Разрешающие способности зрения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Функция зрения

2. Зрительная адаптация

3. Цветовоспринимающие элементы

4. Разрешающая способность зрения

5. Аккомодация

Литература

Глоссарий

1. Функция зрения

Функция зрения осуществляется благодаря сложной системе различных взаимосвязанных структур -- зрительного анализатора, состоящего из периферического отдела (сетчатка, зрительный нерв, зрительный тракт) и центрального отдела, объединяющего подкорковые и стволовые центры (латеральное коленчатое тело, подушка таламуса, верхние холмики крыши среднего мозга), а также зрительную область коры полушарий большого мозга.

Человеческий глаз воспринимает световые волны лишь определенной длины -- приблизительно от 380 до 770 нм. Световые лучи от рассматриваемых предметов проходят через оптическую систему глаза (роговицу, хрусталик и стекловидное тело) и попадают на сетчатку. В сетчатке сосредоточены светочувствительные клетки -- фоторецепторы (колбочки и палочки).

Свет, попадая на фоторецепторы, вызывает перестройку содержащихся в них зрительных пигментов (в частности, наиболее изученного из них родопсина), а это, в свою очередь, -- возникновение нервных импульсов, которые передаются в следующие нейроны сетчатки и далее в зрительный нерв. По зрительным нервам, затем по зрительным трактам нервные импульсы поступают в латеральные коленчатые тела -- подкорковый центр зрения, а оттуда в корковый центр зрения, расположенный в затылочных долях головного мозга, где происходит формирование зрительного образа.

Острота зрения - способность глаза различать детали изображения - зависит от оптических свойств глаза и от плотности фоторецепторов и нервных клеток в сетчатке. Острота зрения измеряется наименьшим угловым расстоянием между точками, на котором эти точки все еще воспринимаются раздельно. Для человека с нормальным зрением это расстояние составляет 1/60 градуса или одну минуту.

2. Зрительная адаптация

Важное свойство зрения - адаптация физиологическая - приспособление к функционированию в сильно меняющихся условиях освещения, что обеспечивает сохранение высокой контрастной чувствительности глаза, т. е. его способности улавливать небольшие различия в яркости (у человека - на 1%) в широком диапазоне освещённостей. Известен ряд механизмов адаптации: изменение диаметра зрачка (диафрагмирование), ретиномоторный эффект (экранирование рецепторов зёрнами светонепроницаемого пигмента), распад и восстановление зрительного пигмента в палочках, перестройка в нервных структурах сетчатки. В сумерках функционирует лишь более чувствительная палочковая система (поэтому отсутствует цветовое З. и снижена острота З.), при дневном освещении - колбочковая и палочковая. У ночных животных в сетчатке преобладают палочки, у дневных - сетчатка либо смешанная, либо в ней преобладают колбочки.

Из опытов известно, что чувствительность глаза к яркости света изменяется по логарифмическому закону. Пределы чувствительности к яркости чрезвычайно широки, порядка 1010, однако глаз не в состоянии одновременно воспринять весь этот диапазон. Глаз реагирует на гораздо меньший диапазон значений относительно яркости, распределенный вокруг уровня адаптации к освещенности. Скорость адаптации к яркости неодинакова для различных частей сетчатки, но, тем не менее, очень высока. Экстремумы диапазона относительной яркости воспринимаются соответственно как черный и белый.

Глаз приспосабливается к «средней» яркости обозреваемой сцены; поэтому область с постоянной яркостью (интенсивностью) на темном фоне кажется ярче или светлее, чем на светлом фоне. Это явление называется одновременным контрастом. То же самое происходит при наблюдении уличного фонаря днем и ночью: если смотреть на фонарь днем, то средняя освещенность сцены выше, чем ночью. Поэтому уровень контраста ниже, и кажется, что интенсивность (яркость) фонаря меньше. Похожее на одновременный контраст явление существует и для цветов.

3. Цветовоспринимающие элементы

Значение именно этой области спектра электромагнитных волн связано с тем, что внутри нее в узком интервале длин волн от 400-760 нм лежит участок видимого света, непосредственно воспринимаемого человеческим глазом. Он ограничен с одной стороны рентгеновскими лучами, а с другой - микроволновым диапазоном радиоизлучения. С точки зрения физики происходящих процессов выделение столь узкого спектра электромагнитных волн (видимого света) не имеет особого смысла, поэтому в понятие "оптический диапазон" включает обычно ещё и инфракрасное и ультрафиолетовое излучение.

Глаз человека различает большое количество цветовых оттенков благодаря наличию в сетчатке глаза трех видов колбочек, каждый из которых возбуждается преимущественно одним из основных цветов -- красным, зеленым или синим. Ощущение цвета зависит от сочетания возбуждения этих рецепторов.

