Анатомия и физиология органов зрения — глаза. Анатомические особенности макулярной области. Какие функции выполняет орган

АНАТОМИЯ И ФИЗИОЛОГИЯ ОРГАНА ЗРЕНИЯ

Из всех органов чувств человека глаз всегда признавался наилучшим даром и чудеснейшим произведением творческой силы природы. Поэты воспевали его, ораторы восхваляли, философы прославляли его как мерило, указывающее на то, к чему способны органические силы, а физики пытались подражать ему как непостижимому образу оптических приборов. Г. Гельмгольц

Не глазом, а посредством глаза смотреть на мир умеет разум Авиценна

Первый шаг в понимании глаукомы - это ознакомление со строением глаза и его функциями (рис. 1).

Глаз (глазное яблоко, Bulbus oculi) имеет почти правильную округлую форму, размер его передне-задней оси примерно 24 мм, весит около 7 г и анатомически состоит из трех оболочек (наружной - фиброзной, средней - сосудистой, внутренней - сетчатки) и трех прозрачных сред (внутриглазной жидкости, хрусталика и стекловидного тела).

Наружная плотная фиброзная оболочка состоит из задней, большей части - склеры, выполняющей скелетную, определяющую и обеспечивающую форму глаза функцию. Передняя, меньшая ее часть - роговица - прозрачна, менее плотная, не имеет сосудов, в ней разветвляется огромное количество нервов. Диаметр ее - 10-11 мм. Являясь сильной оптической линзой, она пропускает и преломляет лучи, а также выполняет важные защитные функции. За роговицей располагается передняя камера, заполненная прозрачной внутриглазной жидкостью.

К склере изнутри глаза прилегает средняя оболочка - сосудистый, или увеальный тракт, состоящий из трех отделов.

Первый, самый передний, видимый через роговицу, - радужка - имеет отверстие - зрачок. Радужка является как бы дном передней камеры. С помощью двух мышц радужки зрачок суживается и расширяется, автоматически регулируя величину светового потока, входящего в глаз, в зависимости от освещения. Цвет радужки зависит от различного содержания в ней пигмента: при малом его количестве глаза светлые (серые, голубые, зеленоватые), если его много - темные (карие). Большое количество радиально и циркулярно расположенных сосудов радужки, окутанных нежной соединительной тканью, образует своеобразный ее рисунок, рельеф поверхности.

Второй, средний отдел - цилиарное тело - имеет вид кольца шириной до 6-7 мм, примыкающего к радужке и обычно недоступного визуальному наблюдению. В цилиарном теле различают две части: передняя отростчатая, в толще которой лежит цилиарная мышца, при сокращении ее расслабляются тонкие нити цинновой связки, удерживающей в глазу хрусталик, что обеспечивает акт аккомодации. Около 70 отростков цилиарного тела, содержащих капиллярные петли и покрытых двумя слоями эпителиальных клеток, продуцируют внутриглазную жидкость. Задняя, плоская часть цилиарного тела является как бы переходной зоной между цилиарным телом и собственно сосудистой оболочкой.

Третий отдел - собственно сосудистая оболочка, или хориоидея - занимает заднюю половину глазного яблока, состоит из большого количества сосудов, располагается между склерой и сетчаткой, соответствуя ее оптической (обеспечивающей зрительную функцию) части.

Внутренняя оболочка глаза - сетчатка - представляет собой тонкую (0,1-0,3 мм), прозрачную пленку: оптическая (зрительная) ее часть покрывает хориоидвю от плоской части цилиарного тела до места выхода зрительного нерва из глаза, неоптическая (слепая) - цилиарное тело и радужку, слегка выступая по краю зрачка. Зрительная часть сетчатки - это сложно организованная сеть из трех слоев нейронов. Функция сетчатки как специфического зрительного рецептора тесно связана с сосудистой оболочкой (хори-оидеей). Для зрительного акта необходим распад зрительного вещества (пурпура) под влиянием света. В здоровых глазах зрительный пурпур восстанавливается немедленно. Этот сложный фотохимический процесс восстановления зрительных веществ обусловлен взаимодействием сетчатки с хори-оидеей. Сетчатка состоит из нервных клеток, образующих три нейрона.

В первом нейроне, обращенным к хориоидее, находятся светочувствительные клетки, фоторецепторы - палочки и колбочки, в которых под влиянием света происходят фотохимические процессы, трансформирующиеся в нервный импульс. Он проходит второй, третий нейрон, зрительный нерв и по зрительным путям попадает в подкорковые центры и далее в кору затылочной доли больших полушарий мозга, вызывая зрительные ощущения.

Палочки в сетчатке расположены преимущественно по периферии и отвечают за светоощущение, сумеречное и периферическое зрение. Колбочки локализуются в центральных отделах сетчатки, в условиях достаточного освещения формируя цветоощущение и центральное зрение. Наивысшую остроту зрения обеспечивает область желтого пятна и центральная ямка сетчатки.

Зрительный нерв формируется нервными волокнами - длинными отростками ганглиозных клеток сетчатки (3-й нейрон), которые, собираясь в отдельные пучки, выходят через мелкие отверстия в задней части склеры (решетчатую пластинку). Место выхода нерва из глаза называется диском зрительного нерва (ДЗН).

В центре диска зрительного нерва образуется небольшое углубление - экскавация, которая не превышает 0,2-0,3 диаметра диска (Э/Д). В центре экскавации проходят центральная артерия и вена сетчатки. В норме диск зрительного нерва имеет четкие границы, бледно-розовую окраску, округлую или слегка овальную форму.

Хрусталик - вторая (после роговицы) преломляющая среда оптической системы глаза, располагается за радужной оболочкой и лежит в ямке стекловидного тела.

Стекловидное тело занимает большую заднюю часть полости глаза и состоит из прозрачных волокон и гелеподобного вещества. Обеспечивает сохранение формы и объема глаза.

Оптическая система глаза состоит из роговицы, влаги передней камеры, хрусталика и стекловидного тела. Лучи света проходят прозрачные среды глаза, преломляются на поверхностях основных линз - роговицы и хрусталика и, фокусируясь на сетчатке, "рисуют" на ней изображение предметов внешнего мира (рис.2). Зрительный акт начинается с преобразования изображения фоторецепторами в нервные импульсы, которые после обработки нейронами сетчатки передаются по зрительным нервам в высшие отделы зрительного анализатора. Таким образом, зрение можно определить как субъективное восприятие объективного мира посредством света с помощью зрительной системы.

