Тема 11. Фізіологія зорової сенсорної системи

План

1. Будова ока та його додаткових структур.

2. Оптична система ока.

3. Зіничні реакції.

4. Гострота зору.

5. Сприйняття кольору.

6. Вікові особливості зорового аналізатора.

Рекомендована література:

1. Костюк П.Г. Фізіологія центральної нервової системи. - К.: Вища школа, 1978.

 

2. Кучеров І.С. Фізіологія людини і тварин. – К.: Вища школа, 1991.

 

Леонтьева Н.Н., Маринова К.В. Анатомия и физиология детского организма. – М: Просвещение, 1986.

 

Физиология человека /Под ред. Г.И. Косицкого. – М.: Медицина, 1985.

 

5. Чайченко Г.М. Цибенко В.О. Сокур В.Д. Фізіологія людини і тварин. – К.: Вища школа, 2003.

Будова ока та його додаткових структур

Очне яблуко розташоване в очній ямці, яка надійно захищає його від зовнішніх пошкоджень. Воно має три оболонки: волокнисту, судинну і внутрішню.

Волокниста оболонка, або склера, спереду переходить у прозору рогівку. Судинна оболонка переходить у війкове тіло і райдужну оболонку. Райдужна оболонка забарвлена. В центрі райдужки міститься отвір — зіниця, через яку промені світла попадають на кришталик. Внутрішня оболонка складається з світлочутливих і нервових клітин, аксони яких, збираючись, утворюють зоровий нерв. У місці виходу зорового нерва з очного яблука відсутні світлочутливі клітини. Це місце називають сліпою плямою. На дні ока поблизу його оптичної вісі світлочутливих клітин найбільше. Це пляма (жовта пляма) — місце найкращого бачення.

Оптична система ока

  Чітке зображення предметів на сітківці забезпечується оптичною системою ока. Вона складається з рогівки, водянистої вологи, кришталика і склистого тіла. Промені світла, переходячи з одного середовища в інше, заломлюються. Заломлююча сила оптичної системи виражається в діоптріях. Одна діоптрія (Д) — це заломлююча сила лінзи з фокусною відстанню 1 м. Заломлююча сила оптичної системи ока знаходиться в межах 60...70 Д (рогівки — 43 Д, кришталика — 19...33 Д).

Для чіткого сприйняття предметів необхідно, щоб їхнє зображення завжди фокусувалось на сітківці, в її центрі. Люди здатні чітко розрізняти предмети, які знаходяться на різній відстані від ока, завдяки здатності кришталика змінювати свою кривизну. При цьому змінюється заломлююча сила, а зображення завжди фокусується на сітківці. Ця здатність ока називається акомодацією.

Кришталик — еластичне прозоре тіло, має форму двоопуклої лінзи. Він знаходиться в еластичній тонкостінній сумці, зв'язаній з коловою війчастою зв'язкою, яка прикріплена до війчастого м'яза. При переведенні погляду з далеко розташованих від ока предметів на близько розташовані цей м'яз скорочується, ослаблюється війчаста зв'язка і кришталик, внаслідок еластичних властивостей, стає більш опуклим. При цьому збільшується його заломлююча сила і зображення фокусується на сітківці. Таким чином, від напруження війчастого м'яза залежить форма кришталика. Коли напруження м'яза зменшується, зв'язка натягується і сумка кришталика стискує його. Від цього кривизна його та заломлююча сила зменшуються. Це відбувається при віддаленні предмета від ока. Скорочення війчастого м'яза починається тоді, коли предмет наближається на відстань 65 см, і стає максимальним, коли він знаходиться на відстані 7... 14 см. При дальшому наближенні предмета чітке його бачення стає неможливим. Найменша відстань предмета від ока, при якій зображення предмета ще чітке, одержало назву найближчої точки ясного бачення. З віком еластичність кришталика знижується і ця точка віддаляється (з 7 см в 10 років до 14 см в 30 років). Після 40 років, як правило, настає різке зменшення акомодаційної здатності кришталика і людина не може розрізняти предмети на близькій відстані. Це явище називається пресбіопією або старечою далекозорістю.

