Зрительная система

Зри́тельная систе́ма — оптикобиологическая бинокулярная система, эволюционно возникшая у животных и способная воспринимать электромагнитное излучение видимого спектра (света), создавая изображение, в виде ощущения положения предметов в пространстве. Зрительная система обеспечивает функцию зрения.

Нормальным раздражителем органа зрения является свет. Под влиянием света в палочках и колбочках  происходит распад зрительных пигментов. Палочки функционируют при свете  слабой интенсивности, в сумерках; зрительные ощущения, получаемые при этом, бесцветны. Колбочки функционируют днём и при  ярком освещении; их функция определяет ощущение цветности.

Строение и функции  оптического аппарата глаза

Глазное яблоко имеет шарообразную форму, что облегчает его повороты для наведения на рассматриваемый  объект и обеспечивает хорошую фокусировку  изображения на всей светочувствительной  оболочке глаза - сетчатке. На пути к  сетчатке лучи света проходят через  несколько прозрачных сред роговицу, хрусталик и стекловидное тело. Определённая кривизна и показатель преломления  роговицы и в меньшей мере хрусталика определяют преломление световых лучей  внутри глаза. На сетчатке получается изображение, резко уменьшенное  и перевернутое вверх ногами и  справа налево.

Аккомодация

Аккомодацией называют приспособление глаза к ясному видению объектов, расположенных на разном расстоянии. Для ясного видения объекта необходимо, чтобы его изображение было сфокусировано  на сетчатке. Главную роль в аккомодации  играет изменение кривизны хрусталика, т.е. его преломляющей способности. При рассматривании близких предметов  хрусталик становится более выпуклым. Механизмом аккомодации является сокращение мышц, изменяющих выпуклость хрусталика.

Аномалии рефракции глаза

Две главные аномалии рефракции  глаза близорукость и дальнозоркость. Эти аномалии обусловлены не недостаточностью преломляющих сред глаза, а изменением длины глазного яблока. Если продольная ось глаза слишком длинна, то лучи от далёкого объекта сфокусируются  не на сетчатке, а перед ней, в  стекловидном теле. Такой глаз называется близоруким. Чтобы ясно видеть вдаль, близорукий должен поместить перед  глазами вогнутые стекла, которые  отодвинут сфокусированное изображение  на сетчатку. В отличие от этого, в дальнозорком глазу  продольная ось укорочена, и поэтому лучи от далёкого объекта фокусируются за сетчаткой, Этот недостаток может быть компенсирован увеличением выпуклости хрусталика. Однако при рассматривании близких объектов аккомодационные  усилия дальнозорких людей недостаточны. Именно поэтому для чтения они  должны надевать очки с двояковыпуклыми  линзами, усиливающими преломление света.

 Структура и функции  сетчатки

Сетчатка - это внутренняя светочувствительная  оболочка глаза. Она имеет сложную  многослойную структуру. Здесь расположены  два вида фоторецепторов (палочки  и колбочки) и несколько видов  нервных клеток. Возбуждение фоторецепторов активирует первую нервную клетку сетчатки - биполярный нейрон. Возбуждение биполярных нейронов активирует ганглиозные клетки сетчатки, передающие свои импульсы в  подкорковые зрительные центры. В  процессах передачи и переработки  информации в сетчатке участвуют  также горизонтальные и амакриновые клетки. Все перечисленные нейроны сетчатки с их отростками образуют нервный аппарат глаза, который участвует в анализе и переработке зрительной информации. Именно поэтому сетчатку называют частью мозга, вынесенной на периферию.

Фоторецепторы. К слою пигментного эпителия изнутри примыкает слой зрительных рецепторов: палочек и колбочек. В каждой сетчатке человека находится 6-7 млн. колбочек и 110-125 млн. палочек. Они распределены в сетчатке неравномерно. Центральная ямка сетчатки - содержит только колбочки. По направлению к периферии сетчатки количество колбочек уменьшается, а количество палочек увеличивается, так что на дальней периферии имеются только палочки. Колбочки функционируют в условиях больших освещённостей, они обеспечивают дневное и цветовое зрение ; более светочувствительные палочки ответственны за сумеречное зрение.

