Элемент глаза отвечает за хроматическое цветное зрение

Цветовое зрение, как способность к различению цветов, функционирует за счет трех разновидностей колбочек, которые находятся в сетчатке и выполняют роль независимых приемников. У каждого типа таких рецепторов имеется своя спектральная чувствительность. Одни воспринимают красный цвет, вторые – зеленый, третьи – синий. У некоторых людей присутствует дихромазия, то есть они страдают врожденным расстройством цветоощущения.

Одна из человеческих способностей – различение цветов. Зрительный анализатор воспринимает разные по длине электромагнитные волны. Их световая часть является цветовой гаммой, которая отличается наличием постепенного перехода от красного к фиолетовому. То есть речь идет о цветовом спектре.

Основные составляющие спектра:

Первые два обладают длинными волнами, два вторых – средними, оставшиеся – короткими. Есть оттенки промежуточные, которые глаз вполне может различать. Подобное свойство является очень важным для повседневной деятельности. Цветовыми сигналами пользуются, к примеру, в промышленной отрасли и транспортной.

Основных цвета – три. П еремеш ивая красный, зеленый и синий, получаются все существующие тона. Томас Юнг в своей работе заявил о том, что цветовое зрение существует благодаря присутствию в сетчатке трех важных элементов. Каждый воспринимает один из основных тонов, хотя могут раздражаться и двумя другими.

О трехкомпонентности цветоощущения говорили также М. Ломоносов и Г. Гельмгольц. Колбочки, находящиеся в сетчатке глаза, обладают пигментом, который оказывается под влиянием определенного монохроматического излучения. Световая волна любой длины будет по-разному воздействовать на три рецептора. Если раздражение присутствует одинаковое, все будет восприниматься в белом цвете.

Цвета могут быть хроматическими и ахроматическими.

Первая категория имеет:

1. Цветовой тон (имеет значение то, насколько длинной является волна светового излучения).
2. Насыщенность.
3. Яркость.

Вторая группа отличается лишь яркостью.

Диагностика нарушений цветовосприятия

Расстройства могут иметь как врожденный характер, так и приобретенный. Зачастую врожденные дефекты цветоощущения наблюдаются у мужчин. Женщины от этого страдают намного реже.

Приобретенной патология становится, если возникают проблемы нарушения:

• сетчатки;
• зрительного нерва;
• ЦНС (центральная нервная система).

Крайне редко удается диагностировать ахромазию, то есть восприятие окружающего мира в черно-белых тонах. Подобное состояние провоцируется тяжелой патологией колбочкового аппарата.

При наличии врожденных нарушений цветоощущения никаких других изменений в зрительных органах обычно не бывает. Человек может узнать о том, что у него нарушено зрение цветное случайно, когда будет проходить медицинское обследование. Медосмотр в обязательном порядке назначается водителям и людям, работа которых связана с движущимися механизмами, а также представителям тех профессий, где нужно уметь отличать один тон от другого.

Наиболее серьезное нарушение – монохромазия. Какую бы окраску предмет ни имел, больной видит все серым. При этом отмечается сильное понижение зрительных функций. Монохроматы страдают от низкой световой адаптации. В дневное время у них практически не получается различать формы предметов, из-за чего возникает фотофобия. Поэтому такие люди вынуждены пользоваться солнцезащитными очками даже при дневном свете.

Гистологическое обследование зачастую никаких аномальных изменений в сетчатке страдающих от монохромазии не выявляет. Существует мнение, что в колбочках монохромата присутствует родопсин, а не зрительный пигмент.

Что касается дихромазии, то, когда происходит выпадение красного компонента, говорят о наличии протанопии. Если не воспринимается зеленый – дейтеранопия. Не различается синий – тританопия.

Оценивается цветоразличительная способность при помощи:

• специальных приборов – аномалоскопов;
• полихроматических таблиц.

Зачастую при обследовании пользуются методом Е. Рабкина, суть которого – применение основных цветовых свойств (тон, насыщенность, яркость).

Если человек является цветоаномалом, он будет не в состоянии различить определенную фигуру либо цифру, которая выводится кружками одного оттенка.

В процессе тестирования обследуемый сидит, повернувшись спиной к окну. Расстояние от глаз к таблице – от 0,5 до 1 м. На чтение таблицы дается не более 5 секунд. Если таблица сложная, тогда времени отводится больше.

Когда будут обнаружены расстройства цветоощущения, врач заполняет специальную форму. Нормальному трихромату удастся справиться со всеми 25 таблицами, а дихромату только с 7-9.

Следует сказать, что встречается аномальная трихромазия, то есть ослабленное различение основных тонов светового спектра. Человек с аномальной трихромазией справляется минимум с 12 таблицами.

Когда возникает потребность в обследовании большого количества людей, специалисты пользуются самыми трудными для распознавания таблицами. Так можно проверить наличие расстройств сразу у многих людей. Нормальная трихромазия диагностируется в том случае, когда обследуемые правильно распознают используемые тесты при троекратных повторах. Если человек не может пройти даже один тест, тогда диагноз уточняется при помощи имеющихся в запасе таблиц.

Лечение хромотерапией

Цвет может использоваться в качестве лечебного средства. Благодаря хромотерапии в организме происходит много положительных изменений.

Если правильно подобрать оттенки, можно достичь:

1. Нормализации вещественного обмена и различных физиологических процессов.
2. Укрепления иммунных сил.

Метод показан для применения в любых условиях – и в больнице, и дома. Если назначается лечение в домашних условиях, понадобится запастись цветными бумажными листами. Необходимо расположить лист на расстоянии 1,5 м и сконцентрироваться на нем. Достаточно 10 минут для одной процедуры, чтобы появились улучшения в эмоциональном и гормональном фонах. Подобное состояние отобразится на внутренних органах.

Если для занятий взять разноцветные лампочки, то процедура может длиться намного дольше – от часа до двух.

Домашняя хромотерапия предполагает использование ванн и душевых кабин, которые отличаются наличием разнообразных цветов. Метод хорош тем, что комбинируется с гидротерапией.

Когда пациент обращается в лечебное учреждение, специалисты применяют специальное оборудование, при этом сами принимают решение, какие оттенки на данный момент будут уместными.

Врач-психотерапевт также может помочь пациенту справиться с определенной проблемой. Для этого используется метод визуализации. Пациент в воображении рисует картины, которые озвучивает врач. Успокоение наступает, если мысленно представить, к примеру, зеленый лес, а над ним голубое небо. Когда нужна активизация, пациент рисует в мыслях предметы красных тонов.

Со временем человек самостоятельно сможет заниматься подобными упражнениями.

Благодаря влиянию красного происходит:

• активизация организма в стрессовых ситуациях;
• повышенная работоспособность;
• улучшение настроения;
• нормализация вещественного обмена;
• налаживание функций сердечно-сосудистой, дыхательной и центральной нервной систем;
• усиление защитных сил;
• повышение артериального давления;
• улучшение аппетита;
• усиление полового влечения и волевых качеств.

Действие синего приводит к таким эффектам:

• уменьшению возбужденности;
• успокоению, расслаблению;
• исчезновению тревожности;
• подавлению активности инфекции;
• уменьшению сердцебиения;
• понижению давления, в том числе и внутриглазного;
• устранению расстройств нервного характера;
• уменьшению эпилептических припадков, а также воспалительных процессов.

Результат влияния зеленого:

• внутреннее спокойствие;
• уменьшение сердцебиения;
• понижение давления;
• устранение спазматических явлений;
• исчезновение возбуждения и эмоционального напряжения.

Как показывает практика, при любой болезни хромотерапия благоприятным образом сказывается на самочувствии пациента.

У большинства людей цветовое зрение находится в нормальном состоянии, что существенно облегчает выполнять ту или иную работу. Однако следует регулярно появляться на консультацию к офтальмологу, чтобы исключить вероятность возникновения приобретенного расстройства цветоощущения. Эффективные методы помогут выявить имеющуюся аномалию.

Особенности цветного зрения человека

Зрение – одно из важнейших чувств для восприятия окружающего мира. С помощью него мы видим объекты и предметы вокруг нас, можем оценить их размеры и форму. Если верить исследованиям, при помощи зрения мы получаем не менее 90% информации об окружающей реальности. За цветное зрение отвечает несколько зрительных компонентов, что позволяет более точно и правильно передавать изображение объектов в головной мозг для дальнейшей обработки информации. Существует несколько патологий нарушения передачи цветов, которые существенно ухудшают взаимодействие с миром и снижают качество жизни в целом.

Как устроен орган зрения?