Акомодація регулюється рефлекторно. Нерізке зображення на сітківці породжує коригуючий рефлекс.

Короткозорість і далекозорість. У нормальному оці чітке зображення віддалених предметів можливе при повному розслабленні акомодаційного механізму. Але в багатьох людей внаслідок збільшення поздовжньої вісі ока або перенапруження війкового м'яза паралельні промені від предметів фокусуються перед сітківкою, тому зображення предмета розпливається. Це порушення нормального заломлення (рефракції) променів називають короткозорістю.

У далекозорому оці промені віддалених предметів заломлюються за сітківкою. Це відбувається внаслідок зменшення поздовжньої вісі ока. Для корекції порушень перед короткозорим оком розміщують ввігнуту (розсіюючу) лінзу, а перед далекозорим — двоопуклу, збільшуючу заломлення променів лінзу.

Зіничний рефлекс

  У райдужній оболонці міститься два гладеньких м'язи: коловий (циркулярний) і радіальний. Циркулярний м'яз іннервується парасимпатичними волокнами окорухового нерва, радіальний — симпатичними. При зменшенні освітленості, психічних збудженнях зіниця рефлекторно звужується або розширюється, тим самим регулюючи інтенсивність потоку світла в око.

Сприйняття світла і кольору

  Промені світла через оптичну систему ока попадають на сітківку ока. Сітківка складається з кількох шарів клітин різних за формою і функцією. Зовнішній шар епітеліальних клітин містить чорний пігмент — фусцин, який поглинає промені, сприяючи більш чіткому зображенню предметів. Наступний шар представлено світлочутливими клітинами — паличками і колбочками, за якими знаходиться шар біполярних і далі шар гангліозних нервових клітин. Відростки гангліозних клітин утворюють зоровий нерв. Один біполярний нейрон контактує з багатьма паличками і колбочками, а одна гангліозна клітина, в свою чергу, багатьма біполярними. По горизонталі біполярні і гангліозні клітини також зв'язуються між собою за допомогою горизонтальних і амакринових нервових клітин.

У сітківці людини нараховується приблизно 130 млн. паличок і 7 млн. колбочок. Розташовані вони нерівномірно. В центрі сітківки (у плямі) містяться в основному колбочки, а на її периферії — палички.

Фоторецептори містять зоровий пурпур: палички — родопсин, колбочки — йодопсин. Це речовини, які в своєму складі мають білок опсин і окислений вітамін А — ретинен. Механізм перетворення енергії світла на нервовий імпульс являє собою досить складний ланцюг фізико-хімічних процесів. Схематично їх послідовність можна описати таким чином. Родопсин і йодопсин перебувають у фоторецепторах у неактивній формі. Під впливом енергії сонячних променів вони переходять в активну форму, здатну змінювати проникність мембран фоторецепторів для іонів натрію і тим самим викликати рецепторний потенціал, який далі генерує збудження в нейронах сітківки. При цьому родопсин розщеплюється на білок опсин і вітамін А. Ресинтез родопсину відбувається через ряд біохімічних реакцій.

Чутливість паличок до світла в тисячу разів більша, ніж у колбочок. Вони включаються в основному у сутінках. Палички сприймають широкий спектр світлових променів(від 300 до 800 нм). Тому при збудженні їх виникає відчуття білого світла (безкольорове відчуття).

Колбочки реагують тільки на певну довжину хвилі і цим самим зумовлюють виникнення кольоровості предметів. Існують три типи колбочок. Одні з них реагують переважно на червоний колір, другі на зелений, треті на фіолетовий. Ці  три кольори були названі основними. При ізольованій дії хвиль різної довжини кожний тип колбочок збуджується неоднаково. Внаслідок цього кожна довжина хвилі сприймається як особливий колір. Якщо всі три типи колбочок збуджуються одночасно і в однаковій мірі, виникає відчуття білого кольору. Оптичним зміщуванням основних кольорів можна одержати всі кольори спектра і їхні відтінки.

