Как видит человек: Процесс работы зрительной системы — Главная

Содержание

Процесс работы зрительной системы

Глаза помогают нам ориентироваться в окружающем мире, узнавать новое, наслаждаться увиденным. Большую часть информации мы получаем с помощью зрения. Зрение – довольно сложный процесс, в котором задействованы не только глаза, но и мозг человека. С рождения люди не обладают совершенной зрительной системой, ее окончательное формирование длится до 8 месяцев, но может затянуться и до 3 лет. Подробнее о формировании зрительной функции у новорожденных читайте в этой статье.

Устройство глаза можно сравнить с мощной линзой.

Передняя часть глаза называется роговицей, она собирает на себе лучи света, которые проходят сквозь нее и попадают на радужную оболочку. Интересно, что диаметр роговицы увеличивается с самого рождения приблизительно до четырехлетнего возраста. В связи с этим детские глаза кажутся нам довольно большими.

На радужной оболочке находится зрачок. Благодаря тому, что зрачок может сужаться и расширяться в зависимости от освещения, человеческий глаз способен привыкать к разной интенсивности освещения. Зрачок пропускает сквозь себя только те лучи, которые направлены прямо на него. Радужная оболочка, напротив, удерживает лучи, что способствует отсутствию зрительных искажений.

Из зрачка лучи света попадают на хрусталик. Хрусталик преломляет поступающие к нему лучи и фокусирует изображение. У хрусталика есть специальные мышцы, которые позволяют ему менять свою форму в зависимости от того, на дальний или ближний объект смотрит человек. Когда мы рассматриваем предметы, находящиеся вблизи, мышца напрягается, и хрусталик приобретает выпуклую форму. Если смотрим вдаль, то, наоборот, расслабляются, и хрусталик становится плоским. При нарушении работы этих мышц развивается близорукость или дальнозоркость.

За хрусталиком расположено стекловидное тело, оно обеспечивает упругость глазному яблоку.

Когда свет сфокусировался с помощью хрусталика, то он попадает на сетчатку. Там проецируется изображение, правда, в перевернутом виде. На сетчатке расположена макула – желтое пятно небольшого диаметра, в котором находятся нервные клетки под названием колбочки. Колбочки выполняют функцию распознавания цветов. Также на сетчатке есть палочки, благодаря ним мы можем видеть в темноте.

Информация, которую мы получаем светочувствительными клетками, передается по нервным тканям в мозг. Мозг анализирует ее и выдает изображение в привычном для нас виде.

Теперь вы понимаете, насколько сложен процесс работы зрительной системы. Если в каком-то из звеньев этого процесса возникает нарушение, то это отражается на способности человека видеть. Относитесь как можно внимательнее к своему зрению!

Здоровье глаз

Как видит человек с плохим зрением, показывает окулист из Казани на видео

Окулист из Казани завоевала признание в тиктоке, показывая, как видит человек со слабым зрением. С помощью линз и камеры смартфона блогерша помогает почувствовать себя на месте пациента с близорукостью или дальнозоркостью, а её видео, кажется, помогают в отношениях с друзьями и родными.

Блогерша Анна живёт в Казани, занимается пошивом нижнего белья и, предположительно, работает оптометристом, или врачом-окулистом, в сети салонов оптики «Корд Оптика». На своей странице в тиктоке с никнеймом @yamalieva.aa девушка показывает зрителям, как видит человек с близорукостью или дальнозоркостью, помогая своим подписчикам побывать на месте пациента со слабым зрением.

Для того чтобы создать видимость проблем с глазами, Анна использует линзы окулиста для диагностики зрения и камеру смартфона — прислоняя стекло к объективу, врач добивается необходимого эффекта.

Например, девушка показала, как выглядит окружающий мир для человека с близорукостью, или миопией, чьё зрение упало до минус пяти диоптрий: стоило блогерше приложить соответствующую линзу, и чёткое изображение в камере сменилось размытым вдали.