Выделяют следующие основные зрительные функции:центральное зрение (характеризуется остротой зрения) - способность глаза четко различать детали предметов, оценивается по таблицам со специальными знаками;

периферическое зрение (характеризуется полем зрения) - способность глаза воспринимать объем пространства при неподвижном положении глаза. Исследуется с помощью периметра, кампиметра, анализатора поля зрения и др;

цветовое зрение - это способность глаза воспринимать цвета и различать цветовые оттенки. Исследуется с помощью цветовых таблиц, тестов и аномалоскопов;

светоощущение (темновая адаптация) - способность глаза воспринимать минимальное (пороговое) количество света. Исследуется адаптометром.

Полноценное функционирование органа зрения обеспечивается также вспомогательным аппаратом. Он включает в себя ткани орбиты (глазницы), веки и слезные органы, выполняющие защитную функцию. Движения каждого глаза осуществляются шестью наружными глазодвигательными мышцами.

Зрительный анализатор состоит из глазного яблока, строение которого схематично представлено на рис. 1, проводящих путей и зрительной коры головного мозга.

Рис.1.Схема строения глаза

2-сосудистая оболочка,

3-сетчатка,

4-роговица,

5-радужка,

6-ресничная мышца,

7-хрусталик,

8-стекловидное тело,

9-диск зрительного нерва,

10-зрительный нерв,

11-желтое пятно.

Вокруг глаза расположены три пары глазодвигательных мышц. Одна пара поворачивает глаз влево и вправо, другая - вверх и вниз, а третья вращает его относительно оптической оси. Сами глазодвигательные мышцы управляются сигналами, поступающими из мозга. Эти три пары мышц служат исполнительными органами, обеспечивающими автоматическое слежение, благодаря чему глаз может легко сопровождать взором всякий движущийся вблизи и вдали объект (рис. 2).

Рис.2.Мышцы глаза

1-наружная прямая;

2-внутренняя прямая;

3-верхняя прямая;

4-мышца, поднимающая верхнее веко;

5-нижняя косая мышца;

6-нижняя прямая мышца.

Глаз, глазное яблоко имеет почти шаровидную форму примерно 2,5 см в диаметре. Он состоит из нескольких оболочек, из них три - основные:

склера - внешняя оболочка,

сосудистая оболочка - средняя,

сетчатка - внутренняя.

Склера имеет белый цвет с молочным отливом, кроме передней ее части, которая прозрачна и называется роговицей. Через роговицу свет поступает в глаз. Сосудистая оболочка, средний слой, содержит кровеносные сосуды, по которым кровь поступает для питания глаза. Прямо под роговицей сосудистая оболочка переходит в радужную оболочку, которая и определяет цвет глаз. В центре ее находится зрачок. Функция этой оболочки - ограничивать поступление света в глаз при его высокой яркости. Это достигается сужением зрачка при высокой освещенности и расширением - при низкой. За радужной оболочкой расположен хрусталик, похожий на двояковыпуклую линзу, который улавливает свет, когда он проходит через зрачок и фокусирует его на сетчатке. Вокруг хрусталика сосудистая оболочка образует ресничное тело, в котором заложена мышца, регулирующая кривизну хрусталика, что обеспечивает ясное и четкое видение разноудаленных предметов. Достигается это следующим образом (рис.3).

Рис.3.Схематическое представление механизма аккомодации

слева-фокусировка вдаль;

справа-фокусировка на близкие предметы.

Хрусталик в глазу "подвешен" на тонких радиальных нитях, которые охватывают его круговым поясом. Наружные концы этих нитей прикрепляются к ресничной мышце. Когда эта мышца расслаблена (в случае фокусировки взора Рис.5.

Ход лучей при различных видах клинической рефракции глаза

a-эметропия (норма);

b-миопия (близорукость);

c-гиперметропия (дальнозоркость);

d-астигматизм.

на удаленном предмете), то кольцо, образуемое ее телом, имеет большой диаметр, нити, держащие хрусталик, натянуты, и его кривизна, а следовательно и преломляющая сила, минимальна. Когда же ресничная мышца напрягается (при рассматривании близко расположенного объекта), ее кольцо сужается, нити расслабляются, и хрусталик становится более выпуклым и, следовательно, более сильно преломляющим. Это свойство хрусталика менять свою преломляющую силу, а вместе с этим и фокусную точку всего глаза, называется аккомодацией.

Лучи света фокусируются оптической системой глаза на особом рецепторном (воспринимающем) аппарате - сетчатой оболочке. Сетчатка глаза - передний край мозга, исключительно сложное как по своей структуре, так и по функциям образование. В сетчатке позвоночных обычно различают 10 слоев нервных элементов, связанных между собой не только структурно-морфологически, но и функционально. Главным слоем сетчатки является тонкий слой светочувствительных клеток - фоторецепторов. Они бывают двух видов: отвечающие на слабый засвет (палочки) и отвечающие на сильный засвет (колбочки). Палочек насчитывается около 130 миллионов, и они расположены по всей сетчатке, кроме самого центра. Благодаря им обнаруживаются предметы на периферии поля зрения, в том числе при низкой освещенности. Колбочек насчитывается около 7 миллионов. Они расположены главным образом в центральной зоне сетчатки, в так называемом "желтом пятне". Сетчатка здесь максимально утончается, отсутствуют все слои, кроме слоя колбочек. "Желтым пятном" человек видит лучше всего: вся световая информация, попадающая на эту область сетчатки, передается наиболее полно и без искажений. В этой области возможно лишь дневное, цветное зрение, при помощи которого воспринимаются цвета окружающего нас мира.

От каждой светочувствительной клетки отходит нервное волокно, соединяющее рецепторы с центральной нервной системой. При этом каждую колбочку соединяет свое отдельное волокно, тогда как точно такое же волокно "обслуживает" целую группу палочек.

