Знакомство с глазами и принципами их работы
Зрение, возможно, является нашим самым важным чувством. Большая часть мозга предназначена для зрения, чем для слуха, вкуса, осязания и обоняния вместе взятых. В этой статье мы объясняем анатомию наших глаз и то, как они позволяют нам видеть.
Видение - это невероятно сложный процесс, который работает так хорошо, что нам никогда не нужно о нем много думать.
Работу зрительной системы можно резюмировать следующим образом: свет попадает в наш зрачок и фокусируется на сетчатке в задней части глаза. Сетчатка преобразует световой сигнал в электрические импульсы. Затем зрительный нерв передает импульсы в мозг, где они обрабатываются.
Чтобы понять, как происходит этот удивительный подвиг, мы начнем с краткого обзора анатомии глаза.
Ниже представлена полностью интерактивная 3D-модель глаза.
Изучите 3D-модель с помощью коврика для мыши или сенсорного экрана, чтобы узнать больше о глазах.
Анатомия глаза
Ткани глаза можно разделить на три типа:
- преломляющие ткани, фокусирующие свет
- светочувствительные ткани
- поддерживающие ткани
Мы рассмотрим каждый из них по очереди.
Преломляющие ткани
Преломляющие ткани фокусируют падающий свет на светочувствительные ткани, чтобы дать нам четкое, резкое изображение. Если они неправильной формы, смещены или повреждены, зрение может быть нечетким.
К преломляющим тканям относятся:
Зрачок: это темное пятно в центре цветной части вашего глаза, которая, в свою очередь, называется радужной оболочкой. Зрачок расширяется и сужается в ответ на свет, действуя аналогично диафрагме на фотоаппарате.
При очень ярком освещении зрачок сужается или сужается примерно до 1 миллиметра (мм) в диаметре, чтобы защитить чувствительную сетчатку от повреждений. В темноте зрачок может расширяться или расширяться до 10 мм в диаметре. Это расширение позволяет глазу воспринимать как можно больше света.
Радужная оболочка: это цветная часть глаза. Радужная оболочка - это мышца, которая контролирует размер зрачка и, следовательно, количество света, попадающего на сетчатку.
Линза: как только свет проходит через зрачок, он достигает линзы, которая представляет собой прозрачную выпуклую структуру. Хрусталик может менять форму, помогая глазу точно фокусировать свет на сетчатке. С возрастом линза становится жестче и менее гибкой, что затрудняет фокусировку.
Цилиарная мышца: это мышечное кольцо прикреплено к хрусталику и, сокращаясь или расслабляясь, меняет форму хрусталика. Этот процесс называется аккомодацией.
Роговица: это прозрачный куполообразный слой, который покрывает зрачок, радужную оболочку и переднюю камеру или заполненную жидкостью область между роговицей и радужкой. Он отвечает за большую часть фокусирующей способности глаза. Однако он имеет фиксированный фокус, поэтому не может настраиваться на разные расстояния.
Роговица густо населена нервными окончаниями и невероятно чувствительна. Это первая защита глаза от посторонних предметов и травм. Поскольку роговица должна оставаться прозрачной, чтобы преломлять свет, у нее нет кровеносных сосудов.
Две жидкости циркулируют по глазам, обеспечивая структуру и питательные вещества. Эти жидкости:
Стекловидное тело: находится в задней части глаза, стекловидное тело густое и гелеобразное. Он составляет большую часть массы глаза.
Водяная жидкость: она более водянистая, чем стекловидное тело, и циркулирует через переднюю часть глаза.
Светочувствительные ткани: сетчатка
Сетчатка - это самый внутренний слой глаза. В нем находится более 120 миллионов светочувствительных фоторецепторных клеток, которые обнаруживают свет и преобразуют его в электрические сигналы.
Эти сигналы отправляются в мозг для обработки.
Фоторецепторные клетки сетчатки содержат белковые молекулы, называемые опсинами, которые чувствительны к свету.
Две первичные фоторецепторные клетки называются палочками и колбочками. В ответ на частицы света палочки и колбочки посылают в мозг электрические сигналы.
Колбочки: они находятся в центральной области сетчатки, называемой макулой, и особенно плотны в небольшой ямке в центре макулы, известной как ямка. Колбочки необходимы для детального цветового зрения. Существует три типа конусов, которые обычно называются:
• короткие или синие
• средний или зеленый
• длинный или красный
Колбочки используются для зрения при нормальном освещении и позволяют различать цвета.