Глаз представляет собой сложную оптическую систему, которая состоит из множества элементов, связанных между собой. Восприятие различных параметров окружающих объектов (величина, удалённость, форма и другие) обеспечивает периферическая часть зрительного анализатора, представленная глазным яблоком. Это орган шаровидной формы с тремя оболочками, который имеет два полюса – внутренний и внешний. Глазное яблоко размещено в защищенной с трех сторон костной впадине – глазнице или орбите, где окружено тонкой жировой прослойкой. Спереди находятся веки, необходимые для защиты слизистой оболочки органа и его очистки. Именно в их толще находятся железы, необходимые для постоянного увлажнения глаз и беспрепятственной работы смыкания и размыкания непосредственно век. Движение глазного яблока обеспечивают 6 разных по функциям мышц, что позволяет выполнять содружественные действия этого парного органа. Помимо этого глаз соединен с кровеносной системой разными по величине многочисленными кровеносными сосудами, а с нервной системой – несколькими нервными окончаниями.

Особенность зрения в том, что мы не видим непосредственно объект, а лишь лучи, отражающиеся от него. Дальнейшая обработка информации происходит в головном мозге, точнее его затылочной части. Лучи света изначально поступают на роговицу, а затем переходят на хрусталик, стекловидное тело и сетчатку. За восприятие лучей света отвечает естественная линза человека – хрусталик, а за его восприятие ответственна светочувствительная оболочка – сетчатка. Она имеет сложное строение, в котором выделяют 10 различных слоев клеток. Среди них особенно важными являются колбочки и палочки, которые неравномерно распределены по всему слою. Именно колбочки являются необходимым элементом, который отвечает за цветовое зрение человека.

Наибольшая концентрация колбочек отмечается в центральной ямке – воспринимающей изображения области в желтом пятне. В ее пределах плотность колбочек достигает 147 тыс. на 1 мм 2 .

Цветовое восприятие

Человеческий глаз является самой сложной и совершенной зрительной системой среди всех млекопитающих. Он способен воспринимать более 150 тыс. различных цветов и их оттенков. Восприятие цвета возможно благодаря колбочкам – специализированным фоторецепторам, расположенным в желтом пятне. Вспомогательную роль выполняют палочки – клетки, отвечающие за сумеречное и ночное зрение. Воспринимать весь цветовой спектр возможно с помощью всего трех видов колбочек, каждый их которых восприимчив к определенному участку цветовой гаммы (зеленый, синий и красный) за счет содержания в них йодопсина. У человека с полноценным зрением имеется 6-7 млн. колбочек, а если их количество меньше или имеются патологии в их составе, возникают различные нарушения цветовосприятия.

Зрение мужчины и женщин существенно отличается. Доказано, что женщины способы распознавать больше различных оттенков цветов, в то время как представители сильного пола обладают лучшей способностью распознавать движущиеся предметы и дольше удерживать концентрацию на конкретном объекте.

Отклонения цветового зрения

Аномалии цветового зрения – редкая группа офтальмологических нарушений, которая характеризуется искажением восприятия цветов. Практически всегда эти заболевания передаются по наследству по рецессивному типу. С физиологической точки зрения все люди являются трихроматами – для полного различения цвета используют три части спектра (синий, зеленый и красный), но при патологии нарушается пропорция цветов или какой-то из них полностью или частично выпадает. Дальтонизм является лишь частным случаем патологии, при котором наблюдается полная или частичная слепота к какому-либо цвету.

Выделяют три группы аномалий цветового зрения:

• Дихроматизм или дихромазия. Патология заключается в том, что для получения любого цвета используются только два участка спектра. Существует большое количество дихроматических нарушений, в зависимости от выпадающего участка цветовой палитры. Наиболее часто встречается дейтеранопия – невозможность воспринимать зеленый цвет;
• Полная цветовая слепота. Встречается лишь у 0,01% всех людей. Существует две разновидности патологии: ахроматопсия (ахромазия), при которой полностью отсутствует пигмент в колбочках на сетчатке, а любые цвета воспринимаются как оттенки серого, и колбочковая монохромазия – разные цвета воспринимаются одинаково. Аномалия является генетической и связана с тем, что в составе цветовых фоторецепторов вместо йодопсина содержится родопсин;

Читайте более подробно о том, что это такое ахроматопсия.

• Никталопия («куриная слепота») или гемералопия. Редкое нарушение колбочкового аппарата, при котором частично или полностью отсутствует способность видеть и различать цвета при недостаточном освещении и в сумерках. Считается, что аномалия возникает вследствие нехватки витамина А и РР в организме или может возникать при патологиях внутриутробного развития. Изначально гемералопия описывалась, как невозможность различать цвета при дневном свете, но из-за путаницы с терминологией сегодня оба названия являются синонимами.

Любые цветовые отклонения являются причиной множества ограничений, например, для вождения транспортных средств или службы в армии. В некоторых случаях аномалии цветовосприятия являются поводом получения инвалидности по зрению.

Определение и виды дальтонизма

Одна из самых частых патологий восприятия цвета, которая имеет генетическую природу или развивается на фоне тяжелых заболеваний сетчатки. Существует полная (ахромазия) или частичная невозможность (дихромазия и монохромазия) воспринимать цвета, подробнее патологии описаны выше.

Традиционно выделяют несколько видов дальтонизма в форме дихромазии, в зависимости от выпадения участка цветового спектра.

• Протанопия. Возникает цветовая слепота красного участка спектра, встречается у 1% мужчин и у менее 0,1% женщин;
• Дейтеранопия. Из воспринимаемой гаммы цветов выпадает зеленый участок спектра, встречается чаще всего;
• Тританопия. Невозможность различать оттенки цветов сине-фиолетовой гаммы, плюс к этому нередко наблюдается отсутствие сумеречного зрения из-за нарушений работы палочек.

Отдельно выделяют трихромазию. Это редкий вид дальтонизма, при котором человек различает все цвета, но из-за нарушения концентрации йодопсина происходит искажение цветовосприятия. Особенную сложность люди с этой аномалией испытывают при интерпретации оттенков. Кроме того, нередко наблюдается эффект гиперкомпенсации при этой патологии, например, при невозможности отличить зеленый и красный цвет возникает улучшенное различение оттенков цвета хаки.

Аномалия носит имя Дж. Дальтона, который описал заболевание еще в 18 веке. Большой интерес к болезни связан с тем, что сам исследователь и его братья страдали от протанопии.

Тест на определение дальтонизма

В последние годы для определения аномалий цветовосприятия применяются полихроматические таблицы Рабкина, которые представляют собой изображения цифр и фигур, нанесенные на подобранный фон при помощи различных по диаметру кругов. Всего разработано 27 картинок, каждая из которых имеет определённую цель. Плюс к этому, в стимульном материале имеются специальные изображения для выявления симулирования заболевания, поскольку тест является важным при прохождении некоторых профессиональных медицинских комиссий и при постановке на воинский учет. Интерпретацию теста должен проводить только специалист, поскольку анализ результатов – довольно сложный и трудоемкий процесс.

Считается, что можно использовать только распечатанные карточки, так как на мониторе или экране может происходить искажение цветов.

Зрение человека – сложный и многогранный процесс, за который отвечает множество элементов. Любые аномалии восприятия окружающего мира не только снижают качество жизни, но могут быть угрозой для жизни в некоторых ситуациях. Большинство зрительных патологий являются врожденными, поэтому при диагностировании у ребенка отклонения нужно не только пройти необходимое лечение и грамотно подобрать корректирующую оптику, но и научить его жить с этой проблемой.

Физиология цветоощущения

Цветоощущение (цветовая чувствительность, цветовое восприятие) — способность зрения воспринимать и преобразовывать световое излучение определённого спектрального состава в ощущение различных цветовых оттенков и тонов, формируя целостное субъективное ощущение («хроматичность», «цветность», колорит).

Цвет характеризуется тремя качествами:

• цветовым тоном, который является основным признаком цвета и зависит от длины световой волны;
• насыщенностью, определяемой долей основного тона среди примесей другого цвета;
• яркостью, или светлотой, которая проявляется степенью близости к белому цвету (степень разведения белым цветом).

Человеческий глаз замечает изменения цвета только в случае превышения так называемого цветового порога (минимального изменения цвета, заметного глазом).

Физическая сущность света и цвета

Светом или световым излучением называются видимые электромагнитные колебания.

Световые излучения подразделяются на сложные и простые.

Белый солнечный свет — сложное излучение, которое состоит из простых цветных составляющих – монохроматических (одноцветных) излучений. Цвета монохроматических излучений называют спектральными.

Если луч белого цвета разложить с помощью призмы в спектр, то можно увидеть ряд непрерывно изменяющихся цветов: темно-синий, синий, голубой, сине-зеленый, желто-зеленый, желтый, оранжевый, красный.

Цвет излучения определяется длиной волны. Весь видимый спектр излучений расположен в диапазоне длин волн от 380 до 720 нм (1 нм = 10 -9 м, т.е. одной миллиардной доли метра).

Всю видимую часть спектра можно разделить на три зоны

• Излучением длиной волны от 380 до 490 нм называется синей зоной спектра;
• от 490 до 570 нм — зеленой;
• от 580 до 720 нм — красной.