Под воздействием световых лучей в фоторецепторах происходит фотохимическая реакция (распад зрительных пигментов), в результате которой выделяется энергия (электрический потенциал), несущая зрительную информацию. Эта энергия в виде нервного возбуждения передается в другие слои сетчатки - на клетки-биполяры, а затем на ганглиозные клетки. При этом, благодаря сложным соединениям этих клеток, происходит удаление случайных "помех" в изображении, усиливаются слабые контрасты, острее воспринимаются движущиеся предметы. Нервные волокна со всей сетчатки собираются в зрительный нерв в особой области сетчатки - "слепом пятне". Оно расположено в том месте, где зрительный нерв выходит из глаза, и все, что попадает на эту область, исчезает из поля зрения человека. Зрительные нервы правой и левой стороны перекрещиваются, причем у человека и высших обезьян перекрещиваются лишь половина волокон каждого зрительного нерва. В конечном счете вся зрительная информация в кодированном виде передается в виде импульсов по волокнам зрительного нерва в головной мозг, его высшую инстанцию - кору, где и происходит формирование зрительного образа (рис. 4).

Окружающий нас мир мы видим ясно, когда все отделы зрительного анализатора "работают" гармонично и без помех. Для того, чтобы изображение было резким, сетчатка, очевидно, должна находиться в заднем фокусе оптической системы глаза. Различные нарушения преломления световых лучей в оптической системе глаза, приводящие к расфокусировке изображения на сетчатке, называются аномалиями рефракции (аметропиями). К ним относятся близорукость (миопия), дальнозоркость (гиперметропия), возрастная дальнозоркость (пресбиопия) и астигматизм (рис. 5).

Рис.4.Схема строения зрительного анализатора

1-сетчатка,

2-неперекрещенные волокна зрительного нерва,

3-перекрещенные волокна зрительного нерва,

4-зрительный тракт,

5-наружнее коленчатое тело,

6-radiatio optici,

7-lobus opticus,

Рис.5.Ход лучей при различных видах клинической рефракции глаза

a-эметропия (норма);

b-миопия (близорукость);

c-гиперметропия (дальнозоркость);

d-астигматизм.

Близорукость (миопия) - большей частью наследственно обусловленное заболевание, когда в период интенсивной зрительной нагрузки (учебы в школе, институте) вследствие слабости цилиарной мышцы, нарушения кровообращения в глазу происходит растяжение плотной оболочки глазного яблока (склеры) в передне-заднем направлении. Глаз вместо шаровидной приобретает форму эллипсоида. Вследствие такого удлинения продольной оси глаза изображения предметов фокусируется не на самой сетчатке, а перед ней, и человек стремится все приблизить к глазам, пользуется очками с рассеивающими ("минусовыми") линзами для уменьшения преломляющей силы хрусталика. Близорукость неприятна не тем, что требует ношения очков, а тем, что при прогрессировании заболевания возникают дистрофические очаги в оболочках глаза, приводящие к необратимой, некорригируемой очками потере зрения. Чтобы этого не допустить, нужно соединить опыт и знания врача-окулиста с настойчивостью и волей пациента в вопросах рационального распределения зрительной нагрузки, периодического самоконтроля за состоянием своих зрительных функций.

Дальнозоркость. В отличие от близорукости, это не приобретенное, а врожденное состояние - особенность строения глазного яблока: это либо короткий глаз, либо глаз со слабой оптикой. Лучи при этом состоянии собираются за сетчаткой. Для того, чтобы такой глаз хорошо видел, перед ним нужно поместить собирающие - "плюсовые" очки. Это состояние может долго "скрываться" и проявиться в 20-30 лет и более позднем возрасте; все зависит от резервов глаза и степени дальнозоркости.

Правильный режим зрительного труда и систематические тренировки зрения позволят значительно отодвинуть срок проявления дальнозоркости и пользования очками. Пресбиопия (возрастная дальнозоркость). С возрастом сила аккомодации постепенно падает, за счет уменьшения эластичности хрусталика и цилиарной мышцы. Наступает состояние, когда мышца уже неспособна к максимальному сокращению, а хрусталик, потеряв эластичность, не может принять максимально шаровидную форму - в результате человек теряет возможность различать мелкие, близко расположенные предметы, стремится отодвинуть книгу или газету от глаз (чтобы облегчить работу цилиарных мышц). Для коррекции этого состояния назначаются очки для близи с "плюсовыми" стеклами. При систематическом соблюдении режима зрительного труда, активном занятии тренировкой глаз можно значительно отодвинуть время пользования очками для близи на многие годы.

Астигматизм - особый вид оптического строения глаза. Явление это врожденного или, большей частью приобретенного характера. Обусловлен астигматизм чаще всего неправильностью кривизны роговицы; передняя поверхность ее при астигматизме представляет собой не поверхность шара, где все радиусы равны, а отрезок вращающегося эллипсоида, где каждый радиус имеет свою длину. Поэтому каждый меридиан имеет особое преломление, отличающееся от рядом лежащего меридиана. Признаки болезни могут быть связаны с понижением зрения как вдаль, так и вблизь, снижением зрительной работоспособности, быстрой утомляемостью и болезненными ощущениями при работе на близком расстоянии.

Итак, мы видим, что наш зрительный анализатор, наши глаза - это исключительно сложный и удивительный дар природы. Весьма упрощенно можно сказать, что глаз человека - это, в конечном счете, прибор для приема и переработке световой информации и его ближайшим техническим аналогом является цифровая видеокамера. Относитесь к своим глазам бережно и внимательно, так же бережно, как Вы относитесь к своим дорогим фото- и видеоустройствам.

Глаза человека, может быть, и небольшой орган, но они дают нам то, что многие считают самым важным из наших чувственных ощущений мира вокруг – зрение.

Хотя конечное изображение и формируется головным мозгом, но его качество, несомненно, зависит от состояния и функциональности воспринимающего органа – глаза.

Анатомия и физиология этого органа у человека сформировалась в ходе эволюции под влиянием условий, необходимых для выживания нашего вида. Поэтому имеет ряд особенностей – центральное, периферическое, бинокулярное зрение, возможность приспосабливаться к интенсивности освещения, фокусироваться на объектах, находящихся на разном удалении.

Анатомия глаза

Глазное яблоко неспроста носит такое название, так как орган имеет не совсем правильную форму сферы. Его кривизна больше в направлении спереди назад.

