КРАТКО - Зрительный анализатор – это совокупность оптических, вспомогательных и нейронных структур, воспринимающих и анализирующих световые сигналы в виде электромагнитного излучения определенного диапазона и дискретных частиц (фотонов), формирующих зрительные ощущения.
Благодаря тому, что два глаза у человека расположены практически на одной линии, человек обладает бинокулярным зрением. Благодаря бинокулярному зрению возможно стереоскопическое восприятие (глубина, объем, расстояние до предметов).
Фоторецепторы(палочки и колбочки) располагаются в сетчатке, которая также имеет достаточно сложное строение и представляет собой высокоорганизованную слоистую структуру, объединяющую не только рецепторы, но и ряд других нейронов. В ней происходит первичная обработка зрительных сигналов, преобразование их в нервные импульсы, передающиеся в центральные структуры.
Цветовое зрение – это способность зрительного анализатора реагировать на изменение длины волны света с формированием ощущения цвета. Существует две теории, объясняющие механизмы цветового зрения: трехкомпонентная теория и теория оппонентных, или контрастных, цветов. Первая верна на уровне палочек и колбочек, а вторая – на уровне других клеток сетчатки и подкорковых структур. Аномалиями цветовосприятия чаще страдают мужчины, т.к. ген, кодирующий белок зрительного фермента, сцеплен с непарной у них Х-хромосомой.
(ПОДРОБНО)Световая адаптация – повышение чувствительности зрения при переходе из темноты на свет. Это происходит быстрее, занимает этот процесс всего от 15 до 60 секунд.
Темновая адаптация – повышение чувствительности зрительной системы при переходе из ярко освещенного места в темное. Этот процесс достаточно длительный, может занять до 30 минут.
Порог световой чувствительности – минимальная интенсивность светового воздействия, вызывающая ощущение света (10-10–10-4 эрг/с). изменение чувствительности зрения в зависимости от исходной освещенности
Бинокулярное зрение –(способность одновременно чётко видеть изображение предмета обоими глазами) зрение двумя глазами с соединением получаемых ими изображений, позволяющим локализовать объекты по направлению и по относительной удаленности.
Острота зрения – это пространственная разрешающая способность зрительной системы. Это минимальное различимое глазом расстояние между двумя точками.
Критическая частота световых мельканий - при высокой частоте следования отдельных сигналов глаз воспринимает их как непрерывный сигнал. Он составляет примерно 16–20 Гц.
Орган зрения представляет собой глаз, включающий три различных по функциональному значению элемента:
глазное яблоко, в котором расположены световоспринимающий, светопреломляющий и светорегулирующий аппараты;
защитные приспособления – наружные оболочки глаза, слезный аппарат, ресницы, веки, брови;
двигательные элементы – три пары глазных мышц, которые иннервируются тремя парами черепно-мозговых нервов (глазодвигательным – III пара, блоковым – IV пара и отводящим – VI пара).
Строение глаза
Кратко остановимся на основных функциях элементов органа зрения.
1. Склера – соединительная ткань белого цвета, окружающая глазное яблоко; выполняет опорную и защитную функции.
2. Коньюктива – прозрачная ткань, снабженная кровеносными сосудами. Обилие чувствительной иннервации в конъюнктиве обеспечивает ее защитную функцию, а секрет многочисленных желез, расположенных в ней, выполняет роль смазки, уменьшающей трение при движении глазного яблока, и предохраняет роговицу от высыхания.
3. Роговица – прозрачное наружное защитное образование, кривизна поверхности которого определяет особенности преломления света. При неправильной кривизне роговицы возникает искажение зрительного изображения – астигматизм.
4. Радужная оболочка – пигментированный слой клеток, определяющий цвет глаз человека. В ней находятся гладкомышечные волокна, регулирующие просвет зрачка (ресничное тело). Просвет зрачка может меняться в широких пределах – от 1 до 8 мм в диаметре. Изменение диаметра зрачка происходит либо при изменении освещенности окружающей среды (в темноте – расширяется), либо при изменении эмоционального состояния человека (при активации симпатического отдела ВНС, при стрессе зрачок расширяется).
5. Хрусталик – важнейшая структура оптической системы глаза, двояковыпуклая линза, подвешенная на мышцах к наружному сосудистому слою. Кривизна хрусталика (степень выпуклости) может меняться в зависимости от удаленности рассматриваемого предмета. Изменение кривизны хрусталика – аккомодация – происходит при напряжении или расслаблении мышц. При нарушениях процесса аккомодации глаза возникают такие заболевания, как миопия (близорукость) или гиперметропия (дальнозоркость).
6. Стекловидное тело – также является частью оптической системы глаза. Это коллоидный раствор гиалуроновой кислоты (студенистая жидкость).