В XIX в. немецкий физик Фердинанд фон Гельмгольц и английский ученый Томас Янг высказали предположение, что способность человеческого глаза различать спектр цветов можно объяснить в том случае, если удастся доказать наличие в глазу рецепторов (колбочек) с пигментами, чувствительными к различной длине световых волн. Теория цветового зрения Гельмгольца - Янга утверждала, что в сетчатке имеется три вида цветовоспринимающих элементов - для красного, зеленого и фиолетового цветов, - а восприятие других цветов зависит от комбинированной стимуляции этих элементов. Первые опыты по цветовому зрению были выполнены Г. в 1937 г. с использованием ЭРГ для подтверждения степени спектральной дифференциации.

4. Разрешающая способность зрения

Разрешающая способность зрения, т.е. способность глаза воспринимать раздельно две точки при минимальном расстоянии между ними, называется остротой зрения. Мерой остроты З. служит угол, образованный лучами, идущими от этих точек. Чем он меньше, тем выше острота зрения. За единицу (1,0) принимают такую остроту зрения, при которой наименьший угол различения равен 1 мин.

Важным условием нормального З. является взаимодействие двух глаз. Оно позволяет получать объемное изображение предметов и определять их относительное расстояние от наблюдателя. Бинокулярное З. осуществляется благодаря одновременному направлению зрительной линии (воображаемый линии, соединяющей точку фиксации рассматриваемого объекта с центральной ямкой сетчатки) обоих глаз на рассматриваемый объект; при этом происходит слияние двух изображений объекта в единый образ. Этот процесс носит название фузии. Идеальное функционирование мышц глаз, обеспечивающих отклонение глазных яблок, необходимое для бинокулярного З. (ортофория), наблюдается крайне редко. Обычно у здоровых людей в результате нарушения равновесия мышц глаза (например, при переутомлении) глазные яблоки отклоняются от правильного положения, однако благодаря фузионной способности зрительного анализатора бинокулярное З. сохраняется Все точки пространства, которые находятся на том же удалении от глаз, что и фиксируемый объект (эта область носит название гороптер), ложатся на корреспондирующие точки, находящиеся на одном расстоянии и с одной стороны от центральной ямки сетчаток обоих глаз. Объекты, расположенные ближе или дальше рассматриваемого объекта, попадают на корреспондирующие точки сетчаток. Это явление лежит в основе стереоскопического зрения, при котором одни предметы воспринимаются как более близкие, другие как далекие. Для нормального бинокулярного З. необходимо, чтоб движения глазных яблок были хорошо согласованы и зрительные линии всегда были направлены в одну точку. Это обеспечивается двумя видами движений глазных яблок -- ассоциированными, при которых оба глазных яблока поворачиваются на одинаковый угол, и дивергентными, когда глазные яблоки совершают встречные движения в горизонтальной плоскости. Последние необходимы для того, чтобы наблюдать за предметами, находящимися на разном удалении. При переводе взора с дальнего предмета на ближний глазные яблоки поворачиваются навстречу друг другу, и их зрительные линии одновременно направляются на рассматриваемый предмет (конвергенция), при переводе взора с ближнего предмета на дальний глазные яблоки расходятся в стороны (дивергенция).

5. Аккомодация

Аккомодация - способность глаза фокусировать на сетчатке световые лучи, отраженные от рассматриваемых предметов, расположенных на различном расстоянии от глаза, т.е. видеть хорошо и вдаль, и вблизи. Точку зрительной оси на минимальном расстоянии, с которого глаз еще может отчетливо различать какой-либо предмет при максимальном напряжении аккомодации, принято называть ближайшей точкой ясного зрения. Следовательно, аккомодация - это способность глаза четко различать предметы, располагающиеся между дальнейшей и ближайшей точками ясного зрения.

Механизм аккомодации до настоящего времени является объектом научных исследований и многочисленных гипотез. Характер приспособления глаза к видению на различных расстояниях изменялся в процессе эволюционного развития животного мира. В природе существует по крайней мере три типа аккомодации глаз:

путем передвижения хрусталика вдоль оси глаза (рыбы, земноводные);

путем активного изменения формы хрусталика (птицы);

путем пассивного изменения его формы (человек).

Аккомодация, определяемая для одного глаза, называется абсолютной. Если зрение осуществляется двумя глазами, бинокулярно, то процесс аккомодации обязательно сопровождается конвергенцией - сведением зрительных осей глаз на фиксируемом предмете. Такая аккомодация характеризуется как относительная. Аккомодация и конвергенция у человека, имеющего эмметропию, обычно совершаются параллельно и согласованно. С возрастом аккомодационная способность глаза ослабевает.

При бинокулярном З. можно выделить так называемый ведущий, или превалирующий, глаз. Феномен ведущего глаза -- проявление функциональной асимметрии, присущей в той или иной мере всем парным анализаторам, Зрительная линия ведущего глаза первой направляется на объект фиксации, в нем раньше включается механизм аккомодации, при разделении полей зрения он обеспечивает более отчетливое видение предмета.