Находятся эти органы на одной плоскости лицевой части черепа достаточно близко друг от друга, чтобы обеспечивать перекрывание полей зрения. В черепе человека имеется специальное «посадочное место» для глаз – глазницы, которые защищают орган и служат местом прикрепления глазодвигательных мышц. Размеры орбиты взрослого человека обычного телосложения находятся в пределах 4-5 см по глубине, 4 см по ширине и 3,5 см по высоте. Глубина залегания глаза обусловлена этими размерами, а также объемом жировой клетчатки в глазнице.

Спереди глаз защищен с помощью верхнего и нижнего века – особых кожных складок с хрящеватым каркасом. Они мгновенно готовы сомкнуться, проявив мигательный рефлекс при раздражении, прикосновении к роговице, ярком свете, порывах ветра. На переднем наружном крае век в два ряда растут ресницы, здесь же открываются протоки железок.

Пластическая анатомия щелей век может быть относительно внутреннего угла глаза приподнятой, идти вровень, или внешний угол будет опущен. Чаще всего встречается приподнятый наружный угол глаза.

По краю век начинается тонкая защитная оболочка. Слой конъюнктивы покрывает оба века и глазное яблоко, переходя в его задней части в роговичный эпителий. Функция этой оболочки – продуцирование слизистой и водянистой частей слезной жидкости, которыми смазывается глаз. Конъюнктива имеет богатое кровоснабжение, и по ее состоянию нередко можно судить не только о заболеваниях глаз, но и об общем состоянии организма (например, при болезнях печени она может иметь желтоватый оттенок).

Вместе с веками и конъюнктивой вспомогательный аппарат глаза составляют мышцы, осуществляющие движения глазами (прямые и косые) и слезный аппарат (слезная железа и дополнительные мелкие железы). Основная железа включается, когда есть необходимость устранения раздражающего элемента с глаза, осуществляет выработку слез при эмоциональной реакции. Для перманентного смачивания глаза слезу производят в небольшом количестве добавочные железы.

Смачивание глаза происходит мигающими движениями век и мягким скольжением конъюнктивы. Слезная жидкость стекает через пространство за нижним веком, собирается в слезном озере, потом в слезном мешке вне орбиты. Из последнего по носослезному протоку жидкость отводится в нижний носовой ход.

Наружный покров

Склера

Анатомические особенности покрывающей глаз оболочки заключаются в ее неоднородности. Задняя часть представлена более плотным слоем – склерой. Он непрозрачен, так как образован беспорядочным скоплением фибриновых волокон. Хотя у младенцев склера еще настолько нежная, что имеет не белесоватый, а голубой оттенок. С возрастом в оболочке происходит отложение липидов, и она характерно желтеет.

Это опорный слой, обеспечивающий форму глазу и дающий возможность прикрепления глазодвигательных мышц. Также в задней части глазного яблока склера на некотором продолжении покрывает зрительный глазной нерв, выходящий от глаза.

Роговица

Глазное яблоко не полностью покрывается склерой. В передней 1/6 части оболочка глаза становится прозрачной и называется роговицей. Это куполообразная часть глазного яблока. Именно от ее прозрачности, гладкости и симметричности кривизны зависит характер преломления лучей и качество зрения. Вместе с хрусталиком роговица ответственна за фокусировку света на сетчатке.

Средний слой

Эта оболочка, находящаяся между слоем склеры и сетчатки, сложного строения. По анатомическим особенностям и функциям в ней выделяют радужку, цилиарное тело, хориоидею.

Второе распространенное название – ирис. Она достаточно тонкая – не достигает и полмиллиметра, а в месте перетекания в цилиарное тело вдвое тоньше.

Именно радужка определяет самую привлекательную характеристику глаза – его цвет

Непрозрачность структуры обеспечивается двойным слоем эпителия на задней поверхности радужки, а цвет дает наличие клеток-хроматофоров в строме. Радужка, как правило, мало чувствительна к болевым раздражениям, поскольку содержит немного нервных окончаний. Основная ее функция – адаптация – регулирование количества света, которое достигнет сетчатки. Диафрагма содержит круговые мышцы вокруг зрачка и радиальных мышц, расходящиеся наподобие лучей.

Зрачок – это отверстие в центре радужной оболочки, расположенное напротив хрусталика. Сокращение мышц, идущих по кругу, уменьшает зрачок, сжатие радиальных мышц увеличивает его. Поскольку эти процессы происходят рефлекторно в ответ на степень освещенности, то на изучении реакции зрачков на свет основывается тест cостояния III пары черепных нервов, которые могут поражаться при инсульте, ЧМТ, инфекционных заболеваниях, опухоли, гематоме, диабетической нейропатии.

Реснитчатое тело

Это анатомическое образование представляет собой «бублик», находящийся между радужной и, собственно, сосудистой оболочками. От внутреннего диаметра этого кольца к линзе тянутся цилиарные отростки. В свою очередь, от них отходит огромное количество тончайших зонулярных волокон. Они прикрепляются к линзе по линии экватора. Все вместе эти волокна образуют цинную связку. В толще реснитчатого тела находятся цилиарные мышцы, с помощью которых хрусталик меняет свою кривизну и, соответственно, фокус. Напряжение мышц позволяет линзе округлиться и рассматривать предметы на близком расстоянии. Расслабление, наоборот, ведет к уплощению хрусталика и отдалению фокуса.

Реснитчатое тело в офтальмологии – одна из главных мишеней при лечении глаукомы, так как именно его клетками вырабатывается внутриглазная жидкость, создающая внутриглазное давление.

Пролегает под склерой и представляет большую часть всего сосудистого сплетения. Благодаря ей, реализуется питание сетчатки, ультрафильтрация, а также механическая амортизация.

Состоит из переплетения задних коротких цилиарных артериол. В переднем отделе эти сосуды создают анастамозы с артериолами большого кровеносного круга радужной оболочки. Сзади в районе выхода зрительного нерва эта сеть сообщается с капиллярами зрительного нерва, идущими от центральной артерии сетчатки.

Часто на фото и видео при расширенном зрачке и яркой вспышке могут получиться «красные глаза» – это видимая часть глазного дна, сетчатки и сосудистой оболочки.

