Нарича се способността на зрителната система на човека да вижда триизмерно. Зрителна сензорна система: структура, функция

Зрителна сензорна система (визуален анализатор) е съвкупност от защитни оптични, рецепторни и нервни структури, които възприемат и анализират светлинни стимули. Зрителната система се състои от периферен отдел - окото, междинни връзки - подкоровите зрителни центрове (страничното колено тяло на таламуса и предния коликулус) и крайната връзка - зрителната кора. Всички нива на зрителната система са свързани помежду си чрез проводими пътища.

Структура на очите

Човешкият орган на зрението – окото (фиг. 1) има сферична (или близка до такава) форма. Включва ядро, покрито с три черупки.

Хоризонтален разрез на дясното око: 1 - склера; 2 - роговица (роговицата); 3 - хороидея; 4 - цилиарно тяло; 5 - ирис; 6 - зеница; 7 - пигментен епител; 8 - ретина; 9 - зрителен нерв; 10 - предна камера на окото; 11 - леща; 12 - стъкловидното тяло.

Външна плътна непрозрачна обвивка - склера -изпълнява основно защитна, механична функция. В предната част на очната ябълка склерата преминава в прозрачната роговица, или роговица... Кривината на повърхността на роговицата определя характеристиките на пречупването на светлината. Роговицата има най-висока пречупваща сила. Под склерата лежи хороидея, която се образува от мрежа от кръвоносни съдове. Основната му цел е да подхранва очната ябълка. Пред хороидеясгъстява и влиза първи в цилиарно тяло(мускул, който променя кривината на лещата) и по-нататък - в Ирискоито са съставени от гладкомускулни влакна, кръвоносни съдове и пигментни клетки. Цветът на ириса зависи от пигментацията на съставните му клетки и тяхното разпределение. Между роговицата и ириса е предната камера на окото, пълна с течност - " воден хумор". В центъра на ириса има дупка - ученик,играе ролята на диафрагма и регулира количеството светлинен поток, проникващ в окото. Размерът на зеницата зависи от нивото на светлина. Контролът върху промените в размера на зеницата се осъществява автоматично от нервните влакна, завършващи в мускулите на ириса. Кръгов мускул, свиващ зеницата - сфинктер- инервиран от парасимпатиковите влакна, мускулът, който разширява зеницата - разширител- инервирани от симпатиковите влакна. Реакцията на разширяване на зеницата до максимален диаметър от 7,5 mm е много бавна: продължава около 5 минути. Максималното свиване на диаметъра на зеницата до 1,8 мм се постига по-бързо – само за 5 секунди.

Зад ириса се намира лещи... Представлява двойно изпъкнала леща, разположена в торбичка, чиито влакна са свързани с цилиарните мускули. С помощта на тези мускули лещата е в състояние да промени своята кривина. Тази способност на лещата се нарича настаняване.Настаняването осигурява ясна визия на различни отдалечени обекти. При изследване на близко разположени обекти кривината на лещата се увеличава, но ако обектът е далеч, кривината намалява. Акомодацията на лещата понякога е недостатъчна за проектиране на изображението директно върху ретината. Ако разстоянието между лещата и ретината е по-голямо от фокусно разстояниелеща, тогава се появява миопия (късогледство). Ако ретината е твърде близо до лещата и фокусирането е добро само при гледане на далечни обекти, се получава далекогледство (хиперметропия).

Вътре в окото, зад лещата, има стъкловидно тяло... Това е колоиден разтвор на хиалуронова киселина в извънклетъчната течност. Тъй като и лещата, и стъкловидното тяло са протеинови структури, метаболитните процеси в тях могат да бъдат нарушени. Например, с възрастта еластичността на лещата намалява, следователно способността да се виждат близко разположени обекти (старческо далекогледство) се влошава, тя постепенно губи своята прозрачност, възниква заболяване, наречено катаракта. V стъкловидно тяломогат да се появят плътни петна, което субективно се усеща като тъмни точки, прахови частици в зрителното поле. Тези промени в крайна сметка намаляват яснотата на изображението и могат да доведат до загуба на зрение. Стъкловидното тяло и лещата се наричат ​​оптична система на окото, която фокусира изображението върху рецепторната повърхност на ретината. Изображението на ретината изглежда отчетливо, но намалено и обърнато. Мозъкът коригира тази "грешка", ръководейки се не само от постъпващата визуална информация, но и от информация от други сензорни системи (вестибуларна, проприоцептивна, кожна).

Структура на ретината

ретина- от невроанатомична гледна точка, силно организирана слоеста структура, която обединява рецептори и неврони. Състои се от няколко слоя клетки, които изпълняват различни функции. Донякъде опростена структура на фоточувствителния и проводящ апарат на ретината може да бъде представена под формата на следната диаграма (фиг. 2).

Външният слой на ретината, плътно прилежащ директно към хороидеята, се образува от пигментни клетки, съдържащи пигмента fuscin. Този пигмент абсорбира светлината, предотвратявайки нейното отразяване и разсейване, което допринася за ясното визуално възприятие. Пигментният слой е прикрепен отвътре със слой фоторецептори- конуси и пръчици, които са обърнати от падащия светлинен лъч по такъв начин, че техните светлочувствителни сегменти са скрити в пространствата между клетките на пигментния слой. Всеки фоторецептор се състои от светлочувствителен външен сегмент, съдържащ зрителен пигмент, и вътрешен сегмент, съдържащ ядрото и митохондриите, които осигуряват енергийни процеси в фоторецепторната клетка.

Пръчките и конусите се различават функционално: пръчките реагират на светлина и осигуряват визуално възприятие при слаба светлина, а конусите функционират при ярка светлина и осигуряват възприемане на цветовете. Фоторецепторите съдържат зрителни пигменти, които по природа са протеини. Пръчките съдържат пигмента родопсин, шишарките съдържат пигментите йодопсин, хлоролаб и еритлаб, които са необходими за цветното зрение. Светлината, поразяваща ретината, причинява разлагане на пигмента. Тези химични трансформации са придружени от промяна в потенциала на рецепторната мембрана, т.е. появата на рецепторен потенциал. Така функцията на рецепторите се свежда до преобразуване на енергията на светлинните кванти в електрическа енергияклетъчен отговор.

На ретината на всяко око има около 6 милиона колбички и 120 милиона пръчици - общо около 130 милиона фоторецептори. Те са неравномерно разпределени върху ретината: колкото по-близо до периферията, толкова повече пръчици, толкова по-близо до центъра, толкова повече конуси и накрая, в самия център на ретината, срещу зеницата са разположени само конуси. Тази област се нарича жълто петноили фовея... Тук плътността на конусите е 150 хиляди на 1 квадратен милиметър, следователно в областта на макулата зрителната острота е максимална.

Централната част на ретината е представена от биполярни клеткис два относително дълги процеса, единият от които контактуват с фоторецепторите, а другият с ганглийните клетки на ретината, които от своя страна съставляват нейната вътрешна част. Ганглийни клеткиимат кръгли рецептивни полета с добре дефинирани център и периферия. Размерите на централната част и периферната граница могат да варират в зависимост от осветеността. Ако центърът се възбуди, когато светлината удари ретината, тогава периферията се инхибира. Обратното може да е вярно. Ганглийните клетки имат както пръчковидни, така и конусни възприемчиви полета. В последния случай центърът и периферията на рецептивното поле се възбужда (или инхибира) от определен цвят. Например, ако в отговор на представянето на червено, центърът е възбуден, тогава периферията ще бъде инхибирана. Такива комбинации могат да бъдат много разнообразни. Ганглийните клетки, за разлика от други елементи на ретината, са способни да генерират потенциали на действие, насочени по нервните влакна към централните структури на мозъка.

