Будова та властивості зорового аналізатора.

 

Зоровий аналізатор має виняткове значення в житті людини та у її відносинах з навколишнім світом, оскільки майже 90 % інформації про оточуюче середовище ми отримаємо через світловідчуття. Завдяки зору людина розрізняє форму, розміри, колір предметів, напрямок і відстань, на якій вони знаходиться.

Зоровий аналізатор складається з ока, зорового нерва та зорового центра, розташованого в потиличній частині кори головного мозку.

Око є складною оптичною системою (рис. 3.2). Воно має форму кулі з трьома оболонками. Зовнішня товста білкова оболонка (6) називається склерою, а її передня прозора частина (1) – рогівкою. За склерою розташована друга – судинна оболонка (7). Передня частина судинної оболонки, яка лежить за рогівкою, називається райдужною (4), в центрі якої є отвір, що називається зіницею. Райдужна оболонка виконує функцію діафрагми.

Рис. 3.2. Будова ока (в розрізі): 1 – рогівка; 2 – передня камера; 3 – кришталик; 4 – райдужна оболонка; 5 – війкове (целіарне) тіло; 6 – склера; 7 – судинна оболонка; 8 – сітківка; 9 – скловидне тіло; 10 – центральна ямка жовтої плями сітківки; 11 – зоровий нерв.

 

За райдужною оболонкою, напроти зіниці, розташований кришталик (3), який можна порівняти з двоопуклою оптичною лінзою. За кришталиком, заповнюючи всю порожнину ока, розташоване склоподібне тіло (9). Між кришталиком і рогівкою розташовується передня камера.

Промені світла, проникаючи в око, проходять рогівку, кришталик і склоподібне тіло (оптичну систему) та потрапляють на внутрішню оболонку ока – сітківку (8) (сприймаючу систему). Вона вистилає задню половину очного яблука. Фотосенсорний шар сітківки складається із світлочутливих рецепторів – „паличок” (~130 млн.) і „колбочок” (~7 млн.). Паличкоподібні зорові клітини (апарат ахроматичного зору), маючи величезну чутливість, сприймають мінімальну освітленість і позбавлені здатності розрізняти кольори; вони служать для зорового сприйняття в умовах низької яскравості (сутінковий зір). Колбочкоподібні зорові клітини (апарат хроматичного зору) сприймають високі рівні яскравості (денний зір) і кольори. Від кожної „колбочки” та від декількох „паличок” відходить одне нервове зорове волокно, яке в складі зорового нерва досягає зорового центру головного мозку.

При потраплянні світла на внутрішню оболонку ока, воно впливає на фотохімічну речовину елементів сітківки і розкладає її. Продукти розпаду подразнюють нервові закінчення, що містяться в „паличках” та „колбочках”. Імпульси, які при цьому виникають, надходять по волокнах зорового нерву в нервові клітини зорового центру в зоровій зоні кори великих півкуль головного мозку. Тут отримані оком сигнали проходять вищий аналіз, оцінюються та обмірковуються, після чого у свідомості людини відображається „реальна” картина середовища існування.

Узгоджений рух очей здійснюється за допомогою трьох пар м’язів, котрі повертають очне яблуко, внаслідок чого осі обох очей завжди скеровані на одну точку фіксації.

Видимість – можливість розрізняти особливості навколишнього середовища, що обумовлене ступенем освітленості предметів і прозорістю повітря. Видимість залежить від часу доби і стану атмосфери. Вона знижується в темний час доби, а також в дощ, снігопад, туман.

Для виникнення зорового сприйняття предмета у зоровому аналізаторі реалізуються три основні його функції: світловідчуття, контрастна чутливість і гострота зору. Ці функції дають можливість сприймати форму, розмір і яскравість розглядуваного предмету.

Світловідчуттям називають здатність ока сприймати яскравість діючих світлових подразників. Та найменша яскравість, яка викликає світловідчуття в умовах темноти, є порогом світловідчуття. Обернену величину порога світловідчуття називають світловою чутливістю ока. Поріг світловідчуття залежить від кутових розмірів подразника (чим більший розмір розглядуваного предмета, тим чутливість вища, і навпаки).

Яскравість поверхні – відношення сили світла до площі поверхні, що світиться. Яскравість об’єкта вимірюється в канделах на квадратний метр (кд/м²) або в нітах на квадратний сантиметр (нт/см²). Яскравість є гігієнічною нормою. При яскравості понад 30 000 нт виникає ефект осліплення. Діапазон чутливості ока – 10^-6¸10⁶ нт.