В целом оптическая система глаза обеспечивает фокусировку изображения на рецепторной поверхности сетчатки. При этом изображение попадает на сетчатку действительное (не искаженное), резко уменьшенное и перевернутое.
Сами рецепторы располагаются в сетчатке, которая также имеет достаточно сложное строение и представляет собой высокоорганизованную слоистую структуру, объединяющую не только рецепторы, но и ряд других нейронов. По сложности организации сетчатку рассматривают как часть мозга, вынесенную на периферию. В ней происходит первичная обработка зрительных сигналов, преобразование их в нервные импульсы, передающиеся в центральные структуры.
Строение сетчатки глаза
7. Фоторецепторы (палочки и колбочки) расположены в пигментном слое сетчатки, наиболее удаленном от хрусталика, они повернуты от пучка падающего света.
Палочки отвечают за зрение в темноте и сумерках (черно-белое) за счет наличия в них зрительного пигмента родопсина. Их в сетчатке содержится примерно 120 млн.
Колбочек и они ответственны за цветовое зрение благодаря наличию в них трех типов зрительных пигментов (йодопсини др.). в сетчатке меньше (примерно 6 млн.)
Зрительные пигменты (родопсин и йодопсин) состоят из ретиналя (альдегида витамина А) и гликопротеида опсина. Они близки по строению, но отличаются по спектрам поглощения световых волн – для родопсина, палочкового пигмента, максимум находится на длине волны около 500 нм, а для иодопсина, колбочкового пигмента, – существует три пика в зависимости от типа колбочки (430–470 нм – синий цвет, 500 – 530 нм – зеленый, 620 – 760 нм – красный цвет). Недостаток витамина А в пище приводит к нарушению синтеза зрительных пигментов и, как следствие, к нарушению сумеречного зрения («куриная слепота»).
8. Центральная ямка (желтое пятно, fovea) – место на сетчатке, где плотность колбочек максимальна и, следовательно, максимальна острота зрения. Колбочки располагаются ближе к центру сетчатки, а палочки – по периферии.
9. Слепое пятно – место выхода зрительного нерва из глаза, там вообще нет зрительных рецепторов.
Механизм работы зрительного рецептора. Наружные сегменты фоторецепторов (и палочек, и колбочек) содержат высокочувствительную многоступенчатую систему усиления сигнала в сетчатке.
Внутриклеточная регистрация электрических процессов от фоторецепторов показала, что в темноте вдоль фоторецептора из внутреннего к наружному сегменту течет т.н. темновой ток, и непрерывно идет выделение медиатора. Освещение приводит к блокаде этого тока. В темноте также происходит ресинтез (восстановление) зрительных пигментов, распавшихся во время освещения. Причем восстановление йодопсина происходит в 500 раз быстрее, чем родопсина. Этим объясняются различия в скорости световой и темновой адаптации зрительной системы.
Фоторецепторы связаны между собой электрическими синапсами (щелевыми контактами), причем палочки с палочками, а колбочки с колбочками. Благодаря такому соединению сигнал, возникший в одном рецепторе, быстро распространяется к соседним клеткам.
В результате сложных фотохимических процессов в фоторецепторах при действии света возникает рецепторный потенциал (РП) в виде гиперполяризации мембраны рецептора. Такая форма рецепторного потенциала является исключением, т.к. во всех остальных рецепторных клетках РП представляет собой деполяризацию мембраны сенсорной клетки. Однако, как и в случае других сенсорных систем, амплитуда гиперполяризационного РП зрительных рецепторов возрастает с увеличением интенсивности освещения.
В сетчатке также существуют два типа тормозных нейронов: горизонтальные и амакриновые клетки .
10. Горизонтальные и амакриновые клетки.
Горизонтальные клетки связывают фоторецепторы с биполярными клетками и могут передавать сигналы вдоль наружного синаптического слоя сетчатки.
Амакриновые клетки действуют аналогично горизонтальным, но только на уровне передачи сигналов от биполярных клеток к ганглиозным клеткам. Горизонтальные и амакриновые клетки являются тормозными нейронами, они обеспечивают процессы латерального торможения в сетчатке.
Начиная с уровня биполярных клеток нейроны зрительной системы делят на два типа, противоположным образом реагирующие на освещение и затемнение: on-клетки (активируются при освещении и тормозятся при затемнении) и off-клетки (активируются в темноте и тормозятся на свету). Такое распределение сохраняется далее на всех уровнях зрительной системы до коры включительно. Считается, что этот механизм обеспечивает возможность восприятия двух противоположных классов зрительных образов: светлые объекты на темном фоне (возбуждаются on-клетки) и темные объекты на светлом фоне (возбуждаются off-клетки).