Ганглийните клетки са изходните елементи на ретината. Аксоните им образуват зрителния нерв, който прониква в ретината в обратна посока и навлиза в черепната кухина. В точката на влизане в ретината на влакната оптичен нервняма фоторецептори; тази област беше наречена сляпо петно.

По този начин фоторецепторите, биполярните клетки и ганглиозните клетки представляват три последователни връзки в обработката на визуална информация.

На нивото между рецептори и биполярни клетки има специализирани клетки с хоризонтално разположение на процеси, които регулират предаването на възбуждане от рецептори към биполярни клетки и се наричат хоризонтален... Между биполярните и ганглийните клетки, разположени сякаш симетрично хоризонтално, има амакринни клеткикоито "контролират" предаването на електрически сигнали от биполярни клетки към ганглийни клетки. По тялото на амакринните клетки завършват центробежните влакна, носещи възбуждане от централната нервна система. Хоризонталните и амакринните клетки осигуряват странично инхибиране между съседни клетъчни елементи на ретината, ограничавайки разпространението на зрителната възбуда вътре в нея.

В заключение трябва да се отбележи, че ретината като система позволява да се разграничат такива характеристики на светлинния сигнал като неговия интензитет (яркост), пространствени параметри (размер, конфигурация). Рецептивните полета, изградени на принципа на антагонистичните отношения между центъра и периферията, дават възможност за оценка на контраста и контурите на изображението, както и за оптимално изолиране на полезния сигнал от шума.

Централни структури зрителна система

Външно колено тяло(NKT) - основният подкорков център на зрителния анализатор. Повечето от оптичните влакна (аксони на ганглийни клетки) в оптичния тракт завършват в тази структура. Основните пътища от НКТ отиват към 17-то, в по-малка степен - към 18-то и 19-то зрителни полета (според Бродман). Други влакна са насочени към горния коликулус, възглавницата на оптичния хълм и други структури.

Рецептивните полета на тръбните неврони имат различни форми – от кръгли до удължени; има полета с вълнуващ център и инхибираща периферия и обратно. В тръбата е кодирана информация за пространствените характеристики (размера) на визуалното изображение, за нивото на осветеност, за цвета. С оглед на многобройните връзки на тръбата с различни таламични ядра (предимно асоциативни), може да се предположи, че на това ниво информационният поток се преразпределя по различни канали и започва процесът на анализиране на най-сложните параметри на стимула, в частност , анализ на информацията за биологичното значение на този стимул.

Преден коликул.Въпреки че не повече от 10% от оптичните влакна са насочени към предните хълмове на средния мозък, тази структура играе важна роля в организирането на ориентационното поведение.

Предният коликул има слоеста структура. В горните слоеве влакната свършват, идващи от ретината, мозъчната кора (тилна, предна и темпорална област), от гръбначния мозък, от задните хълмове на четворката, тръбичките, малкия мозък и черната субстанция. Долните слоеве се наричат ​​еферентен център, който поражда най-дългите низходящи пътища. Те се изпращат до гръбначния мозък, до ядрата на черепните нерви, до ретикуларната формация и други структури, които осигуряват рефлекси за визуална ориентация.

Повечето неврони не реагират или реагират слабо на действието на дифузна светлина или на неподвижни обекти, но дават силен отговор на движение, поради което се наричат ​​детектори за движение. Освен това повече от 75% от невроните реагират само на определена посока на движение (главно на движение в хоризонтална равнина), а силата на реакцията зависи от скоростта на движение. Отстраняването или унищожаването на предния коликул при животните е придружено от загуба на способността да се следва движещ се обект. В тази връзка се смята, че предният коликул координира движенията на очните ябълки с получаването на визуална информация.

Зрителният кортекс.Зрителният кортекс има слоеста структура. В зависимост от тежестта на определени слоеве се разграничават първичен регион - 17-то поле, вторичен - 18-то поле и третичен - 19-то поле според Бродман. Поле 17 е централното поле на кортикалното ядро ​​на анализатора, 18-то и 19-то поле са периферни.

Функционалното значение на зрителната кора е изключително високо. Това се доказва от наличието на множество връзки не само със специфични зрителни субкортикални образувания, но и с асоциативните и неспецифични ядра на таламуса, с ретикуларната формация, париеталната асоциативна област и др.

Реакциите на единични неврони в зрителния кортекс са записани за първи път от Р. Юнг в началото на 50-те години. Беше показано, че само около половината от невроните реагират на дифузна светлина на ретината. Повечето неврони реагират само на стимули, ориентирани по определен начин (най-доброто от всичко - на светли ивици на тъмен фон или пространствени решетки, състоящи се от редуващи се светли и тъмни ивици).

През 60-те години. XX век Американските неврофизиолози Д. Хюбел и Т. Визел, изучавайки свойствата на невроните във зрителната кора, идентифицират три типа рецептивни полета – прости, сложни и суперсложни. Рецептивните полета от прост тип имат правоъгълна форма, състоят се от център и периферия, чиито граници са приблизително успоредни една на друга. Те реагират най-добре на движението на светла лента на тъмен фон или обратно. По правило невроните с прост тип рецептивно поле имат предпочитана посока на движение, реакцията на която е най-силно изразена.

Невроните с рецептивно поле от комплексен тип реагират по-добре на лента или решетка, която е оптимално ориентирана спрямо ретината (вертикална, хоризонтална или наклонена позиция).

Невроните от суперкомплексен тип могат да реагират на няколко позиции на лента (линия), нейните завъртания под определен ъгъл, ъгъл, образуван от две линии, на кривината на контура или по-сложни пространствени характеристики на визуалния образ. Предполага се, че има конвергенция на неврони с прости рецептивни полета към неврони от по-висок порядък. В 17-то поле на кората има повече неврони с прости, а в 18-то и 19-то - със сложни и силно сложни рецептивни полета.

Въз основа на това Д. Хюбел и Т. Визел формулират детекторната теория за обработка на визуалната информация. Същността му се крие във факта, че невроните с прости рецептивни полета, като детектори на елементарни характеристики на визуалния образ (например ориентация на линията), се сближават с неврони от по-високо ниво, които в резултат на това сближаване придобиват по-сложни Имоти. По този начин съществува йерархия от детекторни неврони, на горните нива на които се намират детекторите на най-сложните характеристики на визуалния образ. Въпреки това, както беше показано по-късно, неврони от този вид, отговорни за разпознаването на интегрални визуални образи, са разположени извън зрителната кора, предимно в долната темпорална област. Така процесът на зрително възприятие не завършва в проекционните зони, а продължава на по-сложни нива на асоциативните кортикални зони.

Алтернатива на теорията на детектора е пространствено-честотната хипотеза за обработка на визуална информация, предложена от английския изследовател Ф. Кембъл и руския физиолог В.Д. Глезер. Според тази хипотеза невроните във зрителната кора определят две основни характеристики на зрителния образ – ориентацията на стимула (ивици, решетки) и неговата пространствена честота. В този случай невроните от различни части на кората са „настроени“ на стимули с различна пространствена ориентация и пространствена честота. Така в 17-то поле на зрителната кора се създава "мозайка" от възбудени и невъзбудени неврони, която изоморфно показва пространственото разпределение на възбудените и инхибираните рецептори на ретината. Невроните във вторичната и третичната зрителна област (18-то и 19-то поле) използват информация, предоставена от първичната кора (17-то поле), за да образуват по-големи субобрази на визуалния образ.

