Почему мы видим — как устроены человеческие глаза

Если зрение нарушено или ослаблено, остальные органы чувств включаются в работу более активно. Но ни один из этих органов не сможет полностью компенсировать потерянного зрения. Строение глаза сложное и многогранное. Именно поэтому к глазному аппарату стоит относиться с повышенным вниманием и заботой.

Как устроены человеческие глаза

Глаза имеют специальную округлую форму и располагаются в специальной выемке на черепе — глазнице. Наружная часть глаз защищается складками кожи, в которых располагаются глазные мышцы и ресницы, выполняющие следующий функционал:

• железы, расположенные в ресницах, вырабатывают специальную жидкость и слизь, защищающие глаз от пересыхания;
• движение век защищает глаз от механических воздействий и позволяет удалять мелкие частицы, попадающие на поверхность глаза.

Когда мы говорим о глазах, то подразумеваем сложный и уникальный аппарат, состоящий из множества отделов и органов, ответственных за сбор, восприятие и дальнейшую передачу информации, полученной извне. Такой сложный процесс реализуется благодаря элементам, формирующим глазное яблоко.

Бесперебойная обработка информации осуществляется благодаря 3 основным компонентам глаза:

1. Центральный. Данный компонент сосредоточен в коре головного мозга, он позволяет формировать и оценивать зрительные образы.
2. Периферический — включает в себя глазное яблоко и ткани, прилегающие к нему.
3. Проводниковый. Компонент представлен волокнами зрительных нервов.

Основные отделы глаза

Все отделы глаза имеют достаточно хрупкое строение и требуют бережного отношения. Только тогда они смогут максимально точно передавать световые волны, получаемые извне.

Зрачок

Зрачок располагается в центре радужки и представляет собой круглое отверстие. Под воздействием светового потока, диаметр зрачка способен меняться. Величина зрачков меняется «автоматически» и не контролируется человеком.

Изменения зрачка обеспечиваются его чувствительностью. Зрачок получает определенное воздействие и формирует ответный сигнал благодаря нервной системе. Сужение зрачка отсекает слепящий свет и защищает глаз от его негативного воздействия. Различают прямую реакцию, когда освещается и сужается только один зрачок, и содружественную, когда второй орган отзывается на световой воздействие на первый глаз.

Расширение зрачка может спровоцировать испуг или боль, а также прием некоторых групп препаратов.

Глазница

Глазница — костная впадина, позволяющая удерживать и защищать глаза. Состоит их 4 частей различной плотности, надежно соединенных между собой. Наружная стенка глазницы отличается самой высокой плотностью, внутренняя — самая слабая. Внутреннюю стенку способна разрушить любая тупая травма.

Костные стенки глазницы находятся по соседству с решетчатым лабиринтом, лобной пустотой и гайморовой пазухой. Стоит отметить, что такое соседство опасно для глаза — если в пазухе начнет развиваться опухоль, она может проникнуть в полость глазницы. И наоборот.

Веки

Веки — подвижные складки, которые состоят из нескольких слоев:

• кожный покров;
• мышечные ткани;
• хрящевая ткань и конъюнктива.

Наружный край век имеет переднее и заднее ребро, образующие интермаргинальное пространство. Именно в нем вырабатывается секрет, позволяющий векам легко скользить по глазу, плотно смыкаться и правильно выводить слезную жидкость.

Зрительный нерв

Зрительный нерв служит для того, чтобы в головной мозг поступали световые сообщения для дальнейшей обработки. Место локации зрительного нерва — мозг, точнее, его затылочная доля. Зрительный нерв имеет длину от 4 до 6 см., состоит из нескольких отделов.

Зрительные пути всегда пересекаются между собой, что дает возможность диагностировать заболевания глаза.

Камеры глазного яблока

Под камерами понимается замкнутое пространство, расположенное внутри глазного яблока. Это пространство всегда наполнено влагой для создания комфортной среды в органах зрения. Камеры глаза могут быть передней и задней. Соединительным элементом между ними выступает зрачок. Место локации передней камеры — роговица. Заднюю часть передней камеры ограничивает радужка.