Крім того, світлове відчуття, яке викликає оптична частина спектра електромагнітних хвиль довжиною від 0,38 до 0,78 мкм, залежить від величини світлового потоку (Ф вимірюється в люменах (лм)), та величини освітленості (Е) – поверхневої густини світлового потоку (1 лк = 1 лм/м²). Орган зору людини здатний бачити об’єкт при освітленості від 0,1 до 100 000 лк. Освітленість за природних умов змінюється на 6¸10 порядків, приблизно в такому самому діапазоні відповідно змінюється і світлова чутливість ока за рахунок двох механізмів: а) зміни діаметра зіниці (виконує функцію, аналогічну діафрагмі фотоапарата); б) наявності двох рівнів чутливості, зумовлених роботою “паличок” і “колбочок”.

Зоровий аналізатор здатний регулювати світлову чутливість залежно від рівня освітленості. Цю здатність ока називають зоровою адаптацією. При переведенні погляду з високого рівня освітленості на темну світлова чутливість ока підвищується (темнова адаптація). При переході від темноти до незначної яскравості або від меншої яскравості до високої відмічають зниження рівня світлової чутливості, яку називають світловою адаптацією. Тривалість темнової адаптації становить у середньому 50¸60 хв. Тривалість світлової адаптації становить 8¸25 хв.

Якщо переходи від низької яскравості до вищої і навпаки відбуваються часто і не вкладаються у тривалість термінів адаптації, то настає переадаптація, яка характеризується різким порушенням функціонального стану зорового аналізатора (різь в очах, сльозоточивість, втрата здатності зорового сприйняття).

Надмірна яскравість джерел світла може спричинити головний біль, різь в очах, розлад гостроти зору, тимчасове або постійне засліплення. Тривала робота при надмірній освітленості може призвести до світлобоязні – підвищеної чутливості очей до світла. Постійне переведення погляду з достатньо освітленого предмету на погано освітлений і навпаки викликає таке професійне захворювання як астигматизм.

Зорова акомодація – пристосування ока за рахунок зміни кривизни кришталика до необхідного рівня розпізнання окремих предметів, що знаходяться від нього на різній відстані. Це можливе внаслідок здатності кришталика за рахунок своєї еластичності ставати випуклим або плоским. З віком еластичність кришталика зменшується і приблизно до 60¸65 років людина втрачає здатність до акомодації. При послабленні зорової акомодації необхідні випуклі окуляри.

Для розпізнання предмета (деталі, елемента деталі) необхідний контраст яскравостей об’єкта розпізнавання і фону. Ту найменшу різницю яскравостей об’єкта розпізнавання і фону, яку сприймає око, називають порогом контрастної чутливості. Контрастна чутливість збільшується при збільшенні кутових розмірів предмета, під час адаптації в умовах темряви, при малих яскравостях поля адаптації, збільшенні часу дії світлового подразника і бінокулярному зорі; різко спадає при надзвичайно сліпучій яскравості (блискоті).

Блискотом називають властивість світла поверхонь порушувати зорове сприйняття високою яскравістю, а психофізіологічні зміни, що відбуваються при цьому, і суб’єктивні відчуття – засліпленням. Блискіт може викликати несприятливі зміни не тільки у зоровому аналізаторі, а й у ЦНС (гальмування, зниження лабільності, працездатності, активності тощо). При дії блискоту на організм людини насамперед порушується контрастна чутливість ока. Чим менший контраст об’єкта розпізнавання з фоном і його кутові розміри, тим сильніше виражена несприятлива дія засліплення.

Під гостротою зору розуміють функцію зорового аналізатора, яка забезпечує сприйняття форми предметів за рахунок розрізнення дрібних деталей. Гостроту зору характеризує найменша відстань, на якій мають знаходитись дві точки, щоб око могло їх бачити окремо. Ця умова може виконуватись тоді, коли світлове відбиття від них попадає на два фоторецептори сітківки, відокремлені один від одного не менше ніж одним вільним від подразнення фоторецептором. Для більшості людей на відстані 25 см границя розпізнавання становить 0,06 мм. Гострота зору також може вимірюватись мінімальним кутом (від 0,5 до 10°), при якому дві точки на відстані 5 м ще сприймаються окремо.

Гострота зору залежить від яскравості, контрастності та форми об’єкту. Найкраща гострота зору в центральному полі зору. Коли з центра ока умовно провести конус, то найкраща гострота зору буде в конусі з кутом 3°, добра в конусі 5¸6°, задовільна в конусі 12¸14°. Тому всі оперативні знаки (дорожні) повинні розміщуватись в границях зорового конуса з кутом не більше 12°.

