají zvláštní tvar, proto se jim říká čípky a tyčinky. Tyčinky jsou extrémně citlivé na světlo a poskytují oku černobílé vnímání a noční vidění. Kužele zase nejsou tak citlivé na světlo, ale jsou schopny rozlišovat barvy - optimální provoz kuželů je zaznamenán ve dne.

Světelné paprsky se díky práci fotoreceptorů přeměňují na komplexy elektrických impulsů a posílají do mozku neuvěřitelně vysokou rychlostí a tyto impulsy samy putují přes milion nervových vláken ve zlomku vteřiny.

Komunikace fotoreceptorových buněk v sítnici je velmi složitá. Čípky a tyčinky nejsou přímo spojeny s mozkem. Po obdržení signálu jej přesměrují na bipolární buňky a signály, které již zpracovaly, přesměrují na gangliové buňky, více než milion axonů (neuritů, podél kterých se přenášejí nervové impulsy), které tvoří jediný optický nerv, přes který vstupují data. mozek.

Dvě vrstvy interneuronů před odesláním vizuálních dat do mozku usnadňují paralelní zpracování těchto informací šesti vrstvami vnímání umístěnými v sítnici. To je nezbytné, aby byly obrázky rozpoznány co nejrychleji.

Vnímání mozku

Poté, co zpracovaná vizuální informace vstoupí do mozku, začne je třídit, zpracovávat a analyzovat a také z jednotlivých dat tvoří ucelený obraz. Samozřejmě je toho o fungování lidského mozku ještě hodně neznámého, ale i to, co může dnešní vědecký svět poskytnout, stačí k úžasu.

Pomocí dvou očí se vytvářejí dva „obrazy“ světa, který člověka obklopuje – jeden pro každou sítnici. Oba „obrazy“ se přenášejí do mozku a ve skutečnosti člověk vidí dva obrazy současně. Ale jak?

Pointa je však taková: bod sítnice jednoho oka přesně odpovídá bodu sítnice druhého oka, a to naznačuje, že oba obrazy, které vstupují do mozku, se mohou navzájem překrývat a být spojeny dohromady, aby se získal jediný obraz. Informace přijaté fotoreceptory v každém oku se sbíhají ve zrakové kůře, kde se objeví jeden obraz.

Vzhledem k tomu, že obě oči mohou mít různé projekce, mohou být pozorovány nějaké nesrovnalosti, ale mozek obrazy porovnává a spojuje tak, že člověk žádné nesrovnalosti nevnímá. Navíc lze tyto nekonzistence využít k získání pocitu prostorové hloubky.

Jak víte, v důsledku lomu světla jsou vizuální obrazy vstupující do mozku zpočátku velmi malé a vzhůru nohama, ale „na výstupu“ získáme obraz, na který jsme zvyklí.

Navíc v sítnici je obraz rozdělen mozkem na dva vertikálně - prostřednictvím linie, která prochází retinální jamkou. Levé části obrázků přijatých oběma očima jsou přesměrovány na a pravé části jsou přesměrovány doleva. Každá z hemisfér prohlížející osoby tedy přijímá data pouze z jedné části toho, co vidí. A opět - „na výstupu“ získáme pevný obraz bez jakýchkoli stop spojení.

Oddělení obrazů a extrémně složité optické dráhy způsobují, že mozek vidí odděleně z každé své hemisféry pomocí každého z očí. To vám umožňuje urychlit zpracování toku příchozích informací a také poskytuje vidění jedním okem, pokud náhle člověk z nějakého důvodu přestane vidět druhým.

Můžeme dojít k závěru, že mozek v procesu zpracování vizuální informace odstraňuje „slepá“ místa, zkreslení způsobená mikropohyby očí, mrkání, úhel pohledu atd., a nabízí tak svému majiteli adekvátní holistický obraz toho, co je být pozorován.

Dalším důležitým prvkem zrakového systému je. Neexistuje způsob, jak zlehčit důležitost tohoto problému, protože... Abychom vůbec mohli správně používat zrak, musíme umět oči otáčet, zvedat, spouštět, zkrátka hýbat očima.

Celkem existuje 6 vnějších svalů, které se napojují na vnější povrch oční bulvy. Tyto svaly zahrnují 4 přímé svaly (dolní, horní, boční a střední) a 2 šikmé svaly (dolní a horní).