Така на нивото на зрителната кора се извършва фин, диференциран анализ на най-сложните характеристики на зрителния сигнал (избор на контури, очертания, форма на обекта, локализация, движения в пространството и др.). На ниво вторични и третични области, очевидно, се осъществява най-сложният интегративен процес, подготвящ тялото за разпознаване на визуални образи и формиране на цялостна сетивно-перцептивна картина на света. Формирането на интегрални зрителни образи, тяхното идентифициране и оценка на биологичното значение се извършва в асоциативните области, преди всичко, задната теменна и долната темпорална област.

Асоциативни зони на кората.Неврофизиологичните проучвания показват, че невроните в долната темпорална кора (NVC) реагират най-добре на холистични изображения (например геометрични фигури). В този случай можете да изберете клетки, които отговарят само на една фигура (например кръг) или да отговарят на няколко различни изображения (кръг, триъгълник, кръст и квадрат). Отговорите на невроните обикновено са инвариантни към трансформациите на формата, т.е. независимо от размера, въртенето, цвета на изображенията, осветлението и т.н.

Като цяло се смята, че NVC невроните реагират на сензорната стойност на визуален стимул, независимо от значението му за двигателното поведение. В същото време за NVC са важни не индивидуалните характеристики на стимула, а техните определени комбинации. Очевидно NVK извършва класификацията на изображенията в съответствие със специфичната задача, пред която са изправени животните и хората. Ако тази област е повредена в човек, процесите на разпознаване на обекти и памет се нарушават.

Задната париетална кора (ZTC) създава невронна структура (модел) на околното пространство, описваща местоположението и движението на обектите в това пространство по отношение на тялото, както и позицията и движението на тялото спрямо околното пространство. пространство. С други думи, в ZTK се обработва информация, която описва връзката между вътрешната и външната координатни системи. Има и данни за връзката между невроните на ZTK с произволното внимание към един или друг визуално възприеман обект.

При двустранно увреждане на париеталната област човек изпитва зрителни нарушения във възприятието на пространството. Такива пациенти не могат да оценят пространствените трансформации на фигурите, нарушава се топографската им ориентация и т. н. Това показва важната роля на ZTK във възприемането на пространството и пространствените отношения между обектите в зрителното поле.

Идентифицирането на изображенията се извършва от приятелската работа на NVK и ZTK. Ако първият извършва идентифициране на отделни елементи (фрагменти) от интегрална визуална ситуация, инвариантна на техните пространствени трансформации, то вторият формира цялостна картина на околния свят.

Фронталната кора, поради многобройните си връзки със структурите на паметта и структурите на лимбичната система, оценява значимостта на стимула за тялото и планира съответния поведенчески акт.

Светлинна чувствителност и адаптация

Светлинната чувствителност характеризира способността на зрителната система да възприема светлинно излъчване. Очите имат най-голяма светлочувствителност в тъмното. Минималното количество светлинна енергия, необходимо при тези условия, за да възникне усещането за светлина, се нарича абсолютен праг. Фоторецепторът може да се възбуди под действието на един или два светлинни кванта, но за появата на светлинно усещане е необходимо сумирането на възбуждането от няколко рецептора. При естествени условия зрителната система рядко работи до предела си, т.е. в околопраговата област, а контрастната чувствителност е от първостепенно значение за зрението, т.е. чувствителност при условия на адаптация към светлината. Ако тестовата точка е на осветен фон, тогава минималната разлика в яркостта на точката V ° Си фон V е, което се възприема от наблюдателя като фина разлика, се нарича разлика или диференциален праг (∆ B):∆B= │V ° С - В е│. Извиква се съотношението на прага на разликата към фоновата осветеност прагов контрастили относителен диференциален праг... Стойността на относителния диференциален праг е безразмерна и показва колко е необходимо да се промени стойността на тестовия стимул спрямо фона, за да се улови едва забележимата разлика между тях. Например, ако относителният диференциален праг е 0,03, това означава, че тестовият стимул трябва да се различава от фона с 3%. Според закона на Бугер-Вебер, ∆V / V е = const, или ∆В = k ∙ В е(прагът на разликата се увеличава пропорционално на осветеността). Този закон обаче е валиден само за средния диапазон на интензитета и се нарушава при ниски и високи стойности на стимула.

От голямо значение за светлочувствителността на зрителната система е способността й да адаптации, т.е. до функционално преструктуриране, което ви позволява да работите в оптимален режим при дадено ниво на осветеност. Разграничаване на тъмна и светла адаптация. Тъмната адаптация се характеризира с максимално увеличаване на светлинната чувствителност (намаляване на абсолютните прагове) на зрителната система за възприемане на светлинен стимул в абсолютна тъмнина. Светлинната адаптация характеризира чувствителността на системата при различни нива на светлина.

Тъмната адаптация включва промени в чувствителността на пръчката и конуса. Адаптирането на пръчката завършва за 7-8 минути, промените в чувствителността на пръчката настъпват в рамките на около 30 минути. Механизмът на тъмната адаптация, от една страна, се състои в постепенното възстановяване на зрителния пигмент в тъмното, от друга, в преструктурирането на рецептивните полета в системата за предаване на рецептор-биполярно-ганглийни клетки. И така, беше установено, че в процеса тъмна адаптацияинхибиторната "граница" по периферията на рецептивното поле на ганглийната клетка намалява до пълното изчезване и, следователно, нейната светочувствителност се увеличава.

Светлинната чувствителност по време на светлинната адаптация намалява при преминаване от по-ниско осветление към по-високо. Протича по-бързо от тъмната адаптация и е приблизително 1-3 минути.

Зрителна острота

Зрителната острота характеризира ограничаващата пространствена разделителна способност на зрителната система, т.е. способността на окото да различава две близко разположени точки като отделни. Зрителната острота се определя както от оптиката на окото, така и от неговите нервни механизми.

При измерване на зрителната острота най-често се използва методът за откриване, когато светъл тестов обект е представен на тъмен фон или тъмен на светъл. По този начин наблюдателят трябва да разпознава букви с различни ъглови размери, да определи наклона на решетката, състояща се от успоредни ивици и т.н. Най-разпространени са пръстените на Landolt, при които се изисква да се определи позицията на прекъсването на пръстена. За количествена мярка на зрителната острота се взема реципрочната стойност на зрителния ъгъл, минималният по размер, но все пак възприеман.

Зрителната острота зависи от редица фактори: осветеност, контраст на фона и текста, състоянието и адаптацията на рецепторния апарат, оптичния апарат на окото. Дължи се и на преструктурирането на рецептивните полета на ганглиозните клетки на ретината. С увеличаване на нивото на осветеност размерът на центъра на рецептивното поле намалява и влиянието на инхибиторната периферия се увеличава. Може да се предположи, че когато образът на две точки попада в две съседни рецептивни полета, разделени от инхибираща периферия, вероятността за тяхното разграничаване е по-висока, отколкото в случая, когато такава периферия липсва.

Зрителната острота също е функция от позицията на тестовия обект върху ретината (или разстоянието на последната от фовеата). Колкото по-далеч от центъра се прави измерването, толкова по-малка е зрителната острота.

Движенията на очите и тяхната роля в зрението

Движенията на очите играят много важна роля във визуалното възприятие. Дори в случай, когато наблюдателят фиксира неподвижна точка с погледа си, окото не е в покой, а през цялото време прави малки движения, които са неволеви. Движенията на очите изпълняват функцията на неправилно приспособяване при гледане на неподвижни обекти. Друга функция на малките движения на очите е да поддържат изображението в зоната на ясно виждане.

В реални условия на зрителната система очите се движат през цялото време, изследвайки най-информативните области на зрителното поле. В този случай някои движения на очите позволяват да се разглеждат обекти, разположени на същото разстояние от наблюдателя, например при четене или разглеждане на картина, други - при разглеждане на обекти на различни разстояния от него. Първият тип движения са еднопосочните движения на двете очи, докато вторият осъществява конвергенцията или разреждането на зрителните оси, т.е. движенията са насочени в противоположни посоки.