Различные предметы человек видит окрашенными в разные цвета потому, что монохроматические излучения отражаются от них по-разному, в разных соотношениях.

Все цвета делятся на ахроматические и хроматические

• Ахроматические (бесцветные) — это серые цвета различной светлоты, белый и черный цвета. Ахроматические цвета характеризуются светлотой.
• Все остальные цвета – хроматические (цветные): синий, зеленый, красный, желтый и т.д. Хроматические цвета характеризуются цветовым тоном, светлотой и насыщенностью.

Цветовой тон — это субъективная характеристика цвета, которая зависит не только от спектрального состава излучений, попавших в глаз наблюдателя, но и от психологических особенностей индивидуального восприятия.

Светлота субъективно характеризует яркость цвета.

Яркость определяет силу света, излучаемую или отражаемую с единицы поверхности в перпендикулярном к ней направлении (единица яркости – кандела на метр, кд/м).

Насыщенность субъективно характеризует интенсивность ощущения цветового тона.
Поскольку в возникновении зрительного ощущения цвета участвует не только источник излучения и окрашенный предмет, но и глаз и мозг наблюдателя, то следует рассмотреть некоторые основные сведения о физической сущности процесса цветового зрения.

Восприятие цвета глазом

Известно, что глаз по устройству представляет собой подобие фотоаппарата, в котором сетчатка играет роль светочувствительного слоя. Излучения различного спектрального состава регистрируются нервными клетками сетчатки (рецепторами).

Рецепторы, обеспечивающие цветовое зрение, подразделяются на три типа. Каждый тип рецепторов по-разному поглощает излучение трех основных зон спектра — синей, зеленой и красной, т.е. обладает различной спектральной чувствительностью. Если на сетчатку глаза попадает излучение синей зоны, то оно будет воспринято только одним типом рецепторов, которые и передадут информацию о мощности этого излучения в мозг наблюдателя. В результате возникнет ощущение синего цвета. Аналогично будет протекать процесс и в случае попадания на сетчатку глаза излучений зеленой и красной зон спектра. При одновременном возбуждении рецепторов двух или трех типов будет возникать цветовое ощущение, зависящее от соотношения мощностей излучения различных зон спектра.

При одновременном возбуждении рецепторов, регистрирующих излучения, например, синей и зеленой зон спектра, может возникнуть световое ощущение, от темно-синего до желто-зеленого. Ощущение в большей степени синих оттенков цвета будет возникать в случае большей мощности излучений синей зоны, а зеленых оттенков — в случае большей мощности излучения зеленой зоне спектра. Равные по мощности излучения синей и зеленой зон вызовут ощущение голубого цвета, зеленый и красной зон — ощущение желтого цвета, красной и синей зон — ощущение пурпурного цвета. Голубой, пурпурный и желтый цвета называются в связи с этим двухзональными. Равные по мощности излучения всех трех зон спектра вызывают ощущение серого цвета различной светлоты, который превращается в белый цвет при достаточной мощности излучений.

Аддитивный синтез света

Это процесс получения различных цветов за счет смешивания (сложения) излучений трех основных зон спектра — синего, зеленого и красного.

Эти цвета называются основными или первичными излучениями адаптивного синтеза.

Различные цвета могут быть получены этим способом, например, на белом экране с помощью трех проекторов со светофильтрами синего (Blue), зеленого (Green) и красного (Red) цветов. На участках экрана, освещаемых одновременно из разных проекторов могут быть получены любые цвета. Изменение цвета достигается при этом изменением соотношения мощности основных излучений. Сложение излучений происходит вне глаза наблюдателя. Это одна из разновидностей аддитивного синтеза.

Еще одна разновидность аддитивного синтеза — пространственное смещение. Пространственное смещение основано на том, что глаз не различает отдельно расположенных мелких разноцветных элементов изображения. Таких, например, как растровые точки. Но вместе с тем мелкие элементы изображения перемещаются по сетчатке глаза, поэтому на одни и те же рецепторы последовательно воздействует различное излучение соседних разноокрашенных растровых точек. В связи с тем, что глаз не различает быстрой смены излучений, он воспринимает их как цвет смеси.

Субтрактивный синтез цвета

Это процесс получения цветов за счет поглощения (вычитания) излучений из белого цвета.

В субтрактивном синтезе новый цвет получают с помощью красочных слоев: голубого (Cyan), пурпурного (Magenta) и желтого (Yellow). Это основные или первичные цвета субтрактивного синтеза. Голубая краска поглощает (вычитает из белого) красные излучения, пурпурная — зеленые, а желтая — синие.

Для того, чтобы субтрактивным способом, получить, например, красный цвет нужно на пути белого излучения поместить желтый и пурпурный светофильтры. Они будут поглощать (вычитать) соответственно синие и зеленые излучения. Такой же результат будет получен, если на белую бумагу нанести желтую и пурпурные краски. Тогда до белой бумаги дойдет только красное излучение, которое отражается от нее и попадает в глаз наблюдателя.

• Основные цвета аддитивного синтеза — синий, зеленый и красный и
• основные цвета субтрактивного синтеза — желтый, пурпурный и голубой образуют пары дополнительных цветов.

Дополнительными называют цвета двух излучений или двух красок, которые в смеси делают ахроматический цвет: Ж + С, П + З, Г + К.

При аддитивном синтезе дополнительные цвета дают серый и белый цвета, так как в сумме представляют излучение всей видимой части спектра, а при субтрактивном синтезе смесь указанных красок дает серый и черный цвета, в виде того, что слои этих красок поглощают излучения всех зон спектра.

Рассмотренные принципы образования цвета лежат и в основе получения цветных изображений в полиграфии. Для получения полиграфических цветных изображений используют так называемые триадные печатные краски: голубую, пурпурную и желтую. Эти краски прозрачны и каждая из них, как уже было указано, вычитает излучение одной из зон спектра.

Однако, из-за неидеальности компонентов субтактивного синтеза при изготовлении печатной продукции используют четвертую дополнительную черную краску.

Из схемы видно, что если наносить на белую бумагу триадные краски в различном сочетании, то можно получить все основные (первичные) цвета как для аддитивного синтеза, так и для субтрактивного. Это обстоятельство доказывает возможность получения цветов необходимых характеристик при изготовлении цветной полиграфической продукции триадными красками.

Изменение характеристик воспроизводимого цвета происходит по-разному, в зависимости от способа печати. В глубокой печати переход от светлых участков изображения к темным осуществляется благодаря изменению толщины красочного слоя, что и позволяет регулировать основные характеристики воспроизводимого цвета. В глубокой печати образование цветов происходит субтрактивно.

В высокой и офсетной печати цвета различных участков изображения передаются растровыми элементами различной площади. Здесь характеристики воспроизводимого цвета регулируются размерами растровых элементов различного цвета. Ранее уже отмечалось, что цвета в этом случае образуются аддитивным синтезом – пространственным смешиванием цветов мелких элементов. Однако, там, где растровые точки различных цветов совпадают друг с другом и краски накладываются одна на другую, новый цвет точек образуется субтрактивным синтезом.

Оценка цвета

Для измерения, передачи и хранения информации о цвете необходима стандартная система измерений. Человеческое зрение может считаться одним из наиболее точных измерительных приборов, но оно не в состоянии ни присваивать цветам определенные числовые значения, ни в точности их запоминать. Большинство людей не осознает, насколько значительно воздействие цвета на их повседневную жизнь. Когда дело доходит до многократного воспроизведения, цвет, кажущийся одному человеку «красным», другим воспринимается как «красновато-оранжевый».

Методы, которыми осуществляется объективная количественная характеристика цвета и цветовых различий, называют колориметрическими методами.

Трехцветная теория зрения позволяет объяснить возникновение ощущений различного цветового тона, светлоты и насыщенности.

Цветовые пространства

В 1931 г. Международная комиссия по освещению – CIE (Commission Internationale de L`Eclairage) предложила математически рассчитанное цветовое пространство XYZ, в котором весь видимый человеческим глазом спектр лежал внутри. В качестве базовых была выбрана система реальных цветов (красного, зеленого и синего), а свободный пересчет одних координат в другие позволял проводить различного рода измерения.

Недостатком нового пространства была его неравноконтрастность. Понимая это, ученые проводили дальнейшие исследования, и в 1960 г. Мак-Адам внес некоторые дополнения и изменения в существовавшее цветовое пространство, назвав его UVW (или CIE-60).

Затем в 1964 г. по предложению Г. Вышецкого было введено пространство U*V*W* (CIE-64).
Вопреки ожиданию специалистов предложенная система оказалась недостаточно совершенной. В одних случаях используемые при расчете цветовых координат формулы давали удовлетворительные результаты (в основном при аддитивном синтезе), в других (при субтрактивном синтезе) погрешности оказывались чрезмерными.

Это заставило CIE принять новую равноконтрастную систему. В 1976 г. были устранены все разногласия и на свет появились пространства Luv и Lab, базирующиеся на том же XYZ.