Камеры глаза постоянно трудятся для того, чтобы выработать достаточное количество жидкости, а также обеспечить ее отток. Для того, чтобы жидкость оттекала, во фронтальной камере глаза располагается специальная дренажная система.

Камеры глаза отвечают за то, чтобы на сетчатую оболочку глаза попадали лучи света. В зоне их ответственности и установление путей сообщения между мышцами, расположенными внутри глаза.

Строение оболочки глаза

Оболочки глаза позволяют ему удерживать необходимую форму, они обеспечивают глаза питательными веществами и позволяют четко видеть предметы на любом расстоянии.

Строение сетчатки глаза

Представляет собой периферический отдел, ответственный за запуск зрительного анализатора. Благодаря анализатору глаз улавливает световые волны, преобразует их в импульсы и через зрительный нерв передает информацию дальше. Она представляет собой нервную ткань, которая формирует внутреннюю оболочку глазного яблока. С внешней стороны сетчатка обрамлена сосудистой оболочкой. Толщина сетчатки очень незначительна — 281 мкм.

Оболочки глаза — сетчатка, сосудистая и фиброзная.

Сосудистая оболочка

Включает в себя радужку, цилиарное тело и хориоидею. Радужка внешне напоминает диск и состоит из трех слоев. В центре диска находится зрачок. Первый слой формируют фибробласты, соединенные между собой отростками. Далее располагаются меланоциты, определяющие пигмент радужки. За ними расположена сеть, состоящая из волокон коллагена и капилляров. Толщина радужки разная на разных участках и имеет диапазон изменений от 0,2 до 0,4 мм. Минимальная толщина радужки отмечается в корневой зоне.

Цилиарное тело представляет собой область, где происходит выработка глазной жидкости, и состоит из кровеносных сосудов и мышечной ткани. Имеет несколько слоев разной направленности, включающихся в работу хрусталиком. Хрусталик меняется, позволяя человеку четко видеть предмет как далеко, так и вблизи. Цилиарное тело удерживает тепло, фильтрует кровоток, удерживает постоянную величину внутриглазного давления. На цилиарное тело опирается радужка.

Место локации хориоидеи — задняя часть сосудистого тракта. Расположенные рядом зубчатый тракт и зрительный нерв ограничивают площадь, занимаемую хориоидеей. Толщина хориоидеи составляет примерно 0,3 мм и уменьшается по мере приближения к зубчатой линии. Состоит из коротких задних артерий, идущих по направлению к экватору, и передних — направленных к сосудистой оболочке.

Элементы вспомогательного значения

Качество зрения человека зависит от роговицы, хрусталика и сетчатки. Именно они определяют, хорошо или плохо видит человек.

Роговица принимает активное участие в процессе преломления лучей. Этот процесс аналогичен действию фотоаппарата. Зрачок регулирует поток лучей света, а качество изображению задает фокусное расстояние. Сетчатая оболочка — своего рода фотопленка — принимает световые лучи.

Преломляют световые лучи и стекловидное тело, а также влага, наполняющая глазные камеры, только в значительно меньшей степени. Эти образования имеют большую роль в определении качества зрения. Если прозрачность влаги снижается, в ней появляется кровь, зрение существенно ухудшается.

Если глаз правильно пропускает световые лучи через все оптические среды, на сетчатке формируется реальное изображение — но уменьшенное и перевернутое. В затылочных долях головного мозга происходит заключительная обработка информации.

Слезный аппарат

Слезный аппарат представляет собой систему, которая вырабатывает специальную влагу и выводит ее в носовую полость. Эта влага называется слезами. Все органы слезной системы имеют парное строение, они представлены слезной железой и другими подобными образованиями. Слезный аппарат функционирует для того, чтобы весь глаз был постоянно обеспечен влагой и не пересыхал.