Показано е, че прехвърлянето на очите от един обект на друг се определя от тяхното информационно съдържание. Погледът не се задържа върху онези области, които съдържат малко информация, и в същото време фиксира най-информативните области за дълго време (например контурите на обект). Тази функция се нарушава, когато са засегнати челните лобове. Движението на очите осигурява възприемането на индивидуалните характеристики на обектите, тяхната връзка, въз основа на която се формира цялостен образ, съхраняван в дългосрочната памет.

Цветно зрение

Възприемането на цвета се дължи на работата на два механизма. Първичният механизъм е фоторецепторният механизъм, основан на съществуването на рецептори, които селективно реагират на различни части от спектъра. В ретината са открити три вида конуси с максимуми на абсорбция в различни области на спектъра (синьо, зелено и червено).

В същото време в психологията и физиологията се описват редица факти, които не могат да бъдат обяснени въз основа на фоторецепторния механизъм. Такива примери са феномените на едновременен и последователен контраст. Едновременният контраст се състои в промяна на цветовия тон в зависимост от фона, на който се представя определен тестов стимул. Например, сиво петно ​​на червен фон придобива зеленикав оттенък, на жълто - синкаво и т.н. Феноменът на постоянния контраст е, че ако гледате повърхност, боядисана в определен цвят (например червено) за достатъчно дълго време и след това насочите погледа си към бяло, тогава тя придобива нюанс на цвета на противника (в този корпус, зеленикав). Тук се задейства централният механизъм. Същността му се крие във факта, че невроните на ганглиозните клетки, тръбите и зрителната кора имат противоположни на цветовете рецептивни полета, т.е. центърът на рецептивното поле се активира от един цвят, а периферията му от друг, противоположен (противник). Това се дължи на особеностите на техните рецептивни полета, включително възбуждащи и инхибиращи връзки с различни видове конуси. Описани са две противоположни по цветове системи: червено-зелено, жълто-синьо.

По този начин възприемането на цвета се дължи на работата на два различни механизма, работещи на различни нива на зрителната система.

Стереоскопично зрение

Стереоскопичното зрение ви позволява да оцените дълбочината на пространството, т.е. относителното разстояние на обектите в зрителното поле. Причинява се от нееднакво изображение на един и същ обект върху ретините на двете очи. Тъй като очите са разположени на определено разстояние едно от друго, те възприемат обект под различен ъгъл (т.нар. бинокуларен паралакс), така че изображенията на дясната и лявата ретина ще се различават малко един от друг. Лесно е да се убедите в това, на свой ред, затваряйки едното, после другото око. Осите на очите биха били строго успоредни една на друга само ако обектът, който се фиксира, е на безкрайно разстояние от наблюдателя. Когато обектът се приближи, той ще се възприема като триизмерен и осите на очите ще се сближат. И накрая, на много в близостпоявява се призрачност. С други думи, има определена зрителна област, в която обектът изглежда триизмерен. Изразява се в дъгови минути. Долната му граница е около 2 ъглова секунда. мин. Това е зрителният ъгъл, при който две точки за наблюдателя се сливат в една, т.е. феноменът дълбочина (или стереопсис) изчезва. На практика тази граница е доста лесна за определяне: това е разстоянието, на което очите на друг човек се възприемат като едно изображение, което средно е около 6 км. Горната граница на стереопсиса е зрителният ъгъл, който е около 10 ъгъла. град., извън тази граница изображението започва да се удвоява.

Неврофизиологичните механизми на стереоскопичното зрение не са напълно разбрани до момента. Доказано е обаче, че основна роля за възникването на стереопсис играе естеството на предаване на образа от ретината към по-високите центрове на зрителната система (фиг. 3).

Както знаете, при човек в областта на хиазма се получава непълно пресичане на влакната на зрителния нерв - влакната от вътрешните половини на ретината се пресичат и отиват към тръбния тракт и зрителната кора на противоположното полукълбо. Влакната от външните половини на ретината преминават без пресичане. Така до всяко полукълбо идва информация от противоположната половина на зрителното поле. Това е физиологичната основа на стереоскопичното зрение.

Въпроси и задачи за самоконтрол

1. Какви структури на окото са свързани с неговата оптична система, каква е тяхната роля във визуалното възприятие?

2, Помислете за структурата на ретината. Кои елементи на ретината са способни да генерират потенциал за действие?

3. Назовете функционалните разлики между фоторецепторите.

4. Каква е ролята на хоризонталните и амакринните клетки?

5. Каква е причината за появата на рецепторния потенциал във фоторецепторите?

6. Каква информация се кодира от невроните на страничното колено тяло?

7. Каква е функцията на предните хълмове при обработката на зрителната информация?

8. Как се различава детекторната теория на зрителното възприятие от пространствено-честотната теория?

9. Каква е функцията на долната темпорална и задната темпорална кора?

10. Как се променя съотношението на центъра и периферията на рецептивното поле на ганглийната клетка при адаптация към тъмно и светло?

11. Какви фактори определят зрителната острота?

12. Каква роля играят движенията на очите във визуалното възприятие?

13. Опишете основните механизми на цветното зрение.

14. Какво е в основата на стереопсиса?

Зрението за човек е един от начините за ориентация в пространството. С негова помощ получаваме информация за смяната на деня и нощта, различаваме обектите около нас, движението на живи и неодушевени тела, различни графични и светлинни сигнали. Зрението е много важно за трудовата дейност на човека и осигуряването на неговата безопасност.

Периферната част на зрителната сензорна система е окото, което се намира в вдлъбнатината на черепа - очна кухина,и е защитена от стените си от външни влияния.

Окото се състои от очната ябълка и спомагателни структури: слъзни жлези, външни мускули на окото, клепачи, вежди, конюнктива. Слъзната жлеза отделя течност, която предотвратява изсушаването на окото. Равномерното разпределение на слъзната течност по повърхността на окото се получава поради мигането на клепачите.

Очна ябълкаограничен от три обвивки - външна, средна и вътрешна (фиг.5.5). Външната обвивка на окото - склера,или tunica albuginea. Това е плътна, непрозрачна тъкан. бяло, с дебелина около 1 мм, в предната част преминава в прозрачен роговица.

Ориз. 5.5.

• 1 - tunica albuginea; 2 - роговицата; 3 - лещи; 4 - цилиарно тяло;
• 5 - ирис; 6 - хороидея; 7 - ретина;
• 8 - сляпо петно; 9 - стъкловидно тяло; 10- задната камера на окото;
• 11 - предна камера на окото; 12 - зрителен нерв (по A.G. Khripkova, 1978 г.)

Под склерата се намира хороидеяокото, чиято дебелина не надвишава 0,2-0,4 мм. Съдържа голям бройкръвоносни съдове. В предната част на очната ябълка, хороидеята преминава в цилиарно тялои ирисът (ирис).Заедно тези структури образуват средната обвивка.

В центъра на ириса има дупка - ученик, диаметърът му може да се променя, поради което в очна ябълкавлиза повече или по-малко светлина. Луменът на зеницата се регулира от мускул, разположен в ириса.

Ирисът съдържа специална боя - меланин.В зависимост от количеството на този пигмент, цветът на ириса може да варира от сив и син до кафяв и почти черен. Цветът на ириса определя цвета на очите. Ако няма пигмент (такива хора се наричат ​​албиноси), тогава светлинните лъчи могат да влязат в окото не само през зеницата, но и през тъканта на ириса. Очите на албиноса имат червеникав оттенък, зрението е намалено.