Эти цветовые пространства принимают за основу самостоятельных колориметрических систем CIELuv и CIELab. Считается, что первая система в большей мере отвечает условиям аддитивного синтеза, а вторая — субтрактивного.

В настоящее время цветовое пространство CIELab (CIE-76) служит международным стандартом работы с цветом. Основное преимущество пространства — независимость как от устройств воспроизведения цвета на мониторах, так и от устройств ввода и вывода информации. С помощью стандартов CIE могут быть описаны все цвета, которые воспринимает человеческий глаз.

Количество измеряемого цвета характеризуется тремя числами, показывающими относительные количества смешиваемых излучений. Эти числа называются цветовыми координатами. Все колориметрические методы основаны на трехмерности т.е. на своего рода объемности цвета.

Эти методы дают столь же надежную количественную характеристику цвета, как например измерение температуры или влажности. Отличие состоит лишь в количестве характеризующих значений и их взаимосвязи. Эта взаимосвязь трех основных цветных координат выражается в согласованном изменении при изменении цвета освещения. Поэтому «трехцветные» измерения проводятся в строго определенных условиях при стандартизованном белом освещении.

Таким образом, цвет в колориметрическом понимании однозначно определяется спектральным составом измеряемого излучения, цветовое же ощущение не однозначно определяется спектральным составом излучения, а зависит от условий наблюдения и в частности от цвета освещения.

Физиология рецепторов сетчатки

Восприятие цвета связано с функцией колбочковых клеток сетчатки глаза. Пигменты, содержащиеся в колбочках поглощают часть падающего на них света и отражающее остальную. Если какие-то спектральные компоненты видимого света поглощаются лучше других, то этот предмет мы воспринимаем как окрашенный.

Первичное различение цветов происходит в сетчатке- в палочках и колбочках свет вызывает первичное раздражение, которое превращается в электрические импульсы для окончательного формирования воспринимаемого оттенка в коре головного мозга.

В отличие от палочек, содержащих родопсин, колбочки содержат белок йодопсин. Йодопсин — общее название зрительных пигментов колбочек. Существует три типа йодопсина:

• хлоролаб («зелёный», GCP),
• эритролаб («красный», RCP) и
• цианолаб («синий», BCP).

В настоящее время известно, что светочувствительный пигмент йодопсин находящийся во всех колбочках глаза, включает в себя такие пигменты, как хлоролаб и эритролаб. Оба эти пигмента чувствительны ко всей области видимого спектра, однако первый из них имеет максимум поглощения, соответствующий жёлто-зеленой (максимум поглощения около 540 нм.), а второй жёлто-красной (оранжевой) (максимум поглощения около 570 нм.) частям спектра. Обращает на себя внимание тот факт, что их максимумы поглощения расположены рядом. Это не соответствуют принятым «основным» цветам и не согласуется с основными принципами трёхкомпонентной модели.

Третий, гипотетический пигмент, чувствительный к фиолетово-синей области спектра, заранее получивший название цианолаб, на сегодняшний день так и не найден.

Кроме того, найти какую-либо разницу между колбочками в сетчатке глаза не удалось, не удалось и доказать наличие в каждой колбочке только одного типа пигмента. Более того, было признано, что в колбочке одновременно находятся пигменты хлоролаб и эритролаб.

Неаллельные гены хлоролаба (кодируется генами OPN1MW и OPN1MW2) и эритролаба (кодируется геном OPN1LW) находятся в Х-хромосомах. Эти гены давно хорошо выделены и изучены. Поэтому чаще всего встречаются такие формы дальтонизма, как дейтеронопия (нарушение образования хлоролаба) (6 % мужчин страдают этим заболеванием) и протанопия (нарушение образования эритолаба) (2 % мужчин). При этом некоторые люди, имеющие нарушения восприятия оттенков красного и зелёного, лучше людей с нормальным восприятием цветов воспринимают оттенки других цветов, например, цвета хаки.

Ген цианолаба OPN1SW расположен в седьмой хромосоме, поэтому тританопия (аутосомная форма дальтонизма, при которой нарушено образования цианолаба) — редкое заболевание. Человек, больной тританопией, всё видит в зеленых и красных цветах и не различает предметы в сумерках.

Нелинейная двухкомпонентная теория зрения

По другой модели (нелинейная двухкомпонентная теория зрения С. Ременко), третий «гипотетический» пигмент цианолаб не нужен, приёмником синей части спектра служит палочка. Это объясняется тем, что при яркости освещения достаточной для различения цветов, максимум спектральной чувствительности палочки (благодаря выцветанию содержащегося в ней родопсина) смещается от зелёной области спектра к синей. По этой теории колбочка должна содержать в себе всего два пигмента с рядом расположенными максимами чувствительности: хлоролаб (чувствительный к жёлто-зелёной области спектра) и эритролаб (чувствительный к жёлто-красной части спектра). Эти два пигмента давно найдены и тщательно изучены. При этом колбочка является нелинейным датчиком отношений, выдающем не только информацию о соотношении красного и зелёного цвета, но и выделяющем уровень жёлтого цвета в этой смеси.

Доказательством того, что приёмником синей части спектра в глазу является палочка, может служить и тот факт, что при цветоаномалии третьего типа (тританопия), глаз человека не только не воспринимает синей части спектра, но и не различает предметы в сумерках (куриная слепота), а это указывает именно на отсутствие нормальной работы палочек. Сторонники трёхкомпонентных теорий объяснить, почему всегда, одновременно с прекращением работы синего приёмника, перестают работать и палочки до сих пор не могут.

Кроме того, подтверждением этого механизма является и давно известный Эффект Пуркинье, суть которого заключается в том, что при наступлении сумерек, когда освещённость падает, красные цвета чернеют, а белые кажутся голубоватыми. Ричард Филлипс Фейнман отмечает, что: «это объясняется тем, что палочки видят синий край спектра лучше, чем колбочки, но зато колбочки видят, например, тёмно красный цвет, тогда как палочки его совершенно не могут увидеть».

В ночное время, когда поток фотонов недостаточен для нормальной работы глаза, зрение обеспечивают в основном палочки, поэтому ночью человек не может различать цвета.

На сегодняшний день придти к единому мнению о принципе цветовосприятия глазом пока не удалось.

Что за что отвечает в глазу?

Умение воспринимать информацию об окружающем мире с помощью зрения – самая удивительная и полезная способность человека. Мы запечатлеваем картинку происходящего, словно фото. Глаз является тем «оптическим прибором», который позволяет нам видеть окружающий мир и посылать информацию об этом.

Глаз — орган зрения человека

По данным психологов, от 70 до 80% информации мы воспринимаем зрительно. Оптическая система глаза, словно фотоаппарат, обладает специальными механизмами улавливания света, отраженного от объекта, и обрабатывания полученной информации. Так что такое глаз и как устроен наш орган зрения?

В черепе человека орган зрения располагается в глазницах. Эти полости образованы сразу несколькими костями, среди которых верхняя челюсть, клиновидная, решетчатая, скуловая, лобная. Глазница представляет собой пирамиду, верхушка которой обращена в полость черепа, и здесь же находятся зрительный канал и зрительная щель, через которые сообщаются нервы и сосуды с органом зрения.

Что такое глаз? Это шаровидный орган диаметром около 24-25 мм, который заполнен внутри жидкостью и состоит из трех оболочек. Движения глазного яблока обусловлены работой шести мышц: верхней, нижней, внутренней, наружной, верхней косой и нижней косой. К вспомогательному аппарату также относятся веки, ресницы, брови. Не стоит забывать о слезной железе, секрет которой омывает и тем самым увлажняет поверхность глаза.

Строение глазного яблока

Что такое глаз с точки зрения биологии? Это орган зрения, который заполнен прозрачной жидкостью. Глаз покрывают три оболочки: склера, сосудистая оболочка и сетчатка. Функции во многом определяют строение глаза, фото которого показано ниже.

Склера – самая толстая оболочка глаза. Она выполняет защитную функцию, а также в передней части образует роговицу, которая входит в оптический аппарат органа зрения. На границе роговицы и собственно склеры находится зона лимба.

Сосудистая оболочка пронизана многочисленными сосудами, задача которых заключается в питании всего органа. Эта оболочка образует цилиарное, или ресничное, тело (мышцу), которое отвечает за изменение кривизны хрусталика, т.е. за аккомодацию. Также производной сосудистой оболочки является радужка, которая имеет посередине отверстие – зрачок. Цвет радужки во многом и определяет цвет самих глаз: будут они карие, зеленые, серые или голубые.

Сетчатка – это самая внутренняя оболочка глаза. Здесь располагаются зрительные пигменты в составе палочек и колбочек, которые и отвечают за восприятие картинки. Собственно, на сетчатке формируется изначально перевернутое изображение, информация о котором затем передается в затылочную зону коры больших полушарий.

Радужка делит область между роговицей и хрусталиком на две камеры: переднюю и заднюю, которые заполнены водянистой влагой. Функции этой жидкости заключаются в питании хрусталика и роговицы, а также в преломлении пучка света.