Сприйняття об’єктів у двовимірному та тривимірному просторах характеризується полем зору та глибинним зором. Бінокулярне поле зору охоплює в горизонтальному напрямку 120°¸160°, по вертикалі вгору 55°¸60°, по вертикалі вниз – 65°¸75°. Ці границі можуть значно збільшуватись за рахунок нажимів та поворотів голови (на 30°¸45°). При сприйнятті кольору розміри поля зору звужується. Зона оптимальної видимості становить: вгору – 25°, вниз – 35°, вправо та вліво – по 32°. Глибинний зір має велике значення при сприйнятті простору. Встановлено, що похибка оцінки абсолютної віддаленості об’єкта на відстані до 30 м складає в середньому 12 % загальної відстані.

Для огляду предметів в умовах нормального освітлення мінімальна нормальна та максимальна відстані становлять в середньому 380, 560 і 760 мм. В горизонтальній площині одне око добре бачить в одну сторону на 94° та на 62° в протилежну.

Відстань найкращого бачення дрібних предметів (шрифт книжки, циферблат, годинник) від очей при нормальній гостроті зору для молодої людини становить 25¸30 см, з віком еластичність кришталика зменшується, тому відстань найкращого бачення збільшується (понад 40 см). Систематичне тренування щодо визначення віддалі до предметів розвиває у людини окомір, що є дуже важливою властивістю зорового аналізатора людини для деяких професій (наприклад, водіїв).

Конвергенція – здатність ока при розглядання окремих предметів, що знаходяться на невеликій відстані, займати положення, при якому зорові осі обох очей перетинаються на предметі.

Враховуючи основні функції зорового аналізатора, умови зорової роботи можна оцінити за трьома основними показниками: кутовими розмірами, що розрізняють об’єкти (точність виконуваної роботи), яскравість поля адаптації (освітленість робочого місця), контрастом об’єкта розпізнавання з фоном. Ці показники покладені в основу гігієнічного нормування освітленості на робочому місці викладеного у відповідних офіційних документах (СНиП 11-4-79 і галузеві норми природного і штучного освітлення).

Під час виконання зорової роботи за несприятливих умов освітлення зорова працездатність спадає. Показники, що характеризують зорову втому, є насамперед показниками функціонального стану зорового аналізатора (збільшення порогів світлової, кольорової і контрастної чутливості, зниження гостроти зору і критичної частоти миготіння, подовження часу сприйняття і переробки зорової інформації, підвищення зорової хронаксії тощо). Зорова втома зумовлює швидший розвиток загальної втоми в організмі людини. Найважливішими факторами, що зумовлюють зниження зорової працездатності, є недостатні рівні освітленості; нерівномірність розподілу яскравості на робочому місці та у приміщенні; наявність у полі зору сліпучої яскравості. Результати досліджень показали, що при виконанні точної роботи із збільшенням освітленості зорова працездатність поліпшується, особливо це яскраво проявляється під час роботи з дрібними деталями, що вимагають великого зорового напруження. Слід зазначити, що збільшення рівня освітленості має свою оптимальну межу, поза якою він починає чинити засліплюючу дію і несприятливо відбиватись на зоровому сприйнятті.

Інерції зору – фізіологічна властивість зорового аналізатора зберігати виникле збудження після припинення дії світлового подразника. Ця властивість має велике значення у формуванні зорового сприйняття під час роботи із швидкорухомими деталями і переробки інформації, що часто надходить. Зоровий слід після світлового подразнення може триматися від 0,1 с до кількох хвилин. Останнє зумовлює за певних умов формування у людини сприйняття безперервно діючого світлового подразника. Найменшу кількість світлових подразнень за одну секунду, при якій настає злиття окремих світлових сигналів у одне ціле, називають критичною частотою миготіння. Прикладом такого явища є суцільність зорового сприйняття при демонстрації на екрані рухомої кіноплівки із швидкістю 24 кадри за секунду, що перевищує критичну частоту миготіння за умов відповідної освітленості. Критична частота блимання знаходиться в межах від 12 до 25 Гц. У випадку, коли блимання світла використовується в якості сигналу, то оптимальною частотою є 3¸10 Гц.

Зумовлений інертністю зору стробоскопічний ефект виникає тоді, коли час, який розділяє дискретні фази спостереження, менший ніж час гасіння зорового образу. Саме в цьому випадку спостереження суб’єктивне і відчувається як неперервне. Це й зумовлює виникнення ілюзії руху при переривчастому спостереженні окремих об’єктів або ілюзії нерухомості, чи сповільненості руху, коли рухомий об’єкт періодично опиняється в попередньому положенні.