В цилиарното тяло има мускул, свързан с лещата и регулиращ нейната кривина.

Лещи- прозрачна, еластична формация под формата на двойно изпъкнала леща. Покрит е с прозрачен плик, по целия му ръб тънки еластични влакна се простират към цилиарното тяло, които поддържат лещата в опънато състояние.

В предната и задната камера на окото има бистра течност, която снабдява роговицата и лещата с хранителни вещества. Кухината на окото зад лещата е изпълнена с прозрачна желеобразна маса - стъкловидното тяло.

Оптична система на окотопредставена от роговицата, очните камери, лещата и стъкловидното тяло. Всяка от тези структури има свой собствен индекс на оптична мощност.

Окото е изключително сложна оптична система, която може да се сравни с камера, в която всички части на окото са леща, а ретината е филмът. Светлинните лъчи се фокусират върху ретината, давайки намалено и обърнато изображение. Фокусирането възниква поради промяна в кривината на лещата (акомодация): при гледане на близко разположен обект, той става изпъкнал, а при гледане на отдалечен обект става по-плосък.

Вътрешната повърхност на окото е облицована с тънка (0,2-0,3 мм), много сложна по структура, черупка - ретина,който съдържа светлочувствителни клетки, или рецептори - пръчки и колбички. Конусите са концентрирани главно в централната област на ретината - в макула... С разстояние от центъра броят на конусите намалява, а броят на пръчките се увеличава. По периферията на ретината има само пръчици. Конусите са рецептори за цветно зрение, докато пръчиците са рецептори за черно и бяло.

Мястото на най-добрата визия е жълто петно,особено централната му ямка. Това зрение се нарича централно зрение. Останалата част от ретината участва в страничното или периферното зрение. Централното зрение ви позволява да разглеждате малки детайли на обекти, а периферното зрение ви позволява да се движите в пространството.

Възбуждането на пръчки и конуси причинява появата нервни импулсивъв влакната на зрителния нерв. Конусите са по-малко възбудими, така че ако слабата светлина удари ямката, където са разположени само конусите, ние я виждаме много лошо или изобщо не я виждаме. Слабата светлина е ясно видима, когато удари страничните повърхности на ретината. Следователно при ярка светлина функционират главно конусите, при слаба светлина пръчките.

Зрителното усещане не възниква веднага с появата на дразнене, а след определен латентен период (0,1 s). Той не изчезва с прекратяване на действието на светлината, но остава за известно време необходимо за отстраняването на дразнещите продукти на разпад на светлинно-реактивни вещества от ретината и тяхното възстановяване.

Ретиналните рецептори предават сигнали по влакната на зрителния нерв, само веднъж, в момента на появата на нов обект. Освен това се добавят сигнали за предстоящи промени в образа на обекта и за изчезването му. Непрекъснатите малки осцилаторни движения на очите с продължителност само 25 ms позволяват на човек да вижда неподвижни обекти. Например, жабите нямат осцилаторни движения на очите, така че виждат само онези обекти, които се движат. Следователно е ясно колко важна е ролята на движенията на очите за осигуряване на зрението.

Проводимата част на зрителната сензорна система е представена от зрителния нерв, ядрата на горните туберкули на четворката на средния мозък и ядрата на диенцефалона.

Централният участък на зрителния анализатор се намира в тилния лоб, а първичната кора лежи в близост до жлеба, в кората на езиковите и клиновидни извилини (фиг.5.6). Второ

Богатата кора е разположена около първичната.

(по Е. И. Николаева, 2001 г.)

Нормалното зрение се осъществява от две очи - бинокулярно зрение.Човек вижда различно с лявото и дясното си око – на ретината на всяко око се получават различни изображения. Но тъй като изображението се появява на идентични точки на ретината, човек възприема обекта като цяло. Ако лъчите от въпросния обект попаднат върху неидентични (неподходящи) точки на ретината, тогава изображението на обекта ще бъде раздвоено. Зрението с две очи е необходимо за висококачествено възприемане и представяне на въпросния обект. Възприемането на движението на обект зависи от движението на изображението му върху ретината. Възприемането на движещи се обекти с едновременното движение на очите и главата и определянето на скоростта на движение на обектите се причиняват не само от зрителни, но и от центростремителни импулси от проприорецепторите на окото и шийните мускули.

Възрастови особености на зрителната сензорна система. Развитието на зрителния анализатор започва на 3-та седмица от ембрионалния период.

Развитие на периферния отдел.Диференцирането на клетъчните елементи на ретината настъпва на 6-10 седмици от вътрематочното развитие. До 3 месеца ембрионален живот всички видове нервни елементи са част от ретината. При новородено в ретината функционират само пръчици, осигуряващи черно-бяло зрение. Конусите, отговорни за цветно зрение, все още не са узрели, а броят им е малък. И въпреки че функцията за възприемане на цветовете при новородени е, но пълното включване на шишарките в работата се случва само до края на 3-тата година от живота. Окончателното морфологично съзряване на ретината завършва до 10-12 години.

Развитие допълнителни елементиорган на зрението (предрецентни структури).Новороденото има диаметър очна ябълкае 16 мм, а теглото му е 3,0 гр. Растежът на очната ябълка продължава и след раждането. Най-интензивно расте през първите 5 години от живота, по-малко интензивно - до 9-12 години. При възрастни диаметърът на очната ябълка е около 24 мм, а теглото е 8,0 г. При новородените формата на очната ябълка е по-сферична, отколкото при възрастните, предно-задната ос на окото е скъсена. В резултат на това в 80-94% от случаите имат пречупване на далекогледство... Повишената разтегливост и еластичност на склерата при деца допринася за лека деформация на очната ябълка, която е важна при формирането на рефракция на окото. Така че, ако детето играе, рисува или чете, накланяйки главата си ниско, поради натиска на течността върху предната стена, очната ябълка се удължава и се развива късогледство. Роговицата е по-изпъкнала, отколкото при възрастните. В първите години от живота Ириссъдържа малко пигменти и има синкаво-сив оттенък, а окончателното формиране на цвета му завършва едва след 10-12 години. При новородени, поради недостатъчно развита мускулатура на ириса ученицитесен. Диаметърът на зеницата се увеличава с възрастта. На 6-8-годишна възраст зениците са широки поради преобладаването на тонуса на симпатиковите нерви, които инервират мускулите на ириса, което увеличава риска Слънчево изгарянеретината. На 8-10-годишна възраст зеницата отново се стеснява, а до 12-13-годишна възраст скоростта и интензивността на реакцията на зеницата към светлината са същите като при възрастен. При новородени и деца предучилищна възраст лещипо-изпъкнал и по-еластичен от този на възрастен, а пречупващата му сила е по-висока. Това дава възможност да се види ясно обектът, когато се доближи до окото, отколкото при възрастен. От своя страна навикът да се гледат обекти на кратко разстояние може да доведе до развитие на страбизъм. Слъзни жлезии регулаторните центрове се развиват в периода от 2 до 4 месеца от живота и следователно сълзите при плач се появяват в началото на 2-ри, а понякога дори 3-4 месеца след раждането.

Съзряване на диригентския отделна зрителния анализатор се проявява: миелинизация на пътищата, започваща на 8-9-ия месец от вътреутробния живот и завършваща до 3-4 години, и диференциране на подкоровите центрове.