Как видит человек со зрением минус пять, — подписала кадры Анна.

В другом видео окулист продемонстрировала проблемы человека с дальнозоркостью, или гиперметропией: для пациента со зрением плюс три с половиной картинка вблизи расплывается, а текст становится нечитабельным.

Камера айфона устроена гораздо примитивнее оптической системы наших глаз, и, соответственно, не может передать всё так же, как мы видим вживую. [Влияют] индивидуальные особенности организма, а также особенности зрительного поведения и различный уровень зрительных нагрузок, — отметила в комментариях к видео Анна, поясняя, почему картинка на некоторых видео может порой не соответствовать реальному зрению человека.

Кроме того, окулист в шутку показала, как видит человек с самым высоким уровнем миопии — минус 20 диоптрий: мир перед линзой практически полностью расплылся в бесформенное пятно.

Только по приколу, — предупредила Анна в описании к кадрам.

Похоже, ролики девушки пришлись по вкусу многим пользователям тиктока — за месяц на блогершу подписались около десяти тысяч человек, а видео про плохое зрение регулярно набирают сотни тысяч просмотров. Немало зрителей оставляют заявки на следующие кадры про близорукость и дальнозоркость — одни комментаторы хотят посмотреть на мир глазами близких людей, а другие пытаются на примере доказать родителям, что их проблемы со зрением требуют решения.

Ранее Medialeaks рассказал, как орнитолог из Владивостока прославила пингвинов из Приморского океанариума в Сети. Девушка помещает пернатых подопечных в мемы про «офигенное окно» и «Геликоптер».

В другом материале Medialeaks можно прочитать о парикмахерше из Волгограда, которая ужаснула многих зрителей видео с большим колтуном на голове клиентки. Девушка две недели лежала в реанимации и не могла причёсываться, и мастеру пришлось распутывать свалявшийся ком три дня.

Как работает зрение — Любопытно

С небольшой помощью оптической иллюзии загляните себе в глаза, чтобы попытаться понять, как работает ваше зрение и как его можно обмануть.

ХЭНК ГРИН: Внимательно посмотри на это. Мы собираемся возиться с вашим мозгом. Это первая стадия оптической иллюзии. Многие иллюзии используют узоры света или перспективы, чтобы использовать разрыв, существующий между ощущением и восприятием — между тем, что видят ваши глаза, и тем, что понимает ваш мозг. Но не все иллюзии так работают. Некоторые производят призрачные эффекты или остаточные изображения, которые используют сбои в физиологии человеческого зрения. Как этот флаг. Я не пытаюсь сделать здесь политическое заявление, и я не собираюсь просить вас присягнуть на верность Республике Хэнк или что-то в этом роде. Я имею в виду, что если бы я собирался создать свою собственную страну, мой флаг был бы намного круче этого, не то чтобы я много думал об этом. А теперь посмотрите на этот белый экран. Если вы смотрели на этот флаг не менее 30 секунд, не двигая глазами, вы что-то увидите, даже если экран пуст, — остаточное изображение флага. Но вместо бирюзового, черного и желтого, он красный, белый и синий.

Хорошо, это довольно круто, но я здесь не только для того, чтобы развлекать вас. Этот вид иллюзии на самом деле является отличным способом объяснить ваше очень сложное чувство видения. И я имею в виду сложные. Почти 70 процентов всех сенсорных рецепторов во всем теле находятся в глазах. И не только это, но для того, чтобы вы что-то увидели, восприняли и распознали — будь то флаг или красивый парень в очках и спортивной куртке, сидящий за столом, — должна быть задействована почти половина всей коры головного мозга.

Зрение считается доминирующим чувством человека, и хотя мы можем обойтись без него и его можно обмануть, то, что вы сейчас узнаете, не является иллюзией.