Жезлы: в основном они находятся по краям сетчатки и используются для зрения при слабом освещении. Хотя они не могут различать цвета, они чрезвычайно чувствительны и могут обнаруживать минимальное количество света.
Зрительный нерв: этот толстый пучок нервных волокон передает сигналы от сетчатки к мозгу. Всего существует около 1 миллиона тонких волокон сетчатки, называемых ганглиозными клетками, которые переносят световую информацию от сетчатки в мозг.
Ганглиозные клетки покидают глаз в точке, называемой диском зрительного нерва. Поскольку здесь нет палочек и колбочек, это также называют слепым пятном.
Различные подмножества ганглиозных клеток регистрируют разные типы зрительной информации. Например, одни ганглиозные клетки чувствительны к контрасту и движению, другие - к форме и деталям. Вместе они несут всю необходимую информацию из нашего поля зрения.
Мозг позволяет нам видеть в трехмерном пространстве, обеспечивая восприятие глубины, сравнивая сигналы от обоих глаз.
Сигналы, генерируемые сетчаткой, попадают в зрительную кору, часть мозга, которая специализируется на обработке визуальной информации. Здесь импульсы сшиваются вместе, чтобы создать образы.
Поддерживающие ткани
Склера: это обычно называют белком глаза. Он волокнистый и поддерживает глазное яблоко, помогая ему сохранять форму.
Конъюнктива: тонкая прозрачная мембрана, покрывающая большую часть белого цвета глаза и внутреннюю часть век. Это помогает смазывать глаза и защищать их от микробов.
Сосудистая оболочка: слой соединительной ткани между сетчаткой и склерой. Он содержит высокую концентрацию кровеносных сосудов. Его толщина составляет всего 0,5 мм, и он содержит светопоглощающие пигментные клетки, которые помогают уменьшить блики на сетчатке.
Состояние глаз
Как и в случае с любой другой частью тела, проблемы со зрением могут возникать в результате болезни, травмы или возраста. Ниже приведены лишь некоторые из условий, которые могут повлиять на глаза:
Возрастная дегенерация желтого пятна: желтое пятно медленно разрушается, вызывая нечеткое зрение, а иногда и потерю зрения в центре поля зрения.
Амблиопия: это начинается в детстве и часто называется ленивым глазом. Один глаз не развивается должным образом, потому что доминирует другой, более сильный глаз.
Анизокория: это происходит, когда зрачки неодинаковы. Это может быть безвредное состояние или симптом более серьезной проблемы со здоровьем.
Астигматизм: роговица или хрусталик неправильно изогнуты, поэтому свет не фокусируется должным образом на сетчатке.
Катаракта: помутнение хрусталика вызывает катаракту. Они приводят к нечеткости зрения и, если их не лечить, к слепоте.
Дальтонизм: это происходит, когда колбочки отсутствуют или работают неправильно. Дальтоникам трудно различать определенные цвета.
Конъюнктивит или розовый глаз: это распространенная инфекция конъюнктивы, которая покрывает переднюю часть глазного яблока.
Отслоение сетчатки: состояние, при котором сетчатка отслаивается. Требуется срочное лечение.
Диплопия или двоение в глазах: это может быть вызвано несколькими состояниями, которые часто являются серьезными и должны быть как можно скорее осмотрены врачом.
Плавающие: это точки, которые перемещаются по полю зрения человека. Это нормально, но также может быть признаком чего-то более серьезного, например отслоения сетчатки.
Глаукома: давление внутри глаза может повредить зрительный нерв. В конечном итоге это может привести к потере зрения.
Близорукость: это также известно как близорукость. При близорукости трудно видеть то, что находится далеко.
Неврит зрительного нерва: воспаляется зрительный нерв, часто из-за сверхактивной иммунной системы.
Косоглазие: глаза смотрят в разные стороны; это особенно распространено среди детей.
В двух словах
Глаза и наша зрительная система усердно работают каждую секунду, когда мы бодрствуем, сплетая бесшовную визуальную реальность из головокружительного множества световых импульсов.
Мы воспринимаем зрение как должное, но наши глаза - одно из самых удивительных достижений эволюционной инженерии.