Основные зрительные пигменты

Оптическая система глаза позволяет воспринимать цветное изображение днем и черно-белое ночью. За первое отвечают такие структуры, как колбочки. Больше всего их концентрация составляет в области желтого тела, где фокусируется подавляющее большинство получаемого света.

В колбочках находятся следующие пигменты:

1. Эритлаб – отвечает за восприятие оттенков красного и желтого цвета.

2. Хлоролаб – отвечает за восприятие зеленого спектра света.

3. Йодопсин – отвечает за восприятие холодных синих и фиолетовых оттенков.

В темное время суток колбочки перестают функционировать, а вместо них в работу включаются палочки. Эти структуры формируют черно-белое изображение, а пигмент, который за это отвечает, называется родопсин. Доказано, что люди с ухудшенным зрением лучше видят в темноте.

Что такое глаз как оптическая система?

Чтобы появилось изображение, на сетчатку глаза должен попасть пучок света, отраженный от предмета. Этот пучок преломляется и фокусируется с помощью сложного оптического аппарата глаза. Какие же структуры его образуют?

Наибольшей степенью преломления обладает роговица. Она же является первой структурой на пути прохождения пучка света. Далее он проходит через зрачок и немного преломляется из-за перехода в жидкую среду, т.к. в камерах глаза находится водянистая влага. Далее свет еще раз преломляется, когда доходит до хрусталика глаза.

В норме пучок света должен достичь желтого тела на сетчатке глаза. Если же он фокусируется, не доходя до сетчатки, возникает заболевание – близорукость. Если же свет попадает на область за сетчаткой, то возникает дальнозоркость. Вот что такое глаз, и какие функции выполняет этот орган зрения.

Глаз человека — парный сенсорный орган (орган Зрительной системы) человека, обладающий способностью воспринимать электромагнитное излучение в световом диапазоне длин волн и обеспечивающий функцию зрения. Глаза расположены в передней части головы и вместе с веками, ресницами и бровями, являются важной частью лица. Область лица вокруг глаз активно участвует в мимике.

Глаз позвоночных животных представляет собой периферическую часть зрительного анализатора, в котором фоторецепторную функцию выполняют фотосенсорные клетки («нейроциты») его сетчатой оболочки.

Максимальный оптимум дневной чувствительности человеческого глаза приходится на максимум непрерывного спектра солнечного излучения, расположенный в «зелёной» области 550 (556) нм. При переходе от дневного освещения к сумеречному происходит перемещение максимума световой чувствительности по направлению к коротковолновой части спектра, и предметы красного цвета (например, мак) кажутся чёрными, синего (василёк) — очень светлыми (феномен Пуркинье).

Строение глаза человека

Глаз, или орган зрения, состоит из глазного яблока, зрительного нерва (см. Зрительная система). Отдельно существуют вспомогательные органы (веки, слёзный аппарат, мышцы глазного яблока).

Он легко вращается вокруг разных осей: вертикальной (вверх-вниз), горизонтальной (влево-вправо) и так называемой оптической оси. Вокруг глаза расположены три пары мышц, ответственных за перемещение глазного яблока : 4 прямые (верхняя, нижняя, внутренняя и наружная) и 2 косые (верхняя и нижняя) (см. рис.). Этими мышцами управляют сигналы, которые нервы глаза получают из мозга. В глазу находятся, пожалуй, самые быстродействующие двигательные мышцы в организме человека. Так, при рассматривании (сосредоточенной фокусировке) иллюстрации, наприм., глаз совершает за сотую долю секунды огромное количество микродвижений (см. Саккада). Если же вы задержали (сфокусировали) взгляд на одной точке, глаз при этом непрерывно совершает небольшие, но очень быстрые движения-колебания. Их количество доходит до 123 в секунду.

Глазное яблоко отделено от остальной части глазницы плотным фиброзным — теноновой капсулой (фасцией), позади которой находится жировая клетчатка. Под жировой клетчаткой скрыт капиллярный слой

Конъюнктива — соединительная (слизистая) оболочка глаза в виде тонкой прозрачной плёнки покрывает заднюю поверхность век и переднюю часть глазного яблока поверх склеры до роговицы (образует при открытых веках — глазную щель). Обладая богатым сосудисто-нервным аппаратом, конъюнктива реагирует на любые раздражения (конъюнктивальный рефлекс, см. Зрительная система).

Собственно глаз, или глазное яблоко (лат. bulbus oculi), — парное образование неправильной шарообразной формы, расположенное в каждой из глазных впадин (орбит) черепа человека и других животных.

Внешнее строение человеческого глаза

Для осмотра доступен только передний, меньший, наиболее выпуклый отдел глазного яблока — роговица, и окружающая его часть (склера); остальная, большая, часть залегает в глубине глазницы.

Глаз имеет не совсем правильную шарообразную (почти сферическую) форму, диаметром примерно 24 мм. Длина его сагиттальной оси в среднем равна 24 мм, горизонтальной — 23,6 мм, вертикальной — 23,3 мм. Объём у взрослого человека в среднем равен 7,448 см3. Масса глазного яблока 7—8 г.

Размер глазного яблока в среднем одинаков у всех людей, различаясь лишь в долях миллиметров.

В глазном яблоке различают два полюса: передний и задний. Передний полюс соответствует наиболее выпуклой центральной части передней поверхности роговицы, а задний полюс располагается в центре заднего сегмента глазного яблока, несколько снаружи от места выхода зрительного нерва.

Линия, соединяющая оба полюса глазного яблока, называется наружной осью глазного яблока. Расстояние между передним и задним полюсами глазного яблока является его наибольшим размером и равно примерно 24 мм.

Другой осью в глазном яблоке является внутренняя ось — она соединяет точку внутренней поверхности роговицы, соответствующую её переднему полюсу, с точкой на сетчатке, соответствующей заднему полюсу глазного яблока, её размер в среднем составляет 21,5 мм.

При наличии более длинной внутренней оси лучи света после преломления в глазном яблоке собираются в фокусе впереди сетчатки. При этом хорошее зрение предметов возможно только на близком расстоянии — близорукость, миопия.

Если внутренняя ось глазного яблока относительно короткая, то лучи света после преломления собираются в фокусе позади сетчатки. В этом случае видение вдаль лучше, чем вблизи, — дальнозоркость, гиперметропия.

Наибольший поперечный размер глазного яблока у человека в среднем равен 23,6 мм, а вертикальный — 23,3 мм. Преломляющая сила оптической системы глаза(при покое аккомодации (зависит от радиуса кривизны преломляющих поверхностей (роговица, хрусталик — передняя и задняя поверхности обоих, — всего 4) и от отстояния их друг от друга) составляет в среднем 59,92 D. Для рефракции глаза имеет значение длина оси глаза, то есть расстояние от роговицы до жёлтого пятна; оно составляет в среднем 25,3 мм (Б. В. Петровский). Поэтому Рефракция глаза зависит от соотношения между преломляющей силой и длиной оси, что определяет положение главного фокуса по отношению к сетчатке и характеризует оптическую установку глаза. Различают три основные рефракции глаза: «нормальную» рефракцию (фокус на сетчатке), дальнозоркость (за сетчаткой) и близорукость (фокус спереди кнаружи).

Выделяют также зрительную ось глазного яблока, которая простирается от его переднего полюса до центральной ямки сетчатки.

Линия, соединяющая точки наибольшей окружности глазного яблока во фронтальной плоскости, называется экватором. Он находится на 10—12 мм позади края роговицы. Линии, проведённые перпендикулярно экватору и соединяющие на поверхности яблока оба его полюса, носят название меридианов. Вертикальный и горизонтальный меридианы делят глазное яблоко на отдельные квадранты.

Внутреннее строение глазного яблока

Глазное яблоко состоит из оболочек, которые окружают внутреннее ядро глаза, представляющее его прозрачное содержимое — стекловидное тело, хрусталик, водянистая влага в передней и задней камерах.

Ядро глазного яблока окружают три оболочки: наружная, средняя и внутренняя.

1. Наружная — очень плотная фиброзная оболочка глазного яблока (tunica fibrosa bulbi), к которой прикрепляются наружные мышцы глазного яблока, выполняет защитную функцию и благодаря тургору обусловливает форму глаза. Она состоит из передней прозрачной части — роговицы, и задней непрозрачной части белесоватого цвета — склеры.
2. Средняя, или сосудистая, оболочка глазного яблока (tunica vasculosa bulbi), играет важную роль в обменных процессах, обеспечивая питание глаза и выведение продуктов обмена. Она богата кровеносными сосудами и пигментом (богатые пигментом клетки хориоидеи препятствуют проникновению света через склеру, устраняя светорассеяние). Она образована радужкой, ресничным телом и собственно сосудистой оболочкой. В центре радужки имеется круглое отверстие — зрачок, через которое лучи света проникают внутрь глазного яблока и достигают сетчатки (величина зрачка изменяется (в зависимости от интенсивности светового потока: при ярком свете он у́же, при слабом и в темноте — шире) в результате взаимодействия гладких мышечных волокон — сфинктера и дилататора, заключённых в радужке и иннервируемых парасимпатическим и симпатическим нервами; при ряде заболеваний возникает расширение зрачка — мидриаз, или сужение — миоз). Радужка содержит различное количество пигмента, от которого зависит её окраска — «цвет глаз».
3. Внутренняя, или сетчатая, оболочка глазного яблока (tunica interna bulbi), — сетчатка — это рецепторная часть зрительного анализатора, здесь происходит непосредственное восприятие света, биохимические превращения зрительных пигментов, изменение электрических свойств нейронов и передача информации в центральную нервную систему.