Когда мы говорили о вашем слухе, мы начали с механики звука. Поэтому, прежде чем мы перейдем к тому, как работают ваши глазные яблоки, имеет смысл поговорить о том, что они на самом деле видят — свет, отражающийся от предметов.

Свет — это электромагнитное излучение, распространяющееся волнами. Помните, как высота и громкость звука определяются частотой и амплитудой его волны? Что ж, это похоже на свет, за исключением того, что частота световой волны определяет ее оттенок, а амплитуда связана с ее яркостью.

Мы воспринимаем короткие волны высоких частот как голубоватые цвета, в то время как длинные низкие частоты кажутся нам красноватыми. Между тем, этот красный цвет может казаться тусклым и приглушенным, если волна движется с меньшей амплитудой, но очень ярким, если волна имеет большую амплитуду и, следовательно, более высокую интенсивность.

Но видимый свет, который мы можем видеть, — это лишь крошечная часть полного электромагнитного спектра, который варьируется от коротких гамма- и рентгеновских лучей до длинных радиоволн.

Точно так же, как механорецепторы уха или хеморецепторы языка преобразуют звуки и химические вещества в потенциалы действия, фоторецепторы ваших глаз также преобразуют световую энергию в нервные импульсы, понятные мозгу.

Чтобы понять, как все это работает, давайте начнем с понимания анатомии глаза.

Первое, что вы заметите вокруг своей обычной пары глаз, — это все внешние аксессуары, такие как брови, которые помогают защититься от пота, если вы забыли повязку на голове во время игры в ракетбол, и сверхчувствительные ресницы, которые вызывают рефлекторное моргание. , как будто вы находитесь на песчаном пляже во время шторма.

Эти особенности, наряду с веками и слезоточивым аппаратом, помогают защитить ваши хрупкие глазные яблоки.

Глазное яблоко имеет неправильную сферическую форму, его диаметр у взрослых составляет около 2,5 сантиметров. Он по существу полый, наполненный жидкостью, которая помогает ему сохранять форму, и вы можете видеть только переднюю шестую часть всего шара. Остальное спрятано в карман защитного жира, закреплено шестью ремнеобразными внешними глазными мышцами и втиснуто в костную орбиту вашего черепа.

Несмотря на то, что все эти приспособления в целом отлично удерживают ваши глазные яблоки внутри головы, что хорошо, в очень редких случаях, возможно, после травмы головы или даже очень сильного чихания, эти присоски могут сразу же выскочить — условие называется вывихом земного шара, который вы действительно не хотите, чтобы Google. Я просто посижу здесь, пока ты гуглишь.

Теперь вам не нужно выпячивать глазное яблоко, чтобы узнать, как оно устроено. Я избавлю вас от хлопот и скажу, что его стенка состоит из трех отдельных слоев — волокнистого, сосудистого и внутреннего слоев. Внешний волокнистый слой состоит из соединительной ткани. Большая его часть — это белое вещество, называемое склерой, а самая передняя часть — прозрачная роговица.

Роговица подобна окну, пропускающему свет в глаз, и если вы когда-либо испытывали мучительную боль от царапины, вы знаете, как ужасно повредить что-то, нагруженное болевыми рецепторами.

Спускаясь немного глубже, средний сосудистый слой стенки содержит заднюю сосудистую оболочку, мембрану, которая снабжает кровью все слои. В передней части находится также цилиарное тело, кольцо мышечной ткани, окружающее хрусталик, но самой известной частью этого среднего слоя является радужная оболочка. Радужная оболочка — это та часть глаза, которая имеет характерный цвет и является уникальной для вас. Он состоит из гладкой мышечной ткани, имеет форму сплющенного пончика и зажат между роговицей и хрусталиком. Эти круговые сфинктерные мышцы — да, верно, сфинктеры повсюду! — сокращаются и расширяются, изменяя размер темной точки вашего зрачка.