Внутренний слой

Большое внимание атлас по анатомии человеческого глаза уделяет обычно его внутренней оболочке, называемой сетчаткой. Именно благодаря ей мы можем воспринимать световые раздражители, из которых потом формируются зрительные образы.

Отдельная лекция может быть посвящена только анатомии и физиологии внутреннего слоя как части мозга. Ведь на самом деле сетчатка, хоть и отделилась от него на ранней стадии развития, но до сих пор посредством зрительного нерва имеет прочную связь и обеспечивает трансформацию световых раздражителей в нервные импульсы.

Сетчатка может воспринимать световые раздражители только той площадью, что впереди очерчена зубчатой линией, а в задней части диском зрительного нерва. Точку выхода нерва называют «слепым пятном», здесь совершенно отсутствуют фоторецепторы. По этим же границам происходит сращение фоторецепторного слоя с сосудистым. Такое строение дает возможность питать сетчатку посредством сосудов хориоидеи и центральной артерии. Примечательно то, что оба этих слоя нечувствительны к боли, так как в нем нет ноцицептивных рецепторов.

Сетчатка – необычная ткань. Ее клетки бывают нескольких видов и располагаются по всей площади неравномерно. Слой, обращенный к внутреннему пространству глаза, составляют особые клетки – фоторецепторы, которые содержат светочувствительные пигменты.

Рецепторы различаются по форме и способности к восприятию света и цвета

Одни из таких клеток – палочки , в большей мере занимают периферию и обеспечивают сумеречное зрение. Несколько палочек, как веер, соединяются с одной биполярной клеткой, а группа биполярных клеток – с одной ганглиозной. Таким образом, нервная клетка получает достаточно мощный сигнал при малом освещении, и человеку предоставляется возможность видеть в сумерках.

Другой вид фоторецепторных клеток – колбочки – специализируются на восприятии цвета и обеспечении четкого и ясного видения. Они концентрируются по центру сетчатки. Самая большая густота колбочек наблюдается в так называемом желтом пятне. И здесь есть место самого острого восприятия, входящее в состав желтого пятна – центральное углубление. Эта зона полностью избавлена от кровеносных сосудов, застилающих поле зрения. А высокая четкость зрительного сигнала обусловлена прямой связью каждого из фоторецепторов через единственную биполярную клетку с ганглиозной. Благодаря такой физиологии, сигнал напрямую транслируется к зрительному нерву, который берет свое начало из сплетения длинных отростков ганглиозных клеток – аксонов.

Наполнение глазного яблока

Внутреннее пространство глаза поделено на несколько «отсеков». Ближайший к роговичной поверхности глаза называют передней камерой. Ее местоположение – от роговицы до радужки. Она имеет несколько важных ролей в глазах. Во-первых, обладает иммунной привилегией – здесь не развивается иммунный ответ на появление антигенов. Так появляется возможность избегать чрезмерных воспалительных реакций органов зрения.

Во-вторых, своим анатомическим строением, а именно наличием угла передней камеры, она обеспечивает циркуляцию внутриглазной водянистой влаги.

Следующий «отсек» – задняя камера – небольшое пространство, ограниченное радужкой спереди и линзой с цинной связкой позади.

Эти две камеры заполнены водянистой влагой, вырабатываемой цилиарным телом. Основное назначение данной жидкости – питание участков глаза, где нет кровеносных сосудов. Ее физиологичная циркуляция обеспечивает поддержание внутриглазного давления.

Стекловидное тело

Эта структура отделена от других тонкой фиброзной мембраной, а внутреннее наполнение имеет особую консистенцию, благодаря растворенным в воде белкам, гиалуроновой кислоте и электролитам. Это формообразующая составляющая глаза связана с цилиарным телом, капсулой линзы и сетчаткой по зубчатой линии и в районе диска зрительного нерва. Поддерживает внутренние структуры и обеспечивает тургор и постоянство формы глаза.

Основной объем глаза заполнен гелеобразной субстанцией, получившей название стекловидное тело

Хрусталик

Оптическим центром зрительной системы глаза является его линза – хрусталик. Он двояковыпуклый, прозрачный и эластичный. Капсула тонкая. Внутреннее содержимое хрусталика полутвердое, на 2/3 состоит из воды и на 1/3 из белка. Его главная задача – преломление света и участие в аккомодации. Это возможно, благодаря способности хрусталика варьировать свою кривизну при натяжении и расслаблении цинной связки.

Строение глаза выверено очень точно, в нем нет лишних и незадействованных структур, начиная от оптической системы и заканчивая удивительной физиологией, позволяющей ни замерзать, ни ощущать боли, обеспечивать слаженную работу парных органов.

Министерство здравоохранения Российской Федерации

Саратовский Государственный Медицинский Университет

Кафедра глазных болезней

Заведующий кафедрой:

Преподаватель:

Реферат на тему:

Физиология глаза.

Саратов 2003 г.

Зрительная сенсорная система, как и любая другая, состоит из трех отделов:

1. Периферический отдел –глазное яблоко, в частности - сетчатка глаза (воспринимает световое раздражение)

2. Проводниковый отдел - аксоны ганглиозных клеток - зрительный нерв - зрительный перекрест - зрительный тракт - промежуточный мозг (коленчатые тела)- средний мозг (четверохолмие) -таламус

3. Центральный отдел - затылочная доля область шпорной борозды и прилегающих извилин

Периферический отдел зрительной сенсорной системы .

Глаз - комплексное образование, состоящее из глазного яблока и вспомогательного аппарата (брови, веки, слезные железы). С точки зрения сенсорной системы основным структурным компонентом глазного яблока является сетчатка, в которой заложены не только рецепторные клетки – палочки и колбочки, но и часть проводящей и управляющей системы - цепь нейронов: биполярные, горизонтальные, амакриновые и ганглиозные клетки. Кроме того в сетчатке есть глиальные клетки, которые выполняют трофическую, опорную, разграничительную и защитную функции.

Остальные структуры глаза выполняют вспомогательные функции: светопроводящую, светопреломляющую, увлажняющую, различные виды защиты. Хотя эти функции не являются основными, но нарушение любой из них отражается на качестве и количестве зрительной информации вплоть до полного прекращения ее поступления в ЦНС.

ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ГЛАЗА, СТРОЕНИЕ И ФИЗИОЛОГИЯ СЕТЧАТКИ

К оптической системе глаза относятся: роговица, водянистая влага, радужка, зрачок, хрусталик и стекловидное тело

Глазное яблоко, имеет шаровидную форму и помещается в костной воронке - глазнице. Спереди он защищен веками. По свободному краю века растут ресницы, которые защищают глаз от попадания в него частиц пыли. У верхненаружного края глазницы расположена слезная железа, выделяющая слезную жидкость, омывающую глаз. Глазное яблоко имеет несколько оболочек, одна из которых - наружная - склера, или белочная оболочка (белого цвета). В передней части глазного яблока она переходит в прозрачную роговицу (преломляет лучи света)

Под белочной оболочкой расположена сосудистая оболочка, состоящая из большого количества сосудов. В переднем отделе глазного яблока сосудистая оболочка переходит в ресничное тело и радужную оболочку (радужку). Она содержит пигмент, придающий цвет глазу. В ней имеется круглое отверстие - зрачок. Здесь расположены мышцы, которые изменяют величину зрачка и, в зависимости от этого, в глаз попадает большее или меньшее количество света, т.е. происходит регуляция поступления потока света. Позади радужки в глазу располагается хрусталик, представляющий собой эластичную, прозрачную двояковыпуклую линзу, окруженную ресничной мышцей. Его оптической функцией является преломление и фокусировка лучей, кроме того он отвечает за аккомодацию глаза. Хрусталик может менять свою форму - становиться более или менее выпуклые и соответственно сильнее или слабее преломлять лучи света. Благодаря этому человек способен отчетливо видеть предметы, расположенные на разном расстоянии. Роговица и хрусталик обладают светопреломляющей способностью

За хрусталиком полость глаза заполняется прозрачной желеобразной массой - стекловидным телом, которое пропускает лучи света и является светопреломляющей средой.

Светопроводящие и светопреломляющие среды (роговица, водянистая влага, хрусталик, стекловидное тело) выполняют также функцию фильтрации света, пропуская только световые лучи с диапазоном длин волн от400 до 760 мкм. При этом ультрафиолетовые лучи задерживаются роговицей, а инфракрасные - водянистой влагой.

Внутренняя поверхность глаза выстлана тонкой, сложной по строению и наиболее функционально важной оболочкой - сетчаткой . В ней выделяют два отдела: задний отдел или зрительную часть и передний отдел – слепую часть. Граница, их отделяющая называется зубчатой линией. Слепая часть прилежит изнутри к цилиарному телу и к радужной оболочке и представляет собой два слоя клеток:

Внутренний – слой кубических пигментных клеток

Внешний – слой призматических клеток, лишенных пигмента меланина.

В сетчатке (в зрительной ее части) содержатся не только периферический отдел анализатора - рецепторные клетки, но и значительная часть его промежуточного отдела. Фтоторецепторные клетки (палочки и колбочки) по данным большинства исследователей, являются своеобразно измененными нервными клетками и потому относятся к первично чувствующим или нейросенсорным рецепторам. Нервные волокна, отходящие от этих клеток, собираются вместе и образуют зрительный нерв.

Микроскопически в сетчатке выделяют 10 слоев:

1. Слой пигментных клеток

2. Слой палочек и колбочек

3. Наружная глиальная пограничная мембрана

4. Наружный ядерный слой

5. Наружный сетчатый слой

6. Внутренний ядерный слой

7. Внутренний сетчатый слой

8. Ганглиозный слой

9. Слой нервных волокон

10. Внутренняя глиальная пограничная мембрана

В структурно-функциональном отношении ведущими элементами сетчатки являются нервные клетки, которые располагаются в три слоя:

Существует два типа связи между структурными элементами сетчатки:

Вертикальные – образуют своеобразные вертикальные колонки, которые обеспечивают главным образом передачу нервных импульсов в центростремительном направлении.

Горизонтальные - обеспечивают обработку нервных импульсов

а) Фоторецепторами являются палочки и колбочки расположенные в наружном слое сетчатки Палочки и колбочки сходны по своему строению, они состоят из четырех участков:

· Наружный сегмент - светочувствительный участок, где световая энергия преобразуется в рецепторный потенциал Наружный сегмент заполнен мембранными дисками, образованными плазматической мембраной. В палочках в каждом наружном сегменте содержится 600 - 1000 дисков, которые представляют собой уплощенные мембранные мешочки, уложенные как столбик монет. В колбочках мембранных дисков меньше, они представляют собой складки плазматической мембраны.

· Перетяжка - место, где наружный сегмент почти полностью отделен от внутреннего впячиванием наружной мембраны. Связь между двумя сегментами осуществляется через цитоплазму и пару ресничек, переходящих из одного сегмента в другой.

· Внутренний сегмент - область активного метаболизма, заполненная митохондриями.

На уровне рецепторов происходит торможение и сигнал колбочки перестает отражать число поглощенных фотонов, а несет информацию о цвете, распределении и интенсивности света, падающего на сетчатку в окрестностях рецептора.

б) Горизонтальные клетки отвечают на свет гиперполяризацией с ярко выраженной пространственной суммацией. Суммация осуществляется по всему полю: и в центре, и на периферии. Одновременное включение пятна (возбуждает только центр рецепторного поля) и кольца (возбуждает только периферию поля) вызывает сложение ответов.

Горизонтальные клетки не генерируют нервных импульсов, но мембрана обладает нелинейными свойствами, обеспечивающими безимпульсное проведение сигнала без затухания. Существует 2 типа горизонтальных клеток:

1) Клетки В-типа, или яркостные, всегда отвечают гиперполяризацией вне зависимости от длины волны света.

2) Клетки С-типа, или хроматические, делятся на двух- и трехфазные.

Хроматические клетки отвечают гипер- или деполяризацией в зависимости от длины волны стимулирующего света.

o Двухфазные клетки бывают либо красно-зеленые (деполяризуются красным светом, гиперполяризуются зеленым), либо зелено-синие (деполяризуются зеленым светом, гиперполяризуются синим).

o Трехфазные клетки деполяри­зуются зеленым светом, а синий и красный свет вызывает гиперполяризацию мембраны.