Слезная железа делится на нижнюю и верхнюю часть, разделительным барьером среди которых выступают сухожилие, обеспечивающее движение верхнего века. Верхняя часть слезной железы имеет толщину в 5 мм и площадь 12*25 мм. Железа имеет выводные канальцы (от 3 до 5), осуществляющие вывод жидкости в конъюнктиву.

Нижняя часть железы имеет толщину 2 мм и площадь 11*8 мм. В ней также присутствуют канальцы, одни из которых соединены с верхним образованием, а другие имеют выход в конъюнктивный мешок.

Слезная железа нуждается в правильном кровотоке. За обеспечение железы кровью отвечает слезная артерия. Для оттока крови используется слезная вена. Для того, чтобы запустить данный процесс, необходимо, чтобы нервная система получила сигнал о необходимом возбуждении. Этот сигнал подаёт тройничный нерв, симпатические и парасимпатические волокна. Эти железы относятся к добавочным и функционируют в стандартных ситуациях. Их синхронная работа позволяет вырабатывать слезы в объеме 1 мл — этого вполне достаточно для того, чтобы глаза всегда были увлажнены.

Инородное тело, попавшее в глаз, яркий свет, всплеск эмоций относятся к внешним раздражителям, которые запускают работу основной слезной железы.

Слезный аппарат включает в себя множество точек, расположенных на веке, в его внутреннем углу. Озеро, ручей, мешок и другие точки хорошо видны невооруженным глазом. Они соприкасаются с конъюнктивой. Для соединения данных точек в глазу существуют канальцы — их длина не превышает 10 мм.

Слезный мешок — закрытая цилиндрическая плоскость, вытянутая на 10 мм., кровоснабжение которого обеспечивает артерия, расположенная в глазу. Кровь от глазного мешка отходит благодаря мелких венам. Ширина мешка ничтожна — 4 мм. Поверхность мешка покрыта эпителием, состоящим из бокаловидного гландулоцита.

Циннова связка

Циннова связка представляет собой волокна, предназначенные для того, чтобы зафиксировать хрусталик. Поверхность волокон покрывает гель из мукополисахаридов. Он обеспечивает потребность глаза в защите от влаги, которая присутствует в камерах. Образование находится в пространстве за хрусталиком. Если глаз правильно пропускает световые лучи через все оптические среды, на сетчатке формируется реальное изображение — но уменьшенное и перевернутое. Сокращение цилиарной мышцы обусловлено активностью цинновой связки. Когда волокна цинновой связки расслабляются, хрусталик сплющивается.

Волокна цинновой связки классифицируют на задние и передние. Задние волокна крепятся у зубчатого края и на фронтальной области хрусталика.

Передние волокна берут начало в основании цилиарных отростков, а крепятся в тыльной стороне хрусталика. Волокна могут скрещиваться между собой, образуя щелевидное пространство, расположенное по периферии хрусталика.

Хрусталик

Представляет собой двояковыпуклую биологическую линзу. Важный элемент, служащий для проведения света и его преломления. Благодаря хрусталику человек может фокусировать взгляд на предметах, расположенных на различном расстоянии. Хрусталик — образование высотой 9 мм и толщиной 5 мм. Располагается он в задней камере глазного яблока. В процессе возрастных изменений хрусталик становится толще. Процесс является медленным, но необратимым.

Передняя часть хрусталика менее выпуклая, чем задняя. Радиус кривизны хрусталика в передней части составляет 10 мм., в задней — 6 мм. Это приблизительные значения. Диаметр хрусталика 3,5-5 мм. Внутри хрусталика содержится вещество, которое удерживается благодаря капсуле, имеющей тонкие стенки. Нижняя фронтальная часть состоит их эпителиальной ткани. Данная ткань отсутствует на задней стороне. Особенность клеток эпителия заключается в том, что они постоянно делятся, но никак не меняют объем и размеры хрусталика. Эта особенность объясняется тем, что старые клетки подвергаются обезвоживанию и располагаются на максимально удаленном расстоянии от центральной части прозрачного тела. Благодаря обезвоживанию, старые клетки значительно уменьшаются в объеме.