Сам по себе зрачок представляет собой отверстие в радужной оболочке, через которое свет попадает в глаз. Вы можете увидеть, как радужная оболочка защищает глаз от попадания слишком большого количества света, если посветите фонариком в глаз своего друга в темной комнате. Их зрачки из расширенных станут точечными за пару секунд.

Свет проходит через роговицу и зрачок и попадает на хрусталик — выпуклый прозрачный диск, который фокусирует этот свет и проецирует его на сетчатку, составляющую внутренний слой в задней части глазного яблока.

Ваша сетчатка заполнена миллионами фоторецепторов, которые выполняют важнейшую работу по преобразованию световой энергии в электрические сигналы, которые получает ваш мозг. Эти рецепторные клетки бывают двух видов — палочки и колбочки, к которым я вернусь через минуту. Но сама сетчатка состоит из двух слоев: внешнего пигментированного слоя, который помогает поглощать свет, чтобы он не рассеивался вокруг глазного яблока, и внутреннего нервного слоя. И этот слой, как следует из названия, содержит нейроны — не только фоторецепторы, но и биполярные нейроны, и ганглиозные нейроны. Эти два вида нервных клеток объединяются, чтобы создать своего рода путь для света или, по крайней мере, данные о свете.

Биполярные нейроны имеют синапсы на обоих концах, образуя своего рода мостик — на одном конце он синапизируется с фоторецептором, а на другом — с ганглиозным нейроном, который далее образует зрительный нерв.

Допустим, вас только что ослепил луч фонарика. Этот свет попадает на заднюю часть сетчатки и распространяется от фоторецепторов к биполярным клеткам прямо под ними, к самым внутренним ганглиозным клеткам, где они затем генерируют потенциалы действия.

Аксоны всех этих ганглиозных клеток переплетаются друг с другом, образуя толстый канатовидный зрительный нерв — ваш второй черепной нерв, — который выходит из задней части вашего глазного яблока и несет эти импульсы вверх к таламусу, а затем к зрительной коре головного мозга.

Итак, это основная анатомия и последовательность событий человеческого зрения, но я действительно хочу поговорить о двух типах фоторецепторов — палочках и колбочках.

Колбочки располагаются ближе к центру сетчатки и обнаруживают мелкие детали и цвета. Их можно разделить на типы, чувствительные к красному, зеленому и синему, в зависимости от того, как они реагируют на разные типы света. Но они не очень чувствительны и действительно достигают своего порога активации только при ярком освещении. Палочки, напротив, более многочисленны и более светочувствительны. Но они не могут подобрать реальный цвет. Вместо этого они регистрируют только оттенки серого из черного и белого. Они свисают по краям вашей сетчатки и управляют вашим периферийным зрением.

Поскольку эти рецепторы функционируют совершенно по-разному, вы, возможно, не удивитесь, узнав, что ваши палочки и колбочки также по-разному связаны с сетчаткой.

С одной ганглиозной клеткой может соединяться до 100 различных стержней, но поскольку все они одновременно посылают информацию в ганглий, мозг не может сказать, какие отдельные стержни были активированы, и поэтому они не очень хорош в предоставлении детализированных изображений. Все, что они действительно могут сделать, это дать вам информацию об общей форме объектов, а также о том, светлые они или темные.

Каждая колбочка, напротив, получает свою личную ганглиозную клетку, с которой можно соединиться, что обеспечивает очень детальное цветовое зрение, по крайней мере, при достаточно ярком освещении.

И все это возвращает нас к тому странному флагу. Почему, глядя на этот флаг, а затем глядя на пустое белое пространство, мы видим призрачный флаг разных цветов? Ну, это начинается с того факта, что наши фоторецепторы могут заставить нас видеть остаточные изображения.

Некоторые стимулы, такие как очень яркие цвета или очень яркий свет, настолько сильны, что наши фоторецепторы будут продолжать активировать потенциалы действия даже после того, как мы закроем глаза или отведем взгляд. Другая часть иллюзии связана с другой ошибкой в нашем визуальном программировании… и просто наши колбочки могут устать.