Постепенное уменьшение аккомодационных возможностей глаза может быть обусловлено изменением физико-химического состава хрусталика, обеднением его водой, уплотнением в связи с формированием ядра, потерей эластичности. Вследствие этого ближайшая точка ясного зрения постепенно отдаляется от глаза. После 40 лет эта точка уже на довольно большом расстоянии. Возникает пресбиопия т.е. старческая дальнозоркость.

Механизмы аккомодации: в момент переводя взора с дальних предметов на ближние происходит сокращение цилиарной мышцы, вследствие чего уменьшается ее диаметр, расслабляются цинновыe связки, и хрусталик становится более выпуклым, что увеличиваются его преломляющие способности.

Рефракцию глаза в состоянии работы аккомодационного аппарата называют динамической клинической рефракцией.

При разности отстояния от глаза дальнейшей точки ясного зрения и ближайшей точки ясного зрения можно определить в линейных мерах область, или длину аккомодации для каждого глаза. Объем аккомодации (ширина, сила) характеризуется разницей в преломляющей силе оптической системы глаза, которая возникает при переводе взгляда от ДТЯЗ к БТЯЗ. Положение ближайшей точки ясного зрения соответствует максимальному напряжению аккомодации. Определить расстояние этой точки от глаза можно, если до того момента, когда станет заметной его нечеткость.

Объем аккомодации в диоптриях определяется по формуле А= t/P - t/p = P-R, где р и r - величины рефракции в дптр, соответствующие ближайшей и дальнейшей точкам ясного зрения. Объем аккомодации равен той прибавке к рефракции глаза, которая получается в результате максимального напряжения аккомодационного аппарата глаза, то есть разности между максимальной динамической (Р) и статической R рефракции.

Аккомодация и конвергенция у человека, имеющего эмметропию, обычно совершаются параллельно и согласованно.

Для того, чтобы человек мог свободно и долго работать на близком расстоянии, необходимо, чтобы, кроме затрачиваемого напряжения аккомодации (отрицательная часть относительной аккомодации), оставалась в запасе (положительная часть) не меньше чем половина затраченного. Если запас аккомодации мал, то во время работы быстро возникает зрительное утомление. С возрастом аккомодационная способность глаза ослабевает.

Так, в 20-30 лет ближайшая точка зрения находится на расстоянии примерно 10 см. D= 1/F = 100 cm /10 cm = 10 дптр.

Таким образом, рассматривая предметы с 10 см мы усиливаем свою рефракцию на 10 см. Обычно человек читает с расстояния в 25 см: D = 1/F = 100 см/ 25 см = 4 дптр.

зрение адаптация аккомодация глаз

Литература

1. Аветисов Э.С. Оптическая коррекция, М., 1987г - 48с.

2. Большая советская энциклопедия, М., Издание 1980г - 643с.

3. Механизмы работы клеточных элементов сетчатки, под ред. М.М. Каримова, М., 2000г - 61с.

4. Хазен А. М. Первые принципы работы мозга, гарантирующие познаваемость природы. - М., 2001- 37с.

5. Ярбус А. Л. Роль движений глаз в процессе зрения, М., 1985г - 134с.

Глоссарий

Аккомодация - (от лат. accomodatio -- приспособление), в медицине термин, близкий адаптации, - приспособление глаза к ясному видению предметов, находящихся на различных расстояниях, что осуществляется изменением преломляющей силы его оптической системы, ведущим к фокусировке изображения на сетчатке.

Бинокулярное зрение - одновременное восприятие объектов двумя глазами

Дивергенция - (фр. Divergence) (науч.) - Расхождение в признаках

Диоптрия, ж. (греч. dioptreia -- наблюдение, измерение). Единица измерения преломляющей силы оптических стекол.

1. Сходство, совпадение каких-н. признаков, свойств независимых друг от друга явлений. 2. Совпадение каких-н. свойств у различных организмов не в результате родства, а в силу каких-н. других причин (биол.). 3. Схождение зрительных осей глаз на каком-н. рассматриваемом близком предмете (опт.).

Пресбиопия - (от греч. prйsbys -- старый и ops, род. падеж opуs -- глаз), возрастное ослабление аккомодации глаза. Происходит в результате склерозирования хрусталика, который при максимальном напряжении аккомодации не в состоянии предельно увеличить свою кривизну, вследствие

Рефракция - света в атмосфере (позднелат. refractio -- преломление, от лат. refractus -- преломленный (refringo -- ломаю, преломляю)], атмосферно-оптическое явление, вызываемое преломлением световых лучей в атмосфере и проявляющееся в кажущемся смещении удалённых объектов, а иногда и в кажущемся изменении их формы.

Фоторецепторы - (от фото... и рецепторы), световоспринимающие. светочувствительные образования, способные в ответ на поглощение квантов света молекулами содержащихся в них пигментов генерировать физиологический (нервный, рецепторный) сигнал.

Размещено на Allbest.ru