С функциональной точки зрения оболочки глаза и её производные подразделяют на три аппарата: рефракционный (светопреломляющий) и аккомодационный (приспособительный), формирующие оптическую систему глаза, и сенсорный (рецепторный) аппарат.

Светопреломляющий аппарат

Светопреломляющий аппарат глаза представляет собой сложную систему линз, формирующую на сетчатке уменьшенное и перевёрнутое изображение внешнего мира, включает в себя роговицу (диаметр роговицы — около 12 мм, средний радиус кривизны — 8 мм), камерную влагу — жидкости передней и задней камер глаза (периферия передней камеры глаза, так называемый угол передней камеры (область радужно-роговичного угла передней камеры), имеет важное значение в циркуляции внутриглазной жидкости), хрусталик, а также стекловидное тело, позади которого лежит сетчатка, воспринимающая свет. То, что мы ощущаем мир не перевёрнутым, а таким, какой он есть на самом деле, связано с обработкой изображения в мозге. Опытами, начиная с опытов Стрэттона в 1896—1897 годах, показано, что человек может за несколько дней адаптироваться к перевёрнутому изображению (то есть прямому на сетчатке), даваемому инвертоскопом, однако, после его снятия, мир также в течение нескольких дней будет выглядеть перевёрнутым.

Аккомодационный аппарат

Аккомодационный аппарат глаза обеспечивает фокусировку изображения на сетчатке, а также приспособление глаза к интенсивности освещения. Он включает в себя радужку с отверстием в центре — зрачком — и ресничное тело с ресничным пояском хрусталика.

Фокусировка изображения обеспечивается за счёт изменения кривизны хрусталика, которая регулируется цилиарной мышцей. При увеличении кривизны хрусталик становится более выпуклым и сильнее преломляет свет, настраиваясь на видение близко расположенных объектов. При расслаблении мышцы хрусталик становится более плоским, и глаз приспосабливается для видения удалённых предметов. Так же в фокусировке изображения принимает участие и сам глаз в целом. Если фокус находится за пределами сетчатки — глаз (за счёт глазодвигательных мышц) немного вытягивается (чтобы видеть вблизи). И наоборот округляется, при рассматривании далёких предметов. Теория, выдвинутая Бейтс, Уильям Горацио в 1920 г. впоследствии опровергнутая многочисленными исследованиями.

Зрачок представляет собой отверстие переменного размера в радужке. Он выполняет роль диафрагмы глаза, регулируя количество света, падающего на сетчатку. При ярком свете кольцевые мышцы радужки сокращаются, а радиальные расслабляются, при этом зрачок сужается, и количество света, попадающего на сетчатку уменьшается, это предохраняет её от повреждения. При слабом свете наоборот сокращаются радиальные мышцы, и зрачок расширяется, пропуская в глаз больше света.

Рецепторный аппарат

Рецепторный аппарат глаза представлен зрительной частью сетчатки, содержащей фоторецепторные клетки (высокодифференцированные нервные элементы), а также тела и аксоны нейронов (проводящие нервное раздражение клетки и нервные волокна), расположенных поверх сетчатки и соединяющиеся в слепом пятне в зрительный нерв.

Сетчатка также имеет слоистое строение. Устройство сетчатой оболочки чрезвычайно сложное. Микроскопически в ней выделяют 10 слоёв. Самый наружный слой является свето-(цвето-)воспринимающим, он обращён к сосудистой оболочке (внутрь) и состоит из нейроэпителиальных клеток — палочек и колбочек, воспринимающих свет и цвета (у человека световоспринимающая поверхность сетчатки очень мала — 0,4-0,05 мм^, следующие слои образованы проводящими нервное раздражение клетками и нервными волокнами).

Свет входит в глаз через роговицу, проходит последовательно сквозь жидкость передней и задней камеры, хрусталик и стекловидное тело, пройдя через всю толщу сетчатки, попадает на отростки светочувствительных клеток — палочек и колбочек. В них протекают фотохимические процессы, обеспечивающие цветовое зрение (подробнее см. Цвет и Цветоощущение). Сетчатка позвоночных анатомически «вывернута наизнанку», поэтому фоторецепторы расположены в задней части глазного яблока (конфигурацией «задом наперёд»). Чтобы достичь их, свету необходимо пройти через несколько слоёв клеток.

Областью наиболее чувствительного (центрального) зрения в сетчатке является жёлтое пятно с центральной ямкой, содержащей только колбочки (здесь толщина сетчатки до 0,08-0,05 мм). В области жёлтого пятна сосредоточена также основная часть рецепторов, ответственных за цветовое зрение (цветоощущение). Световая информация, которая попадает на жёлтое пятно, передаётся в мозг наиболее полно. Место на сетчатке, где нет ни палочек, ни колбочек, называется слепым пятном; оттуда зрительный нерв выходит на другую сторону сетчатки и далее в мозг.

Заболевания глаз

Изучением заболеваний глаз занимается наука офтальмология.

Существует множество заболеваний, при которых происходит поражение органа зрения. При некоторых из них патология возникает первично в самом глазу, при других заболеваниях вовлечение в процесс органа зрения происходит как осложнение уже существующих заболеваний.

К первым относят врождённые аномалии органа зрения, опухоли, повреждения органа зрения, а также инфекционные и неинфекционные заболевания глаз у детей и взрослых.

Также поражение глаз происходит при таких общих заболеваниях как сахарный диабет, базедова болезнь, гипертоническая болезнь и других.

Инфекционные болезни глаз: трахома, туберкулёз, сифилис и др.

Паразитарные болезни глаз: демодекоз глаз, онхоцеркоз, офтальмомиаз (см. Миазы), телязиоз, цистицеркоз и др.

Некоторые из первичных заболевания глаз:

• Катаракта
• Глаукома
• Миопия (Близорукость)
• Отслоение сетчатки
• Ретинопатия
• Ретинобластома
• Дальтонизм
• Демодекоз
• Ожог глаза
• Бленнорея
• Кератит
• Иридоциклит
• Косоглазие
• Кератоконус
• Деструкция стекловидного тела
• Кератомаляция
• Выпадение глазного яблока
• Астигматизм
• Конъюнктивит
• Вывих хрусталика

• Радужная оболочка
• Видимое излучение
• Эффект Мандельбаума
• Эффект Пуркинье
• Диапазон яркостей изображения
• Эффект красных глаз
• Слеза

Примечания

1. ↑ Stratton G. M. (1897). «Vision without inversion of the retinal image». Psychological Review : 341-360, 463-481.
2. ↑ §51. Функции органа зрения и его гигиена // Человек : Анатомия. Физиология. Гигиена: Учебник для 8 класса средней школы / А. М. Цузмер, О. Л. Петришина, под ред. академика В. В. Парина. — 12-е изд. — М.: Просвещение, 1979. — С. 185—193.

Литература

• Г. Е. Крейдлин. Жесты глаз и визуальное коммуникативное поведение // Труды по культурной антропологии М.: 2002. С. 236—251

• Глаз в символике

Психологическая иллюзия «уткозаяц»

«Иллюзия решётки». В местах пересечения линий видны появляющиеся и исчезающие чёрные точки

Зрение человека (зрительное восприятие) — способность человека воспринимать информацию путём преобразования энергии электромагнитного излучения светового диапазона, осуществляемая зрительной системой.

Обработка светового сигнала начинается на сетчатке глаза, затем происходит возбуждение фоторецепторов, передача и преобразование зрительной информации в нейронных слоях с формированием в затылочной доле коры больших полушарий зрительного образа.

По разным данным, от 80 % до более 90 % информации человек получает с помощью зрения.

Общие сведения

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.

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.

У приматов (в том числе и человека) мутация вызвала появление дополнительного, третьего типа колбочек — цветовых рецепторов. Это было вызвано расширением экологической ниши млекопитающих, переходом части видов к дневному образу жизни, в том числе на деревьях. Мутация была вызвана появлением изменённой копии гена, отвечающего за восприятие средней, зелёночувствительной области спектра. Она обеспечила лучшее распознавание объектов «дневного мира» — плодов, цветов, листьев и скрывающихся среди них хищников.