Именно этот физиологический процесс приводит к тому, что у человека возникают проблемы со зрением, которые называются старческой дальнозоркостью. Человек начинает плохо видеть предметы, расположенные рядом с ним.

Как только организм перешагивает 40-летний рубеж, хрусталик начинает терять свою эластичность. Резерв аккомодации снижается и человек теряет остроту зрения.

Фоторецепторы

Фоторецепторы представлены нейронами, обрабатывающими световой сигнал. Обработка происходит таким образом, что бы преобразовать световой сигнал в электрический импульс. Данные импульсы запускают биологические процессы, необходимые для того, чтобы сформировать зрительный образ. Фоторецепторы вбирают фотоны, и клетка насыщается необходимым потенциалом.

Палочки и колбочки, присутствующие в глазу, представляют образования, чувствительные к свету. Благодаря их функционированию человек получает возможность правильно воспринимать объекты, присутствующие в окружающем мире. Именно таким образом у человека возникает зрение.

Еще один тип светочувствительных клеток — глазки Глессе — располагаются внутри чашеобразной пигментной клетки. Работа глазок Глессе направлена то, что бы уловить направление, в котором движется луч света, и определить его интенсивность. Эти клетки позволяют обработать сигнал и преобразовать его в электрический импульс.

В 1990-х годах учены установили еще один класс фоторецепторов — клетки с высокой светочувствительность, расположенные в сетчатой оболочке, а именно, в ее ганглиозном слое. Работа этих клеток заключается в косвенном поддержании зрительного процесса — суточные импульсы биологического характера и рефлекс зрачков.

Палочки с высокой чувствительностью помогают человеку различать предметы даже при условии недостаточного освещения. Они позволяют видеть очертания предметов даже тогда, когда человеческий глаз не в состоянии различать их цветовую гамму. Именно поэтому функционал человеческого глаза значительно отличается от глаза животных.

Для того, чтобы запустить соответствующие биологические функции, колбочкам необходимо воздействие яркого света.

Сетчатка состоит из трех типов колбочек. Каждая колбочка — своего рода фоторецептор, который настраивается на волны конкретной длины. В коре головного мозга существуют специальные отделы, дающие человеку возможность видеть цветное изображение. Колбочки реагируют на световые импульсы, разделяя их на короткие, средние и длинные.

Стекловидное тело

Стекловидное тело представлено гелеобразным веществом, заполняющим глазное яблоко на 2/3. Оно на 99% состоит из воды. В его состав входит гиалоурановая кислота. На фронтальной части тела существует выемка, которая соприкасается с хрусталиком. Коллаген в стекловидном теле представлен волокнами, промежутки между которыми заполнены жидкостью.

В переферии тела присутствуют гиалоциты. Благодаря этим клеткам в глазу происходит образование белков, коллагенов, гемидесмосов и гиалуроновой кислоты. Эти вещества помогают установить прочные и плотные связи между стекловидным телом и мембраной сетчатки.

Стекловидное тело несет следующую функциональную нагрузку:

• преломляет световые лучи, падающие на глаз;
• позволяет глазу иметь определенную форму и не деформироваться;
• создает напряжение в глазу, необходимое для правильного восприятия световых образов;
• позволяет добиться эффекта несжимаемости глаза.

Поводя итоги

Глаза являются парным органом, который формирует трехмерное изображение. Каждый глаз воспринимает свою картинку, и если нарушается их совместное движение, зрение расстраивается. Глаза начинают видеть разные картинки или изображение раздваивается.

Используемые источники:

• Stratton G. M. Vision without inversion of the retinal image (англ.) // Psychological Review (англ.)русск. : journal. — 1897.
• Глазные болезни. Основы офтальмологии / Под редакцией профессора В. Г. Копаевой. — М.: ОАО «Издательство «Медицина», 2012.
• Д. Хьюбел. Строение глаза, мозг, зрение. — под ред. А. Л. Бызова. — М.: Мир, 1990.
• Статья на Википедии