Кортикален отделЗрителният анализатор има основните характеристики на възрастни вече в 6-7-месечен плод, но нервните клетки на тази част на анализатора, както и други части на зрителния анализатор, са незрели. Окончателното съзряване на зрителната кора настъпва до 7-годишна възраст. Във функционално отношение това води до появата на способността за формиране на асоциативни и временни връзки, когато окончателен анализзрителни усещания. Функционалното съзряване на зрителните зони на мозъчната кора, според някои данни, настъпва още преди раждането на дете, според други - малко по-късно. Така че през първите месеци след раждането детето бърка горната и долната част на обекта. Ако му покажете горяща свещ, тогава, опитвайки се да хване пламъка, той ще протегне ръката си не към горния, а към долния край.

Развитие на функционалните възможности на зрителната сензорна система.О приемащи светлинафункциите при децата могат да се преценят по зеничния рефлекс, затварянето на клепачите с движещи се нагоре очни ябълки и други количествени показатели за светлинно възприятие, които се определят с помощта на приспособления за адаптометър само от 4-5-годишна възраст. Фоточувствителната функция се развива много рано. Визуален рефлекс към светлина (свиване на зениците) - от 6 месеца вътрематочно развитие. Защитен рефлекс на мигане към внезапна светлинна стимулация е налице от първите дни на живота. Затварянето на клепачите, когато предмет се приближи до очите, се появява на 2-4 месеца от живота. С възрастта степента на свиване на зениците към светлината и тяхното разширяване на тъмно нараства (Таблица 5.1). Свиването на зениците при фиксиране на погледа на обекта настъпва от 4-та седмица от живота. Визуалната концентрация под формата на фиксиране на поглед върху обект с едновременно инхибиране на движенията се проявява през 2-та седмица от живота и е 1-2 минути. Продължителността на тази реакция се увеличава с възрастта. След развитието на фиксацията се разработва метод

способността за проследяване на движещ се обект и сближаването на зрителните оси. До 10 седмици живот, движенията на очите са некоординирани. Координацията на очите се развива с развитието на фиксация, проследяване и конвергенция. Конвергенцията настъпва на 2-3 седмици и става стабилна на 2-2,5-месечна възраст. По този начин детето има усещане за светлина по същество от момента на раждането, но ясното зрително възприятие под формата на визуални проби не е достъпно за него, тъй като въпреки че ретината е развита към момента на раждането, централната ямка не е завършена развитието му окончателното диференциране на шишарките завършва до края на годината., а подкоровите и кортикалните центрове при новородените са морфологично и функционално незрели. Тези характеристики определят отсъствието на обективно зрение и възприемане на пространството до 3 месеца от живота. Едва от този момент поведението на детето започва да се определя от зрителната аферентация: преди хранене, то визуално намира гърдата на майката, оглежда ръцете си и хваща играчки, разположени на разстояние. Развитието на предметното зрение е свързано и с усъвършенстването на зрителната острота, подвижността на очите, с образуването на сложни междуаналитични връзки, когато зрителните усещания се комбинират с тактилни и проприоцептивни. Разликата във формите на предметите се появява на 5-ия месец.

Таблица 5.1

Свързани с възрастта промени в диаметъра и реакцията на свиване на зеницата към светлина

Промените в количествените показатели на светлинното възприятие под формата на прага на светлочувствителност на адаптираното към тъмното око при деца в сравнение с възрастните са представени в табл. 5.2. Измерванията показват, че чувствителността към светлина на адаптирано към тъмнина око рязко се увеличава до 20 години и след това постепенно намалява. Поради високата еластичност на лещата, очите при децата са по-способни да акомодират, отколкото при възрастните. С възрастта лещата постепенно губи своята еластичност и нейните рефракционни свойства се влошават, обемът на акомодацията намалява (т.е. увеличаването на пречупващата сила на лещата с нейната изпъкналост намалява), точката на най-близкото виждане се отстранява (Таблица 5.3).

Таблица 5.2

Светлинна чувствителност на адаптираното към тъмнината човешко око

на различни възрасти

Таблица 5.3

Промяна в обема на акомодацията с възрастта

Възприятие на цветоветепри децата обаче се проявява от момента на раждането различни цветове, изглежда е неравностойно. Според резултатите от електроретинограмата (ERG) е установено функционирането на конуси към оранжева светлина при деца от 6-ия час от живота след раждането. Има доказателства, че през последните седмици от ембрионалното развитие конусният апарат е в състояние да реагира на червени и зелени цветове. Предполага се, че от момента на раждането до 6-месечна възраст редът на усещане за разграничаване на цветовете е както следва: жълто, бяло, розово, червено, кафяво, черно, синьо, зелено, лилаво. От 6 месеца децата започват да различават всички цветове. Но те се наричат ​​правилно само от тригодишна възраст. Разпознаване на цветове в повече ранна възрастзависи от яркостта, а не от спектралните характеристики на цвета. V училищна възрастотличителната цветова чувствителност на окото се увеличава. Усещането за цвят достига максималното си развитие до 30-годишна възраст и след това постепенно намалява. Обучението е от съществено значение за развитието на тази способност.

Зрителна остротанараства с възрастта и при 80-94% от децата и юношите е повече, отколкото при възрастните (Таблица 5.4).

Таблица 5.4

Зрителната острота при деца от различни възрасти

Подобрява се с възрастта и стереоскопично зрение.Започва да се формира от 5-ия месец от живота. Това се улеснява от подобряване на координацията на движенията на очите, фиксиране на погледа върху обекта, подобряване на зрителната острота, взаимодействие на зрителния анализатор с други (особено с тактилния). До 6-9-ия месец възниква представа за дълбочината и отдалечеността на местоположението на обектите. До 17-22-годишна възраст стереоскопичното зрение достига оптималното си ниво, а от 6-годишна възраст стереоскопичната зрителна острота е по-висока при момичетата, отколкото при момчетата.

линия на видимостформирана от 5 месеца. До този момент не е възможно да се предизвика отбранителен рефлекс на мигане при децата, когато обект се въвежда от периферията. С възрастта зрителното поле нараства, особено интензивно от 6 до 7,5 години. По възраст неговият размер е приблизително 80% от размера на зрителното поле на възрастен. В развитието на зрителното поле се наблюдават сексуални характеристики. Разширяването на зрителното поле продължава до 20-30 години. Зрителното поле определя обема образователна информациявъзприемано от детето, т.е. производителността на визуалния анализатор и следователно капацитета за обучение. В процеса на онтогенезата пропускателната способност на зрителния анализатор също се променя и достига следните стойности в различни възрастови периоди (Таблица 5.5).

Таблица 5.5

Пропускателна способност на визуалния анализатор, бит/сек

Сензорни и двигателни функции зрението се развива едновременно. В първите дни след раждането движенията на очите са асинхронни, при неподвижност на едното око може да се наблюдава движението на другото. Способността да се фиксира обект с поглед или, образно казано, "механизъм за фина настройка", се формира на възраст от 5 дни до 3-5 месеца. Реакцията на формата на обекта вече се забелязва при 5-месечно бебе. За децата в предучилищна възраст първата реакция се причинява от формата на обекта, след това от неговия размер и на последно място - от цвета.

На 7-8 години окопри децата е много по-добре, отколкото при децата в предучилищна възраст, но по-лошо, отколкото при възрастните; няма полови различия. В бъдеще при момчетата линейното око става по-добро, отколкото при момичетата.

Колкото по-малко е детето, толкова по-ниска е функционалната подвижност (лабилност) на рецепторните и кортикалните части на зрителния анализатор.

Зрително увреждане. Високата пластичност е от голямо значение в процеса на обучение и възпитание на деца с дефекти на сетивните органи. нервна система, което позволява да се компенсират липсващите функции за сметка на останалите. Известно е, че слепите глухи деца имат повишена чувствителност на тактилна, вкусова и обонятелни анализатори... С помощта на обонянието си те могат да се ориентират добре на терена и да разпознават близки и познати. Колкото по-изразена е степента на увреждане на сетивните органи на детето, толкова по-трудна става учебната работа с него. По-голямата част от цялата информация от външния свят (около 90%) влиза в мозъка ни през зрителните и слуховите канали, следователно за нормално физическо и умствено развитиеза децата и юношите органите на зрението и слуха са от особено значение.

