Оптический аппарат глаза

Световые лучи проходят через роговицу, водянистую влагу передней камеры, зрачок, водянистую влагу задней камеры, хрусталик, стекловидное тело и, наконец, попа­дают на сетчатку. При этом пучок света направляется благодаря светопреломляющим средам (и, в первую оче­редь, аккомодации хрусталика) на желтое пятно сетчатки, являющееся зоной наилучшего видения.

Преломляющую силу любой оптической системы вы­ражают в диоптриях (D). Одна диоптрия равна преломля­ющей силе линзы с фокусным расстоянием 100 см. Счита­ется, что преломляющая сила роговицы составляет 48,8 D, плоского хрусталика - 19,1 D, а выпуклого хрусталика - 33,0 D. В целом, общая преломляющая сила здорового глаза взрослого человека при рассматривании далеких предметов составляет 58,6 D (фокусное расстояние - 22,8 мм), а при рассматривании близких предметов, то есть при аккомодации, - 70,5 D. Чтобы схематически представить проекцию изображения предмета на сетчатку, нужно провести линии от его концов через узловую точ­ку (в 7,15 мм сзади от роговой оболочки и на 15 мм впереди от сетчатки). На сетчатке получается действи­тельное, уменьшенное и обратное изображение.

Аккомодация - это настройка оптического аппарата глаза на определенное расстояние, в результате которой изображение предмета фокусируется на сетчатке, неза­висимо от его расположения от глаза. Иначе говоря, аккомодация - это приспособление глаза к ясному ви­дению объектов, удаленных на разном расстоянии от глаза. Именно его свойство глаза позволяет одинаково хорошо видеть предметы, находящиеся вблизи или, на­оборот, вдали.

В эволюции первоначально аккомодация достигалась путем передвижения хрусталика вперед или назад с по­мощью специальных мышц. Например, у рыб глаз в по­кое установлен на ясное видение предметов, находящихся вблизи (вода плохой проводник света); при необходимос­ти видеть далекие предметы хрусталик отодвигается на­зад сокращением специальной мышцы. У рептилий и птиц аккомодация хрусталика достигается также путем изме­нения его кривизны. Считается, что обычно у млекопита­ющих хрусталик не передвигается, а аккомодация проис­ходит благодаря изменению его кривизны.

У человека в норме аккомодация осуществляется за счет изменения кривизны хрусталика - при рассмотрении далеких предметов кривизна хрусталика уменьшается до минимума, а при рассмотрении близко расположенных предметов - его кривизна возрастает (хрусталик делается выпуклым), что повышает преломляющую способность гла­за. Для нормального глаза дальняя точка ясного видения лежит в бесконечности, а ближайшая точка ясного виде­ния находится на расстоянии 10 см от глаза.

В отношении механизма аккомодации известно следу­ющее. При рассматривании удаленных от глаза предметов цилиарная мышцы расслабляется, что сопровождается на­тяжением цинковых связок, в результате чего происходит натяжение сумки хрусталика и уплощение хрусталика (при этом радиус кривизны передней поверхности хрусталика составляет 10 мм и более). При рассматривании близко расположенных предметов цилиарная мышца сокращается, сближая при этом цинновы связки; это снижает натяже­ние сумки хрусталика и приводит к увеличению его кри­визны (радиус уменьшается до 6 мм), а тем самым - к росту преломляющей способности глаза. Сокращение цилиарной мышцы вызывается парасимпатическими нервами - за счет взаимодействия ацетилхолина как медиатора с ее М-холинорецепторами (преганглионарные нейроны рас­положены в ядре Перлеа и идут в составе глазодвигатель­ного нерва, то есть III пары черепно-мозговых нервов; их аксоны прерываются в ресничном узле). Применение блокатора М-холинорецепторов (например, атропина) полнос­тью снимает способность глаза к аккомодации, а введение в глаз М-холиномиметиков (например, пилокарпина) или ингибиторов АХЭ (эзерина) усиливает аккомодационные возможности глаза. Процессы аккомодации находится под контролем корковых нейронов.

Отдельные исследователи считают, что у человека описанный механизм аккомодации функционирует лишь в ситуациях, при которых предмет зрительного наблюдения находится на расстоянии не менее 25-30 см от глаза; при более близком расположении предмета для его ясного видения используется менее эффективный способ акко­модации - изменение положения сетчатки, то есть фило­генетически более древний механизм. С учетом того, что рабочая поза многих школьников организована таким об­разом, что учебники или тетради располагаются на близ­ком (до 25-30 см) расстоянии от глаз, то именно это об­стоятельство, по мнению авторов данной концепции, яв­ляется одной из причин высокой частоты близорукости среди школьников.