У деяких людей можуть бути відсутні колбочки, які сприймають один, два або навіть всі три основні кольори. Все оточуюче для таких людей здається сірим. Таке відхилення сприйняття кольорів називають дальтонізмом. Воно зустрічається у 8% чоловіків і 0,5% жінок.

Гострота зору

Мінімальний кут, при якому на площині дві точки сприймаються роздільно, характеризує гостроту зору. Нормальною гострота зору вважається тоді, коли цей кут дорівнює одній кутовій хвилині. Такий зір прийнято за одиницю. Якщо дві точки розрізняються при куті дві хвилини, — гострота зору дорівнює 0,5, при 10 кутових хвилинах — 0,1.

Сприйняття простору. Існує кілька фізіологічних механізмів, за допомогою яких зоровий аналізатор людини сприймає простір, оцінює глибину, розмір і відстань між предметами, рух предметів у просторі.

Простір, який охоплюється оком при фіксованому стані очного яблука, називається полем зору. Предмети, зображення яких падає на пляму, ми сприймаємо центральною частиною сітківки, на інші місця сітківки — периферичною частиною. В області плями гострота зору найбільша, тому на об'єктах, зображення яких падає на цю область сітківки, чітко розрізняються навіть найдрібніші деталі. Ця ділянка сітківки називається ще аналізатором розрізнення. На периферичній сітківці розташовані палички, які, як з'ясувалось, збуджуються при русі предметів, появі або зникненні їх. Ці рецептори називають детекторами руху.

При виконанні фізичних вправ важливим є як центральний, так і периферичний зір, особливо в спортивних іграх. Виключення периферичного зору різко гальмує рухи в слаломі та інших спортивних вправах (А. М. Крестовников).

Оцінка відстані (глибини) здійснюється як одним оком (монокулярний зір), так і двома очима (бінокулярний зір). Монокулярні фактори оцінки глибини такі: 1) предмети, розташовані ближче, частково накладаються на предмети, розташовані за ними, і закривають їх; 2) розміри предметів з їх віддаленням зменшуються; 3) з віддаленням предметів зменшується рельєфність їх форми, різниці тіней на поверхні, насиченість кольорів. У міру віддалення всі кольори наближаються до сірого; 4) розрізнення зміни кутової швидкості рухомих предметів, які знаходяться на різній відстані від спостерігача.

Кутова швидкість близько розташованих предметів змінюється більшою мірою, ніж далеко розташованих. Наприклад, вагони поїзда, що рухаються близько, проносяться повз спостерігача з великою швидкістю, літак, що летить далеко, зникає з поля зору повільно, хоч швидкість його набагато більша від швидкості поїзда. На цій підставі ми робимо висновок, що поїзд розташований ближче, ніж літак. Такий самий ефект проявляється при повороті голови. Близько розташовані предмети зникають з поля зору раніше, ніж віддалені предмети, оскільки їхня кутова швидкість руху більша.

Бінокулярний зір дозволяє оцінити простір з більшою точністю. Цьому сприяють кілька факторів. Зображення виникає на ідентичних ділянках сітківок обох очей. Ідентичними точками сітківок очей називаються ділянки центральних ямок і всі точки, розташовані від них на однаковій відстані в тому самому напрямку. При об'єднанні в корі великого мозку відчуттів від зображення предме­тів у правому і лівому очах проводиться оцінка послідовності розташування предметів, їхньої форми.

Конвергенція. Вісі правого і лівого очей за допомогою окорухового м'яза зводяться на предметі, що розглядається. Це явище називають конвергенцією. Чим ближче розташований предмет, тим сильніше повинні скорочуватись прямі внутрішні і розтягуватись прямі зовнішні м'язи ока. Ступінь збудження пропріорецепторів цих м'язів дає уявлення про силу їхнього скорочення, а таким чином, і про віддаленість предметів.