V okamžiku, kdy se některý ze svalů stáhne, sval, který je proti němu, se uvolní – tím je zajištěn plynulý pohyb očí (jinak by byly všechny pohyby očí trhavé).

Když otočíte oběma očima, automaticky se změní pohyb všech 12 svalů (6 svalů v každém oku). A je pozoruhodné, že tento proces je nepřetržitý a velmi dobře koordinovaný.

Podle slavného oftalmologa Petera Janeyho je řízení a koordinace komunikace orgánů a tkání s centrálním nervovým systémem prostřednictvím nervů (říká se tomu inervace) všech 12 očních svalů jedním z velmi složitých procesů probíhajících v mozku. Když k tomu přidáme přesnost přesměrování pohledu, plynulost a rovnoměrnost pohybů, rychlost, s jakou se oko dokáže otáčet (a ta činí celkem až 700° za vteřinu), a to vše zkombinujeme, Získejte mobilní oko, které je fenomenální z hlediska výkonu. A tím, že má člověk dvě oči, je to ještě složitější – při synchronních pohybech očí je nutná stejná svalová inervace.

Svaly, které otáčejí oči, se liší od kosterních svalů, protože... jsou tvořeny mnoha různými vlákny a jsou řízeny ještě větším počtem neuronů, jinak by přesnost pohybů byla nemožná. Tyto svaly lze také nazvat jedinečnými, protože jsou schopny se rychle stahovat a prakticky se neunaví.

Vzhledem k tomu, že oko je jedním z nejdůležitějších orgánů lidského těla, potřebuje neustálou péči. Přesně pro tento účel je určen „integrovaný čisticí systém“, který se skládá z obočí, očních víček, řas a slzných žláz.

Slzné žlázy pravidelně produkují lepkavou tekutinu, která se pomalu pohybuje po vnějším povrchu oční bulvy. Tato kapalina odplavuje různé nečistoty (prach atd.) z rohovky, načež se dostává do vnitřního slzného kanálu a poté stéká nosním kanálem a je vyloučena z těla.

Slzy obsahují velmi silnou antibakteriální látku, která ničí viry a bakterie. Oční víčka fungují jako stěrače čelního skla – očišťují a zvlhčují oči mimovolným mrkáním v intervalech 10-15 sekund. Spolu s víčky fungují i ​​řasy, které zabraňují vniknutí nečistot, nečistot, bakterií atd. do oka.

Pokud by oční víčka neplnila svou funkci, oči člověka by postupně vysychaly a pokrývaly se jizvami. Pokud by nebyly slzné cesty, oči by se neustále plnily slznou tekutinou. Pokud by člověk nemrkal, dostaly by se mu do očí trosky a mohl by i oslepnout. Celý „úklidový systém“ musí zahrnovat práci všech prvků bez výjimky, jinak by jednoduše přestal fungovat.

Oči jako indikátor stavu

Oči člověka jsou schopny přenášet mnoho informací během interakce s ostatními lidmi a světem kolem něj. Oči mohou vyzařovat lásku, hořet hněvem, odrážet radost, strach nebo úzkost nebo únavu. Oči ukazují, kam se člověk dívá, jestli ho něco zajímá nebo ne.

Například, když lidé při rozhovoru s někým koulí očima, lze to interpretovat velmi odlišně od běžného pohledu vzhůru. Velké oči u dětí vyvolávají rozkoš a něhu mezi jejich okolím. A stav zornic odráží stav vědomí, ve kterém se člověk v daném časovém okamžiku nachází. Oči jsou ukazatelem života a smrti, pokud mluvíme v globálním smyslu. Pravděpodobně proto se jim říká „zrcadlo“ duše.

Místo závěru

V této lekci jsme se podívali na strukturu lidského zrakového systému. Pochopitelně nám uniklo mnoho detailů (toto téma je samo o sobě velmi obsáhlé a je problematické jej vměstnat do rámce jedné lekce), ale přesto jsme se snažili látku zprostředkovat tak, abyste měli jasnou představu, JAK člověk vidí.

Nemohli jste si nevšimnout, že jak složitost, tak možnosti oka umožňují tomuto orgánu mnohonásobně předčit i nejmodernější technologie a vědecký vývoj. Oko je jasnou ukázkou složitosti inženýrství v obrovském množství nuancí.