Величину, на которую изменяется преломляющая сила глаза при наибольшей аккомодации по сравнению с состоянием покоя, называют силой аккомодации, а про­странство между дальней и ближней точкой ясного виде­ния - областью аккомодации. Сила аккомодации не всегда одинакова: она изменяется в зависимости от общего состояния организма и при утомлении уменьшается.

Старческая дальнозоркость. Необходимыми пита­тельными веществами хрусталик обеспечивается за счет диффузии их из окружающей его жидкости. В связи с этим внутренние его слои находятся в наиболее небла­гоприятных условиях. Может возникнуть постепенная де­генерация внутренних слоев хрусталика, что вызывает его помутнение и потерю эластичности. Именно по этой при­чине с возрастом хрусталик теряет эластичность. Поэтому при сокращении цилиарной мышцы кривизна хрусталика (его выпуклость) почти не увеличивается, то есть сила аккомодации уменьшается. Близкие предметы при этом видны плохо (то есть ближайшая точка ясного видения находится на расстоянии, значительно превышающем 10 см). Это состояние называется старческой дальнозоркос­тью, или пресбиопией. При старческой пресбиопии люди вынуждены пользоваться очками с двояковыпуклыми линзами, или (при наличии миопии) не пользоваться дво­яковогнутыми линзами.

Рефракция глаза и ее аномалии. Рефракция (пре­ломление лучей) отражает способность оптической сис­темы глаза фокусировать изображение предмета на сет­чатке глаза. Хрусталик не является идеальной линзой - лучи света, проходящие через его периферическую часть, преломляются сильнее, в результате чего возникает ис­кажение изображения. Это явление получило название сферической аберрации и его следует рассматривать как вариант нормы. Сферическая аберрация может быть уменьшена до минимума за счет уменьшения диаметра зрачка - чем уже зрачок, тем четче изображение не сетчатке. Свет различной длины волн также преломляет­ся хрусталиком неодинаково, что порождает хромати­ческую аберрацию.

При нормальном зрении, которое называется эмметропическим, острота зрения (visus), т.е. максимальная способ­ность глаза различать отдельные детали объектов, обычно достигает одной условной единицы. Это означает, что че­ловек способен рассмотреть две отдельные точки, видимые под углом в 1 минуту. Максимальную остроту зрения имеет желтое пятно и особенно центральная ямка. К пе­риферии от желтого пятна острота зрения намного ниже. Острота зрения определяется различными методами, в том числе объективными и субъективными. В последнем случае используются специальные таблицы (например, таблицы Сивцева), которые состоят из нескольких рядов букв или незамкнутых окружностей различной величины (кольца Ландольта), видимых под различным углом зрения. Остро­та зрения, определенная по таблице, выражается обычно в относительных величинах. Нормальная острота принимает­ся за единицу. Встречаются люди, обладающие повышен­ной остротой зрения (visus более 1).

При аномалии рефракции острота зрения всегда ниже 1. Различают три основных вида аномалии рефрак­ции - астигматизм, близорукость (миопию) и дальнозор­кость (гиперметропию).

Астигматизм обусловлен тем, что в силу врожденных особенностей оптическая система глаза (роговица и хрус­талик) неодинаково преломляет лучи в разных направле­ниях (по горизонтальному или по вертикальному ме­ридиану). Иначе говоря, явление сферической аберрации у этих людей выражено значительно сильнее, чем обычно (и оно не компенсируется сужением зрачка). Так, если кривизна поверхности роговицы в вертикальном сечении больше, чем в горизонтальном, изображение на сетчатке не будет четким, независимо от расстояния до предмета.

Роговица будет иметь как бы два главных фокуса: один - для вертикального сечения, другой - для горизон­тального. Поэтому лучи света, проходящие через астиг­матический глаз, будут фокусироваться в разных плоско­стях: если горизонтальные линии предмета будут сфоку­сированы на сетчатке, то вертикальные - впереди нее. Ношение цилиндрических линз, подобранных с учетом реального дефекта оптической системы, в определенной степени компенсирует эту аномалию рефракции.