Цвет воспринимается лучше всего  при действии света на центральную  ямку сетчатки, в которой расположены  почти исключительно колбочки. Здесь  же и наибольшая острота зрения. По мере удаления от центра сетчатки восприятие цвета и пространственное разрешение постепенно уменьшается. Периферия  сетчатки, на которой находятся исключительно  палочки, не воспринимает цвета. Зато световая чувствительность колбочкового аппарата сетчатки во много раз меньше, чем у палочкового. Поэтому в сумерках из-за резкого понижения колбочкового зрения и преобладания периферического палочкового зрения мы не различаем цвет.

Нейроны сетчатки

Фоторецепторы сетчатки синаптически связаны с биполярными нервными клетками. При действии света уменьшается выделение медиатора из фоторецептора, что гиперполяризует мембрану биполярной клетки. От неё нервный сигнал передаётся на ганглиозные клетки, аксоны которых являются волокнами зрительного нерва.

Взаимодействие соседних нейронов сетчатки обеспечивается горизонтальными  и амакриновыми клетками, через отростки которых распространяются сигналы, меняющие синаптическую передачу между фоторецепторами и биполярами  и между биполярами и ганглиозными клетками . Амакриновые клетки осуществляют боковое торможение между соседними ганглиозными клетками. В сетчатку приходят и центробежные, или эфферентные, нервные волокна, приносящие к ней сигналы из мозга. Эти импульсы регулируют проведение возбуждения между биполярными и ганглиозными клетками сетчатки.

Зрительная адаптация

При переходе от темноты к свету  наступает временное ослепление, а затем чувствительность глаза  постепенно снижается. Это приспособление зрительной системы к условиям яркой  освещённости называется световой адаптацией. Обратное явление наблюдается, когда из светлого помещения человек переходит в почти не освещённое помещение. В первое время он почти ничего не видит из-за пониженной возбудимости фоторецепторов и зрительных нейронов. Постепенно начинают выявляться контуры предметов, а затем различаются и их детали, так как чувствительность фоторецепторов и зрительных нейронов в темноте постепенно повышается.

Повышение световой чувствительности во время пребывания в темноте  происходит неравномерно: в первые 10 мин она увеличивается в десятки раз, а затем, в течение часа - в десятки тысяч раз. Важную роль в этом процессе играет восстановление зрительных пигментов. Так как в темноте чувствительны только палочки, слабо освещённый предмет виден лишь периферическим зрением. Существенную роль в адаптации, помимо зрительных пигментов, играет переключение связей между элементами сетчатки. В темноте площадь возбудительного центра рецептивного поля ганглиозной клетки увеличивается из-за ослабления кольцевого торможения, что приводит к увеличению световой чувствительности. Световая чувствительность глаза зависит и от влияний, идущих со стороны мозга. Освещение одного глаза понижает световую чувствительность неосвещённого глаза. Кроме того, на чувствительность к свету оказывают влияние также звуковые, обонятельные и вкусовые сигналы.

Дифференциальная чувствительность зрения

Если на освещённую поверхность  с яркостью I падает добавочное освещение  dI, то, согласно закону Вебера, человек заметит разницу в освещённости только если dI/I = K, где K константа, равная 0,01-0,015. Величину dI/I называют дифференциальным порогом световой чувствительности. Отношение dI/I при разных освещённостях постоянно и означает, что для восприятия разницы в освещённости двух поверхностей одна из них должна быть ярче другой на 1 - 1,5 %.

Функции зрительной системы

Эволюционный процесс связан с  цефализацией , в результате которой развиваются специализированные сенсорные органы и соответствующие им системы головного мозга.

Сенсорные системы - зрительная , слуховая , вестибулярная , обонятельная и вкусовая , позволяют организму различать и анализировать световые, звуковые и химические сигналы из внешней среды, а также ощущать пространственное положение своей головы.