Сред визуалните дефекти, най-често срещаните различни формирефракционни грешки оптична системаочи или аномалии на нормалната дължина на очната ябълка (фиг.5.7). В резултат на това лъчите, идващи от обекта, не се пречупват в ретината. При слабо пречупване на окото поради дисфункция на лещата - нейното сплескване или скъсяване на очната ябълка,

изображението на обекта е зад ретината. Хората с такива зрителни увреждания имат лошо зрение за близки предмети; такъв дефект се нарича далекогледство.

Ориз. 5.7. Диаграма на пречупване при далекогледа (а),нормално (б)и миопичен (v)за окото (според A.G. Khripkova, 1978)

Когато физическото пречупване на окото се увеличи, например поради увеличаване на кривината на лещата или удължаване на очната ябълка, изображението на обекта се фокусира пред ретината, което нарушава възприемането на отдалечени обекти. Този зрителен дефект се нарича миопия.

С развитието на късогледството ученикът не вижда добре написаното на дъската, иска да го трансплантира на първите чинове. Когато чете, той приближава книгата до очите си, навежда силно глава, докато пише, в киното или в театъра, стреми се да седне по-близо до екрана или сцената. При разглеждане на обект детето присвива очи. За да направи изображението върху ретината по-ясно, той приближава разглеждания обект твърде близо до очите, което причинява значително натоварване на мускулния апарат на окото. Често мускулите не се справят с такава работа и едното око се отклонява към слепоочието - появява се кривогледство. Миопията може да се развие при заболявания като рахит, туберкулоза, ревматизъм.

Частичното увреждане на цветното зрение се нарича цветна слепота (на името на английския химик Далтън, при когото този дефект е открит за първи път). Хората с далтонизъм обикновено не правят разлика между червено и зелено (те им се струват сиви в различни нюанси). Около 4-5% от всички мъже са далтонисти. При жените се среща по-рядко (до 0,5%). За откриване на цветна слепота използвайте специални цветни таблици.

Профилактиката на зрителното увреждане се основава на създаването на оптимални условия за функционирането на органа на зрението. Зрителната умора води до рязко намаляване на представянето на децата, което се отразява на общото им състояние. Навременната промяна на дейностите, промените в средата, в която се провеждат обучителни сесии, допринасят за повишаване на ефективността.

Има голямо значение правилен режимработа и отдих, училищно обзавеждане, което отговаря физиологични характеристикиученици, адекватно осветление на работното място и др. При четене на всеки 40-50 минути е необходимо да се прави почивка от 10-15 минути, за да се даде почивка на очите; за облекчаване на стреса на апарата за настаняване, на децата се препоръчва да гледат в далечината.

Освен това, важна роляв защитата на зрението и неговата функция принадлежи защитният апарат на окото (клепачите, миглите), които изискват внимателна грижа, спазване на хигиенните изисквания и навременно лечение. Злоупотреба козметикаможе да доведе до конюнктивит, блефарит и други заболявания на органите на зрението.

Особено внимание трябва да се обърне на организацията на работа с компютри, както и на гледане на телевизия. Ако подозирате зрително увреждане, трябва да се консултирате с офталмолог.

До 5-годишна възраст при децата преобладава далекогледството (далекогледството). При този дефект помагат очила с колективни двойно изпъкнали очила (даващи преминаващите през тях лъчи в конвергираща посока), които подобряват зрителната острота и намаляват прекомерния стрес на акомодацията.

Впоследствие, поради тренировъчното натоварване, честотата на хиперметропията намалява, а честотата на еметропията (нормална рефракция) и късогледството (късогледство) се увеличава. Чрез дипломиране срещу начални класоверазпространението на миопията се увеличава 5 пъти.

Образуването и прогресирането на късогледството се улеснява от липсата на светлина. Зрителната острота на учениците и стабилността на ясното зрение намаляват значително към края на уроците, като това намаление е толкова по-рязко, колкото по-ниско е нивото на осветеност. С повишаване на нивото на осветеност при деца и юноши, скоростта на разграничаване на визуални стимули се увеличава, скоростта на четене се увеличава и качеството на работа се подобрява. При осветеност на работните места 400 lx, 74% от работата се извършва без грешки, при осветеност 100 lx и 50 lx - съответно 47 и 37%.

При добро осветление се влошава слуховата острота на децата и юношите, което също благоприятства работоспособността, има положителен ефект върху качеството на работа. Така че, ако диктовките са били извършени при ниво на осветеност от 150 lux, броят на пропуснатите или грешно написани думи е бил с 47% по-малък, отколкото при подобни диктовки, провеждани при осветеност от 35 lux.

Развитието на късогледството се влияе от учебното натоварване, което е пряко свързано с необходимостта от разглеждане на обекти от близко разстояние, неговата продължителност през деня.

Трябва също да знаете, че учениците, които имат малко или никакво излагане на въздух по обяд, когато интензитетът на ултравиолетовото лъчение е максимален, фосфорно-калциевият метаболизъм е нарушен. Това води до намаляване на тонуса очни мускуличе при голямо зрително натоварване и недостатъчна осветеност допринася за развитието на миопия и нейното прогресиране.

Децата се считат за миопични, ако тяхната миопична рефракция е 3,25 диоптъра и повече, а зрителната им острота с корекция е -0,5-0,9. На такива ученици се препоръчват часовете по физическо възпитание само за специална програма... Те също са противопоказани за извършване на тежки физическа работа, продължителен престой в наведено положение с наведена глава.

При късогледство се предписват очила с разсейващи се двойновдлъбнати очила, които превръщат успоредните лъчи в разминаващи се. Късогледството в повечето случаи е вродено, но може да се увеличи в училищна възраст от по-ниски до по-стари класове. V тежки случаикъсогледството е придружено от промени в ретината, което води до спад в зрението и дори до отлепване на ретината. Ето защо децата, страдащи от късогледство, трябва стриктно да спазват указанията на офталмолога. Навременното носене на очила от учениците е задължително.

Значението на зрителната сензорна система

Визуалната сензорна система ви позволява да навигирате в пространството, да изследвате света около вас, да учите и да участвате в творчески дейности. Това е възможно, защото зрителната сензорна система предоставя до 90% от цялата информация за околния свят.

Характеристики на светлинните параметри

Светлината е дразнещ за зрителната система. Светлината, влизаща в ретината, е смес от лъчи с различни дължини на вълната. Тази светлина се нарича бяла светлина. Състои се от фотони (кванти). Фотон - пакет от електромагнитни трептения, чиято енергия е 4-7 × 10 -10 ерг/с.

Човешкото око възприема светлинни лъчи с честота от 4 × 1014 до 7 × 1014 Hz; дължината на вълната, съответно, варира от 400 до 700 nm (1 nm = 10-9m).

Праг на възприятие на зрителната сензорна системамного малък и равен на 1-6 кванта светлина за клечки или 1 cd (свещ), тоест светлината на една свещ на разстояние 100 м. Времевите параметри на зрението зависят от два показателя: сумиране на времето и критична честота на мигане. Ако стимулът трае по-малко от 20 ms, тогава трябва да увеличите неговата интензивност. Следовите процеси в зрителната система се съхраняват за 150-200 ms. Следователно, прекъсващата светлина се възприема като непрекъсната (светлина от електрическа крушка). Критичната честота на светлинните светкавици е честотата, при която светлинните импулси се възприемат не поотделно, а заедно. За зрението на пръчката е 22-25 / s, а за конус - 80 / s. Това е основата за кадровата честота, необходима за възприемането на филма.