В отличие от астигматизма, близорукость и дально­зоркость обусловлены изменением длины глазного ябло­ка. При нормальной рефракции расстояние между рого­вицей и центральной ямкой (желтым пятном) составляет 24,4 мм. При миопии (близорукости) продольная ось глаза больше 24,4 мм, поэтому лучи от далекого объекта фокусируются не на сетчатке, а перед ней, в стекловид­ном теле. Чтобы ясно видеть вдаль, необходимо перед близорукими глазами поместить вогнутые стекла, кото­рые отодвинут сфокусированное изображение на сет­чатку. В дальнозорком глазу продольная ось глаза уко­рочена, т.е. меньше 24,4 мм. Поэтому лучи от далекого объекта фокусируются не на сетчатке, а за ней. Этот недостаток рефракции может быть компенсирован акко­модационным усилием, т.е. увеличением выпуклости хру­сталика. Поэтому дальнозоркий человек напрягает акко­модационную мышцу, рассматривая не только близкие, но и далекие объекты. При рассматривании близких объектов аккомодационные усилия дальнозорких людей недостаточны. Поэтому для чтения дальнозоркие люди должны надевать очки с двояковыпуклыми линзами, уси-ливающими преломление света.

Аномалии рефракции, в частности близорукость и дальнозоркость распространены и среди животных, на­пример, у лошадей; близорукость весьма часто наблюда­ется у овец, особенно культурных пород.

Зрачок и зрачковый рефлекс (пупиломоторная систе­ма). Оптическая система глаза имеет механизм, регулиру­ющий интенсивность освещенности сетчатки. Это достигает­ся изменением диаметра зрачка, то есть отверстия в центре радужной оболочки. Сужение зрачка повышает четкость изображения на сетчатке, увеличивая глубину резкости глаза, а также устраняя сферическую аберрацию.

Регуляция диаметра зрачка осуществляется за счет двух специализированных гладких мышц, состоящих из мионейральных клеток - сфинктера (суживателя зрач­ка) и дилататора (расширителя зрачка). Сокращение сфинктера вызывает сужение зрачка, или миоз, а сокра­щение дилататора - его расширение (мидриаз). Сфинк­тер представляет собой кольцевую мышцу, которая иннервируется парасимпатическими волокнами (преганглионарные нейроны локализованы в ядре Якубовича-Эдингера-Вестфаля; их аксоны идут в составе глазодвига­тельного нерва и прерываются в ресничном узле (цилиарном ганглии); активация этой мышцы осуществляется за счет взаимодействия медиатора ацетилхолина с М-хо-линорецепторами; реакция блокируется атропином и усиливается М-холиномиметиками). Дилататор представ­ляет собой радиально расположенную мышцу, которая иннервируется симпатическими волокнами (преганглионарные нейроны локализованы в цилиоспинальном цент­ре, т.е. в C₈, Th₁, и Th₂, их аксоны прерываются в верх­нем шейном симпатическом ганглии, а активация мышцы достигается за счет взаимодействия медиатора норадреналина с α₁- адренорецепторами).

При обычной освещенности диаметр зрачка составляет 2,4 мм, при ярком свете он уменьшается до 1,5-1,8 мм, а в условиях низкой освещенности - он увеличивается до 7,5-8,0 мм. В среднем, площадь зрачка может изменяться в 17-30 раз, и во столько же раз - освещенность сетчат­ки. Между интенсивностью освещения и диаметром зрач­ка имеется логарифмическая зависимость. Изменение диа­метра зрачка в ответ на изменение светового потока представляет собой типичный безусловный вегетативный рефлекс (зрачковый рефлекс), на базе которого можно вырабатывать многочисленные условные рефлексы. На­пример, сочетание звукового сигнала с повышением све­тового потока приводит к тому, что только на подачу звукового сигнала диаметр зрачка будет уменьшаться.

Обычно сужение зрачка наступает при рассматрива­нии близко находящихся предметов, когда происходит аккомодация и сведение зрительных осей обоих глаз.

У здоровых людей размеры зрачков обоих глаз оди­наковые. При освещении одного глаза зрачок другого тоже суживается; такая реакция называется содруже­ственной. В некоторых патологических случаях размеры зрачков обоих глаз различны (анизокория).

Диаметр зрачка отражает состояние тонуса вегетатив­ной нервной системы - активация симпатической не­рвной системы, вызываемая, например, болью, гипоксией, отрицательными эмоциями (страхом, яростью) сопровож­дается расширением зрачка. Вот почему часто говорят, что «у страха глаза велики». Расширение зрачков - важ­ный симптом ряда патологических состояний, например болевого шока, гипоксии.

Дата добавления: 2017-01-14