в) В биполярных клетках гиперполяризация возникает при стимуляции центра поля, а возбуждение периферии приводит к деполяризации мембраны клетки У клетки другого типа мембрана деполяризуется при стимуляции пятном и гиперполяризуется при включении кольца. Сигналы от рецепторов, поступающие на входы биполярных клеток, регулируются горизонтальными клетками.

г) Амакриновые клетки генерируют градуальные и импульсные потенциалы. Эти клетки отвечают быстротекущей деполяризацией на включение и выключение света и демонстрируют слабый пространственный антагонизм между центром и периферией Спайки появляются при включении и выключении пятна и кольца. Во внутреннем синаптическом слое биполярные клетки управляют амакриновыми клетками и за счет обратной связи через синапсы с амакриновых на биполярные клетки медленные потенциалы (тонический характер ответа) биполярных клеток преобразуются в быс­тротекущую активность (фазный характер ответа) амакриновых клеток.

д) Ганглиозные клетки по своим свойствам являются нейронами обычного типа. В них возникают возбуждающие (деполяризационные) и тормозные (гиперполяризацонные) постсинаптические; потенциалы, которые и определяют частоту импульсов, распространяющихся по аксонам клетки в мозг. Ганглиозные клетки, получающие сигналы непосредственно от биполярных генерируют ответы тонического типа - импульсы возникают в течение действия стимула при стимуляции центра поля. При дополнительном раздражении периферии происходит торможение разряда на включение стимула, а при выключении возникает длительный ответ.

text_fields

text_fields

arrow_upward

Снаружи глаз виден как сферическое образование, прикрытое верхним и нижним веком и состоящее из склеры, коньюктивы, роговицы, радужной оболочки.

• Склера представляет собой соединительную ткань белого цвета, окру­жающую глазное яблоко.
• Коньюктива - прозрачная ткань, снабжен­ная кровеносными сосудами, которая на переднем полюсе глаза со­единяется с роговицей.
• Роговица является прозрачным защитным на­ружным образованием, кривизна поверхности которого определяет особенности преломления света. Так, при неправильной кривизне роговицы возникает искажение зрительных изображений, называемое астигматизмом.
• Радужная оболочка. Позади роговицы находится радужная оболочка, цвет которой зависит от пигментации составляющих ее клеток и их рас­пределения.
• «Водянистая влага». Между роговицей и радужной оболочкой находится пе­редняя камера глаза, наполненная жидкостью - «водянистой влагой».
• Зрачок. В центре радужной оболочки находится зрачок круглой формы, про­пускающий внутрь глаза свет после его прохождения через роговицу.
• Хрусталик . Позади радужной оболочки расположены задняя камера глаза и хрусталик. Хрусталик - двояковыпуклая линза, расположенная в сумке, волокна которой соединены с ресничными мышцами и на­ружным сосудистым слоем сетчатки. Хрусталик может становится более плоским или более выпуклым в зависимости от расстояния между глазом и объектом. Изменение кривизны хрусталика называ­ется аккомодацией.
• Стекловидное тело. Внутри глаза, позади хрусталика, находится стекловидное тело. Оно представляет собой коллоидный раствор гиалуроновой кислоты во внеклеточной жидкости.
• Сетчатка - с нейроанатомической точки зрения - высокоорганизованная слоистая структура, объединяющая рецепторы и нейроны (См. подробнее >>> )

Размер зрачка зависит от освещенности. Контроль за изменениями размера зрачка осуществляется автоматически нервными волокнами, заканчивающимися в мускулатуре радужной оболочки. Круговая мыш­ца, суживающая зрачок - сфинктер - иннервируется парасимпати­ческим волокнами, мышца, расширяющая зрачок - дилататор - иннервируется симпатическими волокнами. Изменения диаметра зрач­ка меняют интенсивность светового раздражения незначительно - всего в 16- 17 раз (если учитывать, что диапазон интенсивности света изменяется в 16 млрд. раз). Реакция расширения зрачка до макси­мального диаметра - 7,5 мм - очень медленная: она длится около 5 минут. Максимальное сокращение диаметра зрачка до 1,8 мм до­стигается быстрее - всего за 5 секунд. Это значит, что основная функция зрачка состоит не в регуляции интенсивности света вообще, а в том, чтобы пропускать лишь тот свет, который попадает на центральную часть хрусталика, где фокусировка наиболее точная. Су­жение зрачка направлено на сохранение наиболее возможной при данных условиях освещенности глубины резкости.

Роговица и коньюктива покрыты тонкой пленкой слезной жид­ кости, секретируемой в слезных железах, расположенных в височ­ной части глазницы, над глазным яблоком. Слезы защищают рого­вицу и коньюктиву от высыхания.

• Астигматизм (результат неравномерной кривизны рогови­цы) плохо корректируется даже сложными линзами. Для его ис­правления более пригодны контактные линзы, которые, плавая в слезной жидкости над роговицей, компенсируют ее отклонения от правильной формы.

Аккомодация хрусталика иногда оказывается недостаточной, чтобы спроецировать изображение точно на сетчатку.

• Близорукость . Если расстояние между хрусталиком и сетчаткой больше, чем фокусное расстояние хрусталика, то возникает близорукость (миопия).
• Дальнозоркость . Если сетчатка рас­положена слишком близко к хрусталику и фокусировка хороша толь­ко при рассматривании далеко расположенных предметов, возникает дальнозоркость (гиперметропия).

Близорукость и дальнозоркость кор­ректируются очками с вогнутыми и выпуклыми линзами соответ­ственно.

Итак, оптическая система глаз обеспечивает фокусировку изображения на рецепторной поверхности сетчатки. Ди­ оптрический аппарат, состоящий из системы линз, передает на сетчатку резко уменьшенное изображение предметов (рис. 16.11).

Рис. 16.11. Горизонтальный срез правого глаза

Центральный отдел зрительной системы

text_fields

text_fields

arrow_upward

Зрительный нерв содержит около 800 тысяч волокон ганглиозных клеток сетчатки. Зрительные нервы обоих глаз перекрещиваются в области основания черепа, где около полумиллиона волокон зри­тельного нерва переходят на противоположную сторону. Остальные 300 тысяч волокон вместе с перекрещенными аксонами второго зрительного нерва образуют зрительный тракт.