Если вы достаточно долго смотрите на яркое изображение, ваши колбочки будут слишком долго получать одни и те же стимулы и в основном перестанут реагировать. В случае с флагом вы смотрели на изображение с яркими бирюзовыми полосами. Поскольку ваши сетчатки содержат колбочки, чувствительные к зеленому, красному и синему, синие и зеленые через некоторое время устают, и остаются активными только красные. Затем вы посмотрели на белый экран. Этот белый свет включал в себя все цвета и длины волн видимого света. Таким образом, ваши глаза все еще получали красный, зеленый и синий свет, но только красные колбочки были способны реагировать. В результате, когда стало появляться остаточное изображение, эти полосы выглядели красными.

То же самое произошло и с вашими палочками, за исключением того, что они регистрируют только черное и белое, остаточное изображение было похоже на просмотр негатива фотографии — темное сменяется светлым. Вот так черные звезды и полосы стали белыми.

Итак, да, человеческое зрение подвержено ошибкам, но те ошибки, которые оно совершает, могут помочь нам понять эту удивительно сложную систему. И эта удивительно сложная система, вероятно, помогла вам сегодня узнать об анатомии и физиологии зрения, начиная со строения глаза и его трех слоев: волокнистого, сосудистого и внутреннего слоев. Мы потратили большую часть времени на изучение внутреннего слоя, состоящего из сетчатки и трех видов ее нейронов: фоторецепторов, биполярных клеток и ганглиозных нейронов. И после того, как мы узнали, как отличить палочки от колбочек, мы проанализировали, как работает иллюзия странного флага.

Как работает человеческий глаз

Когда вы совершаете покупку по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот как это работает.

Идеальное зрение описывается как зрение 20/20. (Изображение предоставлено IKO | Shutterstock)
Человеческий глаз принадлежит к общей группе глаз, встречающихся в природе, называемых «глазами камеры». Подобно тому, как объектив камеры фокусирует свет на пленку, структура глаза, называемая роговицей, фокусирует свет на светочувствительной мембране, называемой сетчаткой.