Зрение - один из самых важных сенсорных  процессов у человека. Именно от него и слуха, прежде всего, зависит общение людей. Зрительная система различает и интерпретирует световые стимулы. Глаз различает две характеристики света: яркость и длину волны. Лучи света входят в глаз и попадают на фоторецепторы специализированного сенсорного эпителия глазного дна - сетчатки , содержащей два вида фоторецепторов - палочки и колбочки . Палочки имеют низкий порог различения света и лучше работают при слабом освещении. Они не участвуют в восприятии четких изображений предметов или их цвета. Колбочки, наоборот, не столь чувствительны к свету и функционируют главным образом в условиях дневного освещения, обеспечивая высокую остроту зрения и восприятие цвета.

Обработку информации осуществляют интернейроны сетчатки , а выходные сигналы направляются к мозгу по аксонам ганглиозных клеток . Аксоны включаются в состав зрительных нервов ; некоторые из них переходят на противоположную сторону мозга в зрительном перекресте, а другие остаются на той же. После зрительной хиазмы аксоны ганглиозных клеток сетчатки идут в составе зрительных трактов и оканчиваются синапсами на нейронах ядер мозга . Главный зрительный путь человека проходит через дорсальную часть латерального коленчатого тела таламуса . Это ядро проецируется через зрительную лучистость к зрительным областям коры больших полушарий . Другие пути, не проходящие через ЛКТ, переключаются в верхнем холмике , претектальной области и гипоталамусе . Они участвуют соответственно в ориентации глаз , регуляции диаметра зрачка и циркадианных ритмах .

Строение зрительной системы

Основные структурные компоненты зрительной системы -это

1) глаз, в котором наиболее важны  части, связанные с фокусировкой  изображения и его рецепцией;

2) зрительные нервы, передающие  зрительную информацию выходных  нейронов сетчатки ядрам таламуса  и гипоталамуса;

3) три пары ядер - латеральные  коленчатые тела, верхние бугорки  четверохолмия (в таламусе) и супрахиазменные ядра гипоталамуса;

4) первичная зрительная кора, которая  получает информацию от таламических  ядер. Из первичной зрительной  коры информация затем поступает  в другие области коры, связанные со зрением.

Глаз

Он состоит из «камеры» и собственно фоторецепторного органа.

Из частей камеры следует упомянуть:

1) роговица - тонкая изогнутая прозрачная  оболочка, с которой начинается  процесс фокусирования световых  лучей;

2) хрусталик - линза, которая  завершает этот процесс;

3) радужная оболочка - круговая  мышца, которая изменяет количество  попадающего в глаз света, расширяя  или сужая отверстие, находящееся в ее центре, - зрачок.

Строение глаза 

Склера, сосудистая оболочка, сетчатка, роговица, радужка, ресничная мышца, хрусталик, стекловидное тело,   диск зрительного нерва, зрительный нерв, желтое пятно, воронка зрительного нерва с центральными сосудами сетчатки

Хрусталик подвешен внутри своей подвижной капсулы. Если мышцы, удерживающие хрусталик, сокращаются или расслабляются, то это изменяет натяжение капсулы, а в результате и кривизну хрусталика. Изменение фокусирующей способности хрусталика обусловлено тем, что он может становиться более плоским или более выпуклым в зависимости от расстояния между объектом и зрителем; такое приспособление называется аккомодацией.

Автоматический контроль за изменениями в размерах зрачка осуществляют нервные волокна, оканчивающиеся в непроизвольной мускулатуре радужной оболочки.

Некоторым людям нужны очки, чтобы  хорошо видеть. Это связано с тем, что аккомодация хрусталика оказывается  недостаточной, если сетчатка расположена  слишком близко или слишком далеко от задней поверхности хрусталика.

Глаз, в котором расстояние между  хрусталиком и сетчаткой слишком  велико, может фокусироваться только на близких предметах. Такой дефект мы называем близорукостью.