Ale vědět o struktuře vidění je samozřejmě dobré a užitečné, ale nejdůležitější je vědět, jak lze zrak obnovit. Faktem je, že životní styl člověka, podmínky, ve kterých žije, a některé další faktory (stres, genetika, špatné návyky, nemoci a mnoho dalšího) - to vše často přispívá k tomu, že se zrak může v průběhu let zhoršovat, tj. E. zrakový systém začíná selhávat.

Zhoršení zraku však ve většině případů není nevratný proces - se znalostí určitých technik lze tento proces zvrátit a lze dosáhnout vidění, pokud není stejné jako u dítěte (ačkoli to je někdy možné), pak tak dobré jako možné pro každého jednotlivce. Proto bude další lekce našeho kurzu o vývoji zraku věnována metodám obnovy zraku.

Podívejte se na kořen!

Otestujte si své znalosti

Pokud si chcete ověřit své znalosti na téma této lekce, můžete si udělat krátký test složený z několika otázek. U každé otázky může být správná pouze 1 možnost. Po výběru jedné z možností systém automaticky přejde na další otázku. Body, které získáte, jsou ovlivněny správností vašich odpovědí a časem stráveným na dokončení. Upozorňujeme, že otázky jsou pokaždé jiné a možnosti jsou smíšené.

Lidské vnímání environmentálních objektů probíhá prostřednictvím projekce na. Vstupují sem světelné paprsky, které procházejí složitým optickým systémem.

Struktura

Podle funkcí, které část oka plní, uvádí obaglaza.ru, se rozlišuje světlovodivá a světlopřijímající část.

Světlovodná sekce

Světlovodné oddělení zahrnuje zrakové orgány s průhlednou strukturou:

• přední vlhkost;

Jejich hlavní funkcí je podle obaglaza.ru přenášet světlo a lámat paprsky pro projekci na sítnici.

Oddělení pro příjem světla

Část oka přijímající světlo představuje sítnice. Po složité dráze lomu v rohovce a čočce se světelné paprsky soustředí na zadní stranu obráceným způsobem. V sítnici dochází díky přítomnosti receptorů k primární analýze viditelných objektů (rozdíly barev, intenzita světla).

Ray Transformation

Lom je proces světla procházejícího optickým systémem oka, připomíná obaglaza ru. Koncepce je založena na principech zákonů optiky. Optická věda dokládá zákony průchodu světelných paprsků různými médii.

1. Optické osy

• Střed - přímka (hlavní optická osa oka) procházející středem všech lomivých optických ploch.
• Vizuální - paprsky světla, které dopadají rovnoběžně s hlavní osou, se lámou a lokalizují v centrálním ohnisku.

2. Zaměřte se

Hlavní přední ohnisko je bod optického systému, kde se po lomu lokalizují světelné toky středové a zrakové osy a tvoří obraz vzdálených objektů.

Další ohniska – sbírá paprsky z objektů umístěných v konečné vzdálenosti. Jsou umístěny dále než hlavní přední ohnisko, protože pro zaostření paprsků je potřeba větší úhel lomu.

Metody výzkumu

Pro měření funkčnosti optického systému očí je v první řadě podle místa nutné určit poloměr zakřivení všech strukturních lomivých ploch (přední a zadní strany čočky a rohovky). Poměrně důležitými ukazateli jsou také hloubka přední komory, tloušťka rohovky a čočky, délka a úhel lomu zrakových os.

Všechny tyto veličiny a ukazatele (kromě lomu) lze určit pomocí:

• Ultrazvukové vyšetření;
• Optické metody;
• Rentgen.

Oprava

Měření délky os je široce využíváno v oblasti optického systému očí (mikrochirurgie, laserová korekce). S pomocí moderních lékařských pokroků, navrhuje obaglaza.ru, je možné odstranit řadu vrozených a získaných patologií optického systému (implantace čočky, manipulace s rohovkou a její protetiky atd.).

Podle vědeckých výzkumů vědců mají děti v kojeneckém věku slabou refrakci. Vize u dětí v prvních letech života se vyznačuje postupnou transformací na ukazatele normální (emetropie) nebo (myopie).

Oční bulva roste do 15 let (intenzivně až do 3 let), díky čemuž se neustále zvyšuje lomivost. S věkem se délka hlavní optické osy prodlužuje a ve věku 7 let dosahuje 22 mm (95 % osy zdravého dospělého oka).