Нормализованные графики светочувствительности колбочек человеческого глаза S, M, L. Пунктиром показана сумеречная, «чёрно-белая» восприимчивость палочек

В сетчатке глаза человека есть три вида колбочек, максимумы чувствительности которых приходятся на красный, зелёный и синий участки спектра. Ещё в 1970-х годах было показано, что распределение типов колбочек в сетчатке неравномерно: «синие» колбочки находятся ближе к периферии, в то время как «красные» и «зелёные» распределены случайным образом, что было подтверждено более детальными исследованиями в начале XXI века. Соответствие типов колбочек трём «основным» цветам обеспечивает распознавание тысяч цветов и оттенков. Кривые спектральной чувствительности трёх видов колбочек частично перекрываются, что способствует явлению метамерии. Очень сильный свет возбуждает все 3 типа рецепторов, и потому воспринимается, как излучение слепяще-белого цвета (эффект метамерии).

Равномерное раздражение всех трёх элементов, соответствующее средневзвешенному дневному свету, также вызывает ощущение белого цвета (см. Психология восприятия цвета).

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.

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 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.

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 и Торстен Визел. Они получили Нобелевскую премию 1981 года за своё открытие.

Они предположили, что в мозг поступает информация вовсе не о красном (R), зелёном (G) и синем (B) цветах (теория цвета Юнга—Гельмгольца). Мозг получает информацию о разнице яркости — о разнице яркости белого (Yмах) и чёрного (Yмин), 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 — Кч-б = Yмах — Yмин; Kgr = G — R; Kbrg = B — R — G, где Кч-б, Kgr, Kbrg — 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.

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

Зрительный анализатор человека в нормальных условиях обеспечивает бинокулярное зрение, то есть зрение двумя глазами с единым зрительным восприятием. Основным рефлекторным механизмом бинокулярного зрения является рефлекс слияния изображения — фузионный рефлекс (фузия), возникающий при одновременном раздражении функционально неодинаковых нервных элементов сетчатки обоих глаз. Вследствие этого возникает физиологическое двоение предметов, находящихся ближе или дальше фиксируемой точки (бинокулярная фокусировка). Физиологичное двоение (фокус) помогает оценивать удалённость предмета от глаз и создает ощущение рельефности, или стереоскопичности, зрения.

При зрении одним глазом (монокулярное зрение) — посредством монокля, телескопа, микроскопа и т. п. — стереоскопичность зрения невозможна и восприятие глубины (рельефной удалённости) осуществляется главным образом благодаря вторичным вспомогательным признакам удаленности (видимая величина предмета, линейная и воздушная перспективы, загораживание одних предметов другими, аккомодация глаза и т. д. и т. п.).

Ведущий глаз

Глаза человека функционально несколько различаются, поэтому выделяют ведущий и ведомый глаз. Определение ведущего глаза важно для охотников, видеооператоров и лиц других профессий. Если посмотреть через отверстие в непрозрачном экране (дырочка в листе бумаги на расстоянии 20—30 см) на отдалённый предмет, а затем, не смещая голову, поочередно закрывать правый и левый глаз, то для ведущего глаза изображение не сместится.

Основные свойства зрения

Световая чувствительность человеческого глаза

Способность глаза воспринимать свет и распознавать различные степени его яркости называется светоощущением, а способность приспосабливаться к разной яркости освещения — адаптацией глаза; световая чувствительность оценивается величиной порога светового раздражителя.

Человек с хорошим зрением способен разглядеть ночью свет от свечи на расстоянии нескольких километров. Однако световая чувствительность зрения многих ночных животных (совы, грызуны) гораздо выше.

Максимальная световая чувствительность палочек глаза достигается после достаточно длительной темновой адаптации. Исследования показали, что в этих условиях для света с длинами волн, лежащими в диапазоне 510—525 нм, порог зрительного ощущения составляет 100—200 фотонов в 1 секунду.

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 106 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.

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 (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

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.

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

См. также Определение остроты зрения

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 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.

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.)

Обработка зрительной информации

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

Зрительный аппарат — глаза и проводящие пути — настолько тесно интегрирован с мозгом, что трудно сказать, где начинается та или иная часть процесса переработки зрительной информации.

В зависимости от ситуации, человек способен воспринимать предметы, частично скрытые от глаза, например, частой решёткой.

Световые лучи, преломлённые глазом, на его сетчатке формируют перевёрнутое и уменьшенное изображение. То, что мы ощущаем мир таким, какой он есть на самом деле, связано с обработкой изображения в мозге. Опытами, начиная с опытов Стрэттона в 1896—1897 годах, показано, что человек может за несколько дней адаптироваться к перевёрнутому изображению (то есть прямому на сетчатке), даваемому инвертоскопом, однако, после его снятия, мир также в течение нескольких дней будет выглядеть перевёрнутым.

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 тяжелых 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.

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. 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, геологов-минералогов, художников, поэтому для некоторых профессий цветовое зрение проверяют с помощью специальных таблиц.

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

• 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, а также B1 и PP. Симптоматическая никталопия наблюдается при заболеваниях сетчатки и зрительного нерва.

Способы коррекции недостатков зрения

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

В зависимости от характера и причин нарушения зрения для коррекции дефектов зрительного восприятия используют различные технические приспособления, специальные упражнения, а также несколько видов оперативного вмешательства (микрохирургия, имплантация хрусталика, лазерная коррекция зрения и др.).

Инструментальные методы

Коррекция недостатков зрения обычно осуществляется с помощью очков.

Для расширения возможностей зрительного восприятия используют также специальные приборы и методы, например, микроскопы и телескопы.

Хирургическая коррекция

Привести оптические свойства глаза в норму возможно изменением кривизны роговицы. Для этого в определённых местах роговица испаряется лазерным лучом, что приводит к изменению её формы. Основные способы лазерной коррекции зрения — ФРК и LASIK.

Лечение дальтонизма

В настоящее время дальтонизм неизлечим. Однако разработана технология лечения дальтонизма за счёт внедрения в клетки сетчатки недостающих генов посредством генноинженерных вирусных частиц. В 2009 году в журнале «Nature» появилась публикация об успешном испытании этой технологии на обезьянах, многие из которых от природы плохо различают цвета.

• Дневное зрение
• Ночное зрение
• Сумеречное зрение
• Аномалоскоп
• Контактные линзы
• Очки
• Поле зрения
• Фосфен
• Эйдетизм
• Эффект Пуркинье
• Эффект Трокслера
• Баланс белого
• Цветовая адаптация
• Исследование органа зрения
• Зрительная кора
• Визуализация
• Машинное зрение

Примечания

1. ↑ Фундаментальная и клиническая физиология: Учебник для студентов высших учебных заведений / ред. Камкин А.Г., Каменский А.А.. — М.: Издательский центар «Академия», 2004. — С. 895. — 1072 с. — 5 000 экз. — ISBN 5-7695-1675-5.
2. ↑ Marks, W.B., Dobelle, W.H. & MacNichol, E.F. Visual pigments of single primate cones. Science (1964) 143: 1181—1183.
3. ↑ Marc, R.E, Sperling, H.G. Chromatic Organization of Primate Cones. Science (1977) 196: 454—456
4. ↑ Roorda et al. Packing arrangement of the three cone classes in primate retina. Vision Research (2001) 41: 1291—1306
5. ↑ Wyszecki, Günther. Color Science: Concepts and Methods, Quantitative Data and Formulae. — 2nd. — New York : Wiley Series in Pure and Applied Optics, 1982. — ISBN 0-471-02106-7.
6. ↑ R. W. G. Hunt. The Reproduction of Colour. — 6th. — Chichester UK : Wiley–IS&T Series in Imaging Science and Technology, 2004. — P. 11–2. — ISBN 0-470-02425-9.
7. ↑ Фадеев Г. Н. Химия и цвет. 2-е изд., перераб.- М.: Просвещение, 1983.- 160 с., ил.- (Мир знаний).
8. ↑ Entrez Gene: OPN1LW opsin 1 (cone pigments), long-wave-sensitive (color blindness, protan).
9. ↑ Обезьян вылечили от дальтонизма при помощи генной терапии.
10. ↑ Verrelli BC, Tishkoff SA (September 2004). «Signatures of selection and gene conversion associated with human color vision variation». Am. J. Hum. Genet. (3): 363–75. DOI:10.1086/423287. PMID 15252758.
11. ↑
    • Грегори Р. Разумный глаз. — М., 2003.
    • Грегори Р. Л. Глаз и мозг. Психология зрительного восприятия. — М., 1970.
    • Грегг Дж. Опыты со зрением. — М., 1970.
    • Хьюбел Д. Глаз, мозг, зрение. — М.: «Мир», 1990. — 239 с.
    • Молковский А. Зрение человека. — С.: «Слово», 1983. — 347 с.

06 августа 2017 1899

Глаза являются сложным по строению органом, так как в них сосредоточены различные рабочие системы, выполняющие множество функций, направленных на сбор информации и ее преобразование.