Структура глаза
Роговица представляет собой прозрачную структуру, расположенную в самой передней части глаза, которая помогает фокусировать входящий свет. За зрачком находится бесцветная прозрачная структура, называемая хрусталиком. Прозрачная жидкость, называемая водянистой влагой, заполняет пространство между роговицей и радужной оболочкой.
«Роговица фокусирует большую часть света, затем он проходит через хрусталик, который продолжает фокусировать свет», — объясняет доктор Марк Фромер, офтальмолог и специалист по сетчатке из больницы Ленокс Хилл в Нью-Йорке. [ 7 величайших тайн человеческого тела ]
За роговицей находится цветная кольцеобразная мембрана, называемая радужной оболочкой. По словам Фромера, радужка имеет регулируемое круглое отверстие, называемое зрачком, которое может расширяться или сужаться, чтобы контролировать количество света, попадающего в глаз.
Ресничные мышцы окружают хрусталик. Мышцы удерживают хрусталик на месте, но они также играют важную роль в зрении. Когда мышцы расслабляются, они натягивают и уплощают хрусталик, позволяя глазу видеть объекты, находящиеся далеко. Чтобы четко видеть более близкие предметы, цилиарная мышца должна сокращаться, чтобы утолщать хрусталик.
Внутренняя камера глазного яблока заполнена желеобразной тканью, называемой стекловидным телом. Пройдя через хрусталик, свет должен пройти через эту жидкость, прежде чем попасть на чувствительный слой клеток, называемый сетчаткой.
(Изображение предоставлено: LiveScience Graphic/Изображение предоставлено 3DScience.com )
Сетчатка
Фромер объяснил, что сетчатка является самым внутренним из трех слоев ткани, составляющих глаз. Самый внешний слой, называемый склерой, придает большей части глазного яблока белый цвет. Роговица также является частью внешнего слоя.
Средний слой между сетчаткой и склерой называется сосудистой оболочкой. Сосудистая оболочка содержит кровеносные сосуды, которые снабжают сетчатку питательными веществами и кислородом и удаляют продукты жизнедеятельности. [ Галерея изображений: Глазной имплантат частично восстанавливает зрение слепых ]
В сетчатку встроены миллионы светочувствительных клеток, которые делятся на две основные разновидности: палочки и колбочки.
Палочки используются для монохромного зрения при плохом освещении, а колбочки используются для цветопередачи и для обнаружения мелких деталей. Колбочки упакованы в часть сетчатки непосредственно за сетчаткой, называемую ямкой, которая отвечает за четкое центральное зрение.
Когда свет попадает на палочки или колбочки сетчатки, он преобразуется в электрический сигнал, который передается в мозг через зрительный нерв. Затем мозг переводит электрические сигналы в изображения, которые видит человек, сказал Фромер.
Проблемы/заболевания зрения
Наиболее распространенными проблемами со зрением являются близорукость (миопия), дальнозоркость (гиперметропия), дефект глаза, вызванный несферической кривизной (астигматизм) и возрастная дальнозоркость (пресбиопия), согласно Национальный глазной институт.
По словам Фромера, у большинства людей пресбиопия развивается в возрасте 40–50 лет, и им начинают нужны очки для чтения. По его словам, с возрастом хрусталик становится более плотным, из-за чего цилиарным мышцам становится труднее сгибать хрусталик.
Ведущими причинами слепоты в США являются катаракта (помутнение хрусталика), возрастная дегенерация желтого пятна (поражение центральной части сетчатки), глаукома (поражение зрительного нерва) и диабетическая ретинопатия (поражение сетчатки глаза). сосудов), по данным Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC). Другие распространенные расстройства включают амблиопию («ленивый глаз») и косоглазие (косоглазие), сообщает CDC.
Дополнительный отчет Тани Льюис, штатного корреспондента
Примечание редактора: Если вам нужна дополнительная информация по этой теме, мы рекомендуем следующую книгу:
Человеческое тело: иллюстрированное руководство
(открывается в новом вкладка)
(открывается в новой вкладке)
19,29 $
(открывается в новой вкладке)
View Deal (открывается в новой вкладке)
Связанные страницы о человеческом теле
Человеческое тело: анатомия, факты и функции
Части человеческого тела
Мочевой пузырь: факты, функции и заболевания
Человеческий мозг: факты, анатомия и картирование проекта Функции и заболевания
Пищевод: факты, функции и заболевания
Желчный пузырь: функции, проблемы и здоровое питание
Сердце человека: анатомия, функции и факты
Почки: факты, функции и заболевания
Печень: функции, нарушения и заболевания
Легкие: факты, функции и заболевания
Нос: факты, функции и заболевания
Поджелудочная железа: функции, расположение и заболевания
Тонкий кишечник: функции, длина и проблемы
Селезенка: Функции, расположение и проблемы
Желудок: факты, функции и заболевания
Язык: факты, функции и заболевания
Системы человеческого организма
Система кровообращения: факты, функции и заболевания
Пищеварительная система: факты, функции и заболевания
Эндокринная система: факты, функции и заболевания
Иммунная система: заболевания, нарушения и функции
Лимфатическая система: факты, функции и заболевания
Мышечная система: факты, функции и заболевания
Нервная система: факты, функции и заболевания
Репродуктивная система: факты, функции и заболевания
Дыхательная система: факты, функции и заболевания
Скелетная система: факты, функции и заболевания
Кожа: факты, заболевания и состояния
Мочевая система: факты, функции и заболевания
Дополнительные ресурсы
Национальный институт глаз содержит информацию о распространенных проблемах со зрением.
Как видит человек: Процесс работы зрительной системы