Emetropie je termín, který popisuje zrakový stav, při kterém jsou paralelní paprsky přicházející ze vzdáleného objektu zaostřeny lomem přesně na sítnici, když je oko uvolněné. Jinými slovy, toto je normální stav lomu, ve kterém člověk jasně vidí vzdálené předměty.

Emetropie je dosaženo, když jsou refrakční síla rohovky a axiální délka oční bulvy vyváženy, což umožňuje světelným paprskům přesně zaostřit na sítnici.

Co je to refrakce?

Lom je změna směru světelného paprsku, ke které dochází na rozhraní dvou prostředí. Díky tomuto fyzickému jevu má člověk jasné vidění, protože způsobuje, že se světelné paprsky soustředí na sítnici.

Jak světlo prochází okem?

Když světlo prochází vodou nebo čočkou, mění směr. Některé struktury v oku mají refrakční schopnosti, podobné vodě a čočkám, které ohýbají světelné paprsky tak, že se sbíhají ve specifickém bodě zvaném ohnisko. To zajišťuje jasné vidění.

Většina lomu oční bulvy nastává, když světlo prochází zakřivenou průhlednou rohovkou. Přirozená čočka oka, krystalická čočka, také hraje důležitou roli při zaostřování světla na sítnici. Komorová voda a sklivec mají také refrakční schopnosti.

Příroda obdařila lidské oko schopností zaostřovat obrazy objektů nacházejících se na různé vzdálenosti. Tato schopnost se nazývá a provádí se změnou zakřivení čočky. U emetropického oka je nutná akomodace pouze při pozorování blízkého předmětu.

Jak vidí lidské oko?

Světelné paprsky odražené od předmětů procházejí optickým systémem oka a lámou se a sbíhají se v ohnisku. Pro dobré vidění musí být toto ohnisko na sítnici, kterou tvoří světlocitlivé buňky (fotoreceptory), které zachycují světlo a přenášejí impulsy podél zrakového nervu do mozku.

Emetropizace

Emetropizace je vývoj stavu emetropie v oční bulvě. Tento proces je řízen příchozími vizuálními signály. Mechanismy, které emmetropizaci koordinují, nejsou zcela známy. Lidské oko je geneticky naprogramováno tak, aby v mládí dosahovalo emetropické refrakce a udržovalo si ji, když tělo stárne. Předpokládá se, že nedostatečné zaostření paprsků na sítnici vede k růstu oční bulvy, který je ovlivněn i genetickými faktory a emetropizací.

Emetropizace je výsledkem pasivních a aktivních procesů. Pasivní procesy se skládají z úměrného zvětšení velikosti oka, jak dítě roste. Aktivní proces zahrnuje zpětnovazební mechanismus, kdy sítnice signalizuje, že světlo není správně zaostřeno, což vede k úpravě délky osy oční bulvy.

Studium těchto procesů může pomoci při vývoji nových metod korekce refrakčních vad a může být užitečné pro prevenci jejich rozvoje.

Porucha emetropie

Když v oční bulvě není žádná emetropie, nazývá se to ametropie. V tomto stavu není ohnisko světelných paprsků při relaxaci akomodace na sítnici. Ametropie se také nazývá refrakční vada, která zahrnuje krátkozrakost, dalekozrakost a astigmatismus.

Schopnost oka přesně zaostřit světlo na sítnici je založena především na třech anatomických rysech, které mohou způsobit refrakční vady.

• Délka oční bulvy. Pokud je osa oka příliš dlouhá, světlo se soustředí před sítnici, což způsobuje krátkozrakost. Pokud je osa oka příliš krátká, světelné paprsky dosáhnou sítnice dříve, než jsou zaostřeny, což způsobuje dalekozrakost.
• Zakřivení rohovky. Pokud rohovka nemá dokonale kulový povrch, dochází k nesprávnému lomu světla a nerovnoměrnému zaostřování, což způsobuje astigmatismus.
• Zakřivení čočky. Pokud je čočka příliš zakřivená, může to způsobit krátkozrakost. Pokud je čočka příliš plochá, může to způsobit dalekozrakost.

Ametropické vidění lze korigovat pomocí operací zaměřených na korekci zakřivení rohovky.

Pokud nevidíte vzdálené objekty tak dobře, doporučujeme přečíst si o tom, jaké mechanismy jsou narušeny, když je taková patologie detekována.

Chcete-li se dozvědět více o očních chorobách a jejich léčbě, použijte pohodlné vyhledávání na webu nebo se zeptejte odborníka.