Зрительная система в целом, включающая глаза и все их биологические составляющие, включает более 2 млн составных единиц, в число которых входят сетчатка, хрусталик, роговица, важное место занимают нервы, капилляры и сосуды, радужка, макула и зрительный нерв.

Человеку обязательно необходимо знать, как проводить профилактику заболеваний, связанных с офтальмологией, чтобы сохранять остроту зрения на протяжении всей жизни.

Строение глаза человека: фото/схема/рисунок с описанием

Для того чтобы понять, что же представляет собой глаз человека, лучше всего сравнить орган с фотоаппаратом. Анатомическое строение представлено:

1. Зрачком;
2. Роговицей (без цвета, прозрачная часть глаза);
3. Радужкой (она определяет визуальный цвет глаз);
4. Хрусталиком (отвечает за остроту зрения);
5. Цилиарным телом;
6. Сетчаткой.

Также обеспечить зрение помогают такие структуры глазного аппарата, как:

1. Сосудистая оболочка;
2. Нерв зрительный;
3. Снабжение кровью производится при помощи нервов и капилляров;
4. Двигательные функции проводятся глазными мышцами;
5. Склера;
6. Стекловидное тело (основная защитная система).

Соответственно, в качестве «объектива» выступают такие элементы, как роговица, хрусталик и зрачок. Попадающий на них свет или солнечные лучи преломляются, затем фокусируются на сетчатке.

Хрусталик является «автофокусом», так как основной его функцией является изменение кривизны, благодаря чему острота зрения сохраняется на показателях нормы – глаза способны хорошо видеть окружающие предметы на разном расстоянии.

В качестве своеобразной «фотопленки» работает сетчатка. На ней остается увиденное изображение, которое затем в виде сигналов, передается с помощью зрительного нерва в головной мозг, где происходит обработка и анализ.

Знать общие черты строения человеческого глаза необходимо для понимания принципов работы, способов профилактики и терапии заболеваний. Не секрет, что организм человека и каждый его орган постоянно совершенствуется, именно поэтому глазам в эволюционном плане удалось достичь сложного строения.

Благодаря чему в нем тесно взаимосвязаны различные по биологии структуры — сосуды, капилляры и нервы, пигментные клетки, также в строении глаза принимает активное участие соединительная ткань. Все эти элементы помогают слаженной работе органа зрения.

Анатомия строения глаза: основные структуры

Глазное яблоко или непосредственно человеческий глаз, имеет круглую форму. Располагается оно в углублении черепа, называемом глазницей. Это необходимо, потому что глаз – нежная структура, которую очень легко повредить.

Защитную функцию выполняют верхнее и нижнее веки. Визуальное движение глаз обеспечивается наружными мышцами, которые называются глазодвигательными.

Глаза нуждаются в постоянном увлажнении – это функцию выполняют слезные железы. Образуемая ими пленка дополнительно защищает глаза. Железы также обеспечивают отток слез.

Еще одной структурой, относящейся к строению глаз и обеспечивающих их прямую функцию, является наружная оболочка – конъюнктива. Она располагается также на внутренней поверхности верхнего и нижнего века, является тонкой и прозрачной. Функция – скольжение во время движения глаз и моргания.

Анатомическое строение глаза человека таково, что имеет еще одну немаловажную для органа зрения оболочку – склерную. Она располагается на передней поверхности, практически по центру органа зрения (глазного яблока). Цвет этого образования полностью прозрачный, строение — выпуклое.

Непосредственно прозрачная часть носит название роговица. Именно она обладает повышенной чувствительностью к различного рода раздражителям. Происходит это благодаря наличию в роговице множества нервных окончаний. Отсутствие пигментации (прозрачность) дает возможность свету проникать внутрь.

Следующая глазная оболочка, формирующая этот важный орган – сосудистая. Кроме обеспечения глаз необходимым количеством крови, этот элемент отвечает также и за регулирование тонуса. Располагается структура изнутри склеры, выстилая ее.

У каждого человека глаза имеют определенный цвет. За этот признак отвечает структура, называемая радужкой. Различия в оттенках создаются благодаря содержанию пигмента в самом первом (наружном) слое.

Именно поэтому цвет глаз неодинаков у разных людей. Зрачок – отверстие в центре радужки. Через него свет проникает непосредственно внутрь каждого глаза.

Сетчатка, несмотря на то, что является самой тонкой структурой, для качества и остроты зрения является самой важной структурой. По своей сути сетчатка является нервной тканью, состоящей из нескольких слоев.

Основной зрительный нерв образуется именно из этого элемента. Именно поэтому острота зрения, наличие различных дефектов в виде дальнозоркости или близорукости определяется состоянием сетчатки.

Стекловидным телом принято называть полости глаза. Она является прозрачной, мягкой, почти желеобразной по ощущениям. Основной функцией образования является поддержание и фиксация сетчатки в необходимом для ее работы положении.

Оптическая система глаза

Глаза – одни из самых анатомически сложных органов. Они являются «окном», через которое человек видит все, что окружает его. Эту функцию позволяет выполнять оптическая система, состоящая из нескольких сложных, взаимосвязанных между собой структур. В состав «глазной оптики» включены:

Соответственно, выполняемые ими зрительные функции – пропуск света, его преломление, восприятие. Важно помнить, что степень прозрачности зависит от состояния всех этих элементов, поэтому, например, при повреждении хрусталика человек начинает видеть картинку нечетко, будто в дымке.

Основной элемент преломления – роговица. Световой поток попадает сначала на нее, и только затем поступает в зрачок. Он, в свою очередь, является диафрагмой, на которой свет дополнительно преломляется, фокусируется. В результате глаз получает изображение с высокой четкостью и детализацией.

Дополнительно функцию преломления производит и хрусталик. После попадания на него светового потока, хрусталик обрабатывает его, затем передает дальше – на сетчатку. Здесь изображение «отпечатывается».

Находящаяся жидкость и стекловидное тело немного способствую преломлению. Однако состояние этих структур, их прозрачность, достаточное количество, оказывают большое влияние на качество зрения человека.

Нормальная работа глазной оптической системы приводит к тому, что попадающий на нее свет проходит преломление, обработку. В результате на сетчатке изображение получается уменьшенных размеров, но полностью идентичных с реальными.

Также следует учитывать, что оно перевернуто. Человек видит предметы правильно, так как окончательно «отпечатанная» информация обрабатывается в соответствующих отделах головного мозга. Именно поэтому все элементы глаз, включая сосуды, тесно взаимосвязаны. Любое незначительное их нарушение приводит к потере остроты и качества зрения.

Как избавиться от жировиков на лице можно узнать из нашей публикации на сайте.

Симптомы полипов в кишечнике описаны в этой статье.

Отсюда вы узнаете, какие мази эффективны от простуды на губах.

Принцип работы глаза человека

Основываясь на функциях каждой из анатомических структур, можно сравнить принцип работы глаза с фотоаппаратом. Свет или изображение проходит сначала через зрачок, потом проникает в хрусталик, а из него на сетчатку, где фокусируется и обрабатывается.

Составные элементы – палочки и колбочки способствуют чувствительности к проникающему свету. Колбочки в свою очередь, позволяют глазам выполнять функцию различения цветов и оттенков.

Нарушение их работы приводит к дальтонизму. После преломления светового потока, сетчатка переводит отпечатавшуюся на ней информацию в нервные импульсы. Они затем поступают в мозг, который обрабатывает ее и выводит конечное изображение, которое и видит человек.

Профилактика глазных болезней

Состояние здоровья глаз необходимо постоянно поддерживать на высоком уровне. Именно поэтому вопрос профилактики крайне важен для любого человека. Проверка остроты зрения в медицинском кабинете не является единственной заботой о глазах.

Важно следить за здоровьем кровеносной системы, так как она обеспечивает функционирование всех систем. Многие из выявленных нарушений являются следствием недостатка крови или нарушений в процессе подачи.

Нервы – элементы, которые также имеют важное значение. Их повреждение приводит к нарушению качества зрения, например, невозможность различать детали объекта или маленькие элементы. Именно поэтому перенапрягать глаза нельзя.

При длительной работе важно давать им отдых раз в 15-30 минут. Специальная гимнастика рекомендована тем, кто связан с работой, в основе которой лежит длительное рассмотрение мелких объектов.

В процессе профилактики следует особое внимание уделять освещенности рабочего пространства. Подпитка организма витаминами и минеральными веществами, употребление фруктов и овощей способствует профилактики многих глазных заболеваний.

Не следует допускать образования воспалений, так как это может стать причиной нагноения, поэтому правильная гигиена глаз – хороший способ профилактического воздействия.

Таким образом, глаза – сложный объект, позволяющий видеть мир вокруг. Требуется проявлять заботу, оберегать их от болезней, тогда зрение сохранит свою остроту на длительный период.

Очень подробно и наглядно строение глаза показано в следующем видео.