Нервные волокна зрительного тракта подходят к четырем структу­рам мозга:

1. ядрам верхних бугров четверохолмия - средний мозг,
2. ядрам латерального коленчатого тела - таламус,
3. супрахиазмальным ядрам гипоталамуса,
4. к глазодвигательным нервам.

Ядра верхних бугров четверохолмия и латерального коленчатого тела являются конечными пунктами двух параллельных путей от ганглиозных клеток сетчатки: одна ветвь аксона ганглиозной клетки идет в латеральное коленчатое тело, другая - в верхнее двухолмие. Обе ветви сохраняют упорядоченную проекцию сетчатки. От перед­него двухолмия после переключения сигналы идут к крупному ядру таламуса - подушке.

Аксоны клеток латерального коленчатого тела, проходящие в со­ставе зрительной радиации, проецируются к клеткам первичной зрительной коры (поле 17 или стриарная кора). Проекция зритель­ной ямки сетчатки - зоны максимальной остроты зрения - в 35 раз больше проекции участка такого же размера на периферии сет­чатки. Клетки поля 17 (стриарной коры) связаны с полями 18 и 19 (престриарная кора), так называемыми вторичными зрительными зонами. От этих зон идут проекции к подушке таламуса, куда по­ступает информация от верхних бугров четверохолмия. Кроме того, зрительные пути прослеживаются к лобной коре, они примыкают к ассоциативной коре.

Клетки латерального коленчатого тела, получающие основную афферентацию от сетчатки, имеют простые концентрические рецеп­тивные поля, как и ганглиозные клетки. Здесь проявляется бино­кулярное взаимодействие: волокна от обоих глаз распределены то­пографически правильно, послойно.

В то же время небольшая часть клеток латерального коленчатого тела активируется от обоих зри­тельных нервов.
Нейроны зрительной коры уже имеют не концентрические, а почти прямоугольные зрительные поля, некоторые из нейронов ре­агируют на определенную ориентацию (наклон) полосы - светлой или темной (рис. 16.14).

В зрительной коре существуют два функционально различных типа клеток: простые и сложные.

• Простые клетки имеют рецептивное поле, состоящее из возбудительной и тормозной зоны, которые можно предсказать на основе исследования реакции клетки на ма­ленькое световое пятно.
• Сложные клетки . Структуру рецептивного поля сложной клетки невозможно установить сканированием светового пятнышка. Они служат «детекторами» угла, наклона или движения линий в поле зрения.

В коре уже совершенно отчетлива бинокулярная кон­вергенция: в одной точке представлены симметричные поля зре­ния - справа и слева.
Близко расположенные клетки зрительной коры «видят» только небольшую часть поля зрения. Лежащие друг под другом нейроны одной колонки коры реагируют на один и тот же стимул, опти­мальный по ориентации, наклону и направлению движения. В од­ной колонке могут располагаться как простые, так и сложные клет­ки.

Простые клетки найдены в III и IV слоях, где заканчиваются таламические волокна. Сложные клетки расположены в более по­верхностных слоях коры 17 поля. В полях 18 и 19 зрительной коры простые клетки являются исключением, здесь расположены сложные и сверхсложные клетки. Последние реагируют, например, только на стимулы определенной ширины, длины и ориентации.

Итак, от уровня к уровню зрительной системы происходит ус­ложнение рецептивных полей нейронов. Все рецептивные поля ор­ганизованы в виде возбудительных и тормозных зон. Концентричес­кие рецептивные поля, характерные для сетчатки и латерального коленчатого тела, уже не встречаются в коре. В зрительной системе, как и в других сенсорных системах, чем выше синаптический уро­вень, тем строже ограничены функции отдельных нейронов - де­текторов свойств.

Роль движения глаз

text_fields

text_fields

arrow_upward

Для успешной работы системы распознавания зрительных образов очень важны движения глаз. Известно, что глаз человека приводится в движение шестью наружными мышцами. Относительно координат головы глаза двигаются горизонтально, вертикально и вокруг своей оси. Если оба глаза двигаются в одном направлении, такие движе­ния называются содружественными. При переводе взгляда с ближ­ней точки на дальнюю осуществляются дивергентные движения. При наклоне головы в сторону наблюдаются небольшие вращательные движения глаз.

При взгляде на любой предмет глаза двигаются от одной точки фиксации к другой быстрыми скачками - саккадами. Длительность саккад от 10 до 80 мс, длительность периодов фиксации 150-300 мс. Медленные движения глаз реализуются при слежении за движущи­мися объектами - следящие движения.

Движения глаз управляются центрами, которые находятся в об­ласти ретикулярной формации мозга и среднего мозга, в верхних буграх четверохолмия и в претектальной области. Все эти подкор­ковые центры координируются сигналами из зрительной, теменной и лобной коры, ответственными за программирование движений тела и оценки его положения в пространстве. Для наиболее тонкой регуляции глазодвигательных функций весьма существенны влияния мозжечка, сравнивающего тонический и фазный компоненты движе­ния при ориентации в пространстве.

В процессе зрительного восприятия, особенно при слежении за движущимся объектом, возникает оптический нистагм, вызываемый движущимися оптическими стимулами и состоящий из чередования саккад и медленных следящих движений.

Движения глаз имеют огромное значение для восприятия: при неподвижном глазном яб­локе восприятие изображения пропадает в связи с разложением пигмента и адаптацией фоторецепторов.

Координированные движения глаз обеспечивают объединение ин­формации, идущей от обоих глаз в центры мозга. Особое значение для восприятия и координации движений играют нейроны переднего двухолмия. Они организованы в колонки, которые воспринимают сигналы, поступающие от одних и тех же участков полей зрения: активность нейронов этого отдела мозга, на которых конвергирует импульсация от правого и левого глаза, является пусковым меха­низмом для глазодвигательных нейронов. В коре обнаружены также колонки, связанные не только со зрительным восприятием, но и с сенсомоторной интеграцией. На высших уровнях зрительной систе­мы параллельно функционируют две системы анализа: одна опреде­ляет место предмета в пространстве, другая описывает его признаки. Конечные результаты параллельных процессов интегрируются и воз­никает законченный зрительный образ внешнего предметного мира.