Фоторецепторы – это вторичные рецепорные клетки, их отростки соединены с биполярными клетками, а те, в свою очередь, образуют синапсы с ганглиозными клетками. Аксоны ганглиозных клеток образуют зрительный нерв.
11. Ганглиозные клетки являются выходами из сетчатки, именно их длинные аксоны формируют зрительный нерв. Большинство ганглиозных клеток имеют концентрические (т.е. в виде окружности) рецептивные поля с центром и периферией по on- и off-типу – при освещении одной зоны ганглиозная клетка возбуждается, а при ее затемнении тормозится (on-эффект), или же наоборот (off-эффект). Благодаря двум типам ганглиозных клеток (с on- и off-центрами рецептивных полей) обнаружение светлых и темных объектов в поле зрения происходит уже на уровне сетчатки глаза .
Проводниковый отдел зрительного анализатора
Зрительный нерв, идущий от одного глаза, содержит около 800 тыс. волокон ганглиозных клеток сетчатки. После выхода из глаза зрительные нервы от обоих глаз имеют неполный перекрест в области гипоталамуса – зрительная хиазма. Там около 500 тыс. волокон переходит на другую сторону, а оставшиеся 300 тыс. идут в кору того же полушария. С перекрещенными волокнами от другого глаза они образуют зрительный тракт. Далее волокна зрительного тракта проходят через следующие структуры головного мозга:
ядра верхних (передних) бугров четверохолмия (средний мозг);
наружное (латеральное) коленчатое тело (таламус), а от него в поле 17 в затылочной коре;
ядра глазодвигательных нервов;
супрахиазмальные ядра гипоталамуса.
Наружное (медиальное) коленчатое тело таламуса – это первый уровень в ЦНС, на котором происходит конвергенция от двух сетчаток (объединение изображений от обоих глаз). Это объединения является необходимым условием для объемного (стереоскопического, бинокулярного) зрения. В результате неполного перекреста волокон зрительного нерва в хиазме наружное коленчатое тело каждой стороны получает сигналы от сетчаток обоих глаз. Наиболее подробно там представлена проекция центральной части зрительного поля (центральная ямка).
Так же как и рецептивные поля ганглиозных клеток, все нейроны наружного коленчатого тела можно разделить на два класса: с on- и off-центром.
Верхнее двухолмие среднего мозга обеспечивает в основном ориентировочные реакции на зрительные стимулы. Большая часть нейронов этой области реагирует на движение объекта в любом направлении, и только 10% нейронов являются дирекционно селективными, т.е. реагируют на одно предпочтительное направление. В нижних слоях серого вещества верхнего двухолмия есть нейроны, которые не реагируют на зрительные стимулы, но активируются при саккаде (быстрых скачках из одной точки фиксации взгляда в другую с амплитудой от нескольких угловых минут до нескольких градусов и длительностью от 10 до 80 мс) глаза в определенном направлении. В верхних же слоях этой структуры имеется полная упорядоченная проекция сетчатки глаза.
Глазодвигательная система выполняет ряд функций, необходимых для полноценного зрительного восприятия:
сохраняет неподвижным изображение внешнего мира на сетчатке при движении относительно этого мира;
выделяет во внешнем мире некоторые объекты, помещает их в зоне сетчатки с высоким разрешением (центральная ямка) и прослеживает их движениями глаз и головы;
скачкообразными перемещениями взора (саккадами) сканируются (рассматриваются) все объекты внешнего мира.
Корковый отдел зрительного анализатора
Проекционными зонами зрительного анализатора являются поля 17, 18 и 19 по Бродману (или поля V1, V2, V3 по современной терминологии). Сетчатка отдельно представлена в каждом из этих полей, хотя наиболее упорядоченное топологическое соответствие имеет место между сетчаткой и первичной проекционной зоной – полем 17. Первичная проекционная зона зрительной системы осуществляет первичный, но более сложный, чем на предыдущих уровнях, анализ информации. Там располагаются сложные рецептивные поля детекторного типа, которые позволяют выделять из целого изображения лишь отдельные признаки и избирательно реагировать именно на эти фрагменты. Разные свойства зрительных объектов (форма, цвет, движение и т.д.) обрабатываются в разных частях зрительной системы.
Основная масса клеток всех трех корковых полей зрительной системы специализирована на выделении ориентированных линий и контуров, составляющих основные элементы зрительных стимулов.
В отличие от рецептивных полей предыдущих уровней анализа зрительных сигналов, рецептивные поля коры имеют не концентрическую форму, а в них параллельно расположены антагонистические зоны, определенным образом ориентированные в поле зрения .
Поможем написать любую работу на аналогичную тему