Светлинните вълни имат дължина по-малка от 400 nm, ултравиолетовите вълни в голяма степен не преминават през атмосферата. Част от лъчите, преминали през атмосферата, се забавят от някои структури на окото – лещата, стъкловидното тяло. В резултат на това лещата постепенно пожълтява. Светлинни вълниимат дължина на вълната над 700 nm, инфрачервени, не се възприемат от ретината, тя е нечувствителна към тях и това е много добре, защото в противен случай окото би възприемало само собственото си излъчване.

Функции на зрителната сензорна система:

Разлики между светлина и тъмнина;

Определяне на цвета на предметите и явленията от околния свят;

Оценка на интензитета и цвета на светлината

Оценка на разстоянието на видимите обекти;

Оценка на обема и дълбочината на разположението на обектите;

Оценка на местоположението на източника на светлина;

Формиране на усещания, идеи, образи.

Визуалната сензорна система се състои от три функционални части:

1) светлопроводими и пречупващи части на окото;

2) опорно-двигателна системаочи;

3) собствена сензорна част, включваща рецепторна, жична и коркова част, осигуряваща възприемането и анализа на светлинните сигнали.

Пречупване на окото

Рефракционен (пречупващ) апарат на окотопредставена от прозрачната среда на окото, през която, пречупвайки, преминават светлинни лъчи. Пречупващият апарат на окото включва роговицата, влагата в предната и задната камера на окото, лещата, стъкловидното тяло (фиг. 12.4).

Пречупващата сила на средите е различна и всяка от тях има свой коефициент на пречупване. Показател на пречупване - съотношението на скоростта на светлината във въздуха (300 000 km/s) към скоростта на светлината в съответната среда. През тези периоди тя пада до 200 000 km/s. Индексът на пречупване на роговицата е 1,38, водната течност е 1,33, лещата е 1,4, а стъкловидното тяло е 1,34. По-силно пречупване на светлинните лъчи се получава на интерфейса на оптичната среда с най-голяма разлика между индексите на пречупване, тоест на интерфейса въздух-роговицата. Пречупващата сила на окото се измерва в диоптри Диоптърът е оптичната сила на леща с фокусно разстояние 1 метър.Това е обратното на фокусното разстояние. Така, като се има предвид, че задното фокусно разстояние на окото е около 17 мм, оптичната сила на окото е 58,6 диоптъра.

За да се опрости анализът на пречупването на светлинните лъчи, се използва моделът "намалено око", при който всички среди имат еднакъв коефициент на пречупване и една сферична повърхност. След пречупването на светлинните лъчи те попадат в ретината, където се образува точково изображение, обърнато (отгоре надолу, отдясно наляво), намалено и реално (фиг. 12.5).

Окото е с нормална дължина (24,4 мм) и нормално оптична мощност, се нарича тропически.В такова око изображението се създава върху ретината.

Зрителната система при хората е една от основни органичувства. Именно тя дава на мозъка повече от 90% от цялата сензорна информация.

Зрителната система възприема видимата светлина - тясна част от обхвата на електромагнитното излъчване с различни дължини на вълната, от относително къса (червена) до по-дълга (синя). Човек вижда различни предмети, защото отразяват светлината. А цветовете се различават от него се определят от това коя част от спектъра на видимата светлина отразява или поглъща обекта.

Общата последователност на зрителното възприятие е следната: започва с проекцията на изображението върху ретината; тогава настъпва възбуждането на фоторецепторите; още по-нататък - предаване и трансформация на визуална информация в невронните мрежи на зрителната система; а зрителното възприятие завършва с приемане на решението за зрителния образ от висшите корови части на зрителната система.

Основните структурни компоненти на зрителната система са:

1) периферната част е окото с неговия основен апарат (оптичен, движения на очите и ретината)

2) зрителни нерви, предаващи информация от ретината към ядрата на таламуса и хипоталамуса;

3) субкортикалната част - три двойки ядро-странични колени тела, горните туберкули на прегърбеното тяло на chotiroh (в таламуса) и супрахиаза на ядрото на хипоталамуса;

4) зрителната кора.

Разбира се, кривината, показателят на пречупване на роговицата и лещата (в по-малка степен) определят пречупването на светлинните лъчи в окото. Върху ретината се образува изображение, рязко намалено и обърнато с главата надолу и наляво и надясно.

Човешката очна ябълка има почти сферична форма, което я кара да се върти, за да се насочи към разглеждания обект и осигурява добро фокусиране на изображението върху ретината. По пътя към ретината светлинните лъчи преминават през прозрачната роговица, лещата и стъкловидното тяло (виж фиг. 3.1.) Ирисът, който определя цвета на очите, е кръгов мускул, който променя количеството светлина, което навлиза в окото, като разширява или стеснява отвора в центъра му е зеницата.

Ориз. 3.1. Структурата на очната ябълка

1 - мускул; 2 - стъкловидно тяло; 3 - протеинова обвивка; 4 - хороидея; 5 - пигментен слой; 6 - ретина; 7 - жълто петно; 8 - сляпо място; 9 - зрителен нерв; 10 - ирис; 11 - леща; 12 - предна камера; 13 - роговица; 14 - връзки за лещи

Лещата се намира точно зад зеницата. Той може да променя кривината си благодарение на специални мускули, в зависимост от разстоянието между човека и обекта, който се наблюдава. Тази адаптация на окото да вижда ясно обекти, разположени на различни разстояния, се нарича акомодация.

Светлинните лъчи от предмети преминават през зеницата, лещата и стъкловидното тяло. При хора с нормално зрение лъчите попадат точно в ретината, образувайки ясни изображения на обекти върху нея. Двете основни аномалии на очната рефракция са късогледство и далекогледство, причинени от промяна в дължината на очната ябълка. Миопията се причинява от твърде дълга надлъжна ос на окото - лъчите от отдалечен обект се фокусират не в ретината, а пред нея, в стъкловидното тяло. Далекогледство – чрез скъсена надлъжна ос лъчите се фокусират зад ретината (фиг. 3.2.).

Ориз. 32. Основни рефракционни грешки на окото.

Ретината е вътрешната светлочувствителна мембрана на окото. Има дебелина 0,15-0,20 мм и се състои от няколко слоя нервни клетки... Първият слой на ретината се образува от зрителни рецептори - пръчици и колбички. Именно в тях се случва трансформацията на светлинната енергия в нервно възбуда. Това става с помощта на зрителни пигменти, съдържащи се в пръчици (родопсин) и шишарки (йодопсин).

Ретината съдържа приблизително 6-7 милиона шишарки и 110-125 милиона пръчици. Пръчките са чувствителни към яркостта на светлината, но не могат да възприемат цвета. Конусите реагират на различни цветове, но са по-малко чувствителни към яркостта на светлината. Те са неравномерно разпределени в ретината. В централната фовеа на ретината (макулата), мястото на най-ясното фокусиране на изображението, се съдържат само конуси. Към периферията на ретината броят на колбичките намалява до пълното им изчезване, а броят на пръчиците се увеличава.

Визуалната информация от ретината към мозъка се предава чрез влакната на зрителния нерв. Нервите от очите се срещат в основата на мозъка, където някои от влакната преминават към противоположната страна (хиазма на оптичния хиазъм). Този механизъм осигурява на всяко полукълбо на мозъка информация от двете очи: сигнали от дясната половина на всяка ретина влизат в тилната част на дясното полукълбо и лявото полукълбо- от лявата половина на всяка ретина. След кросоувъра, основното количество нервни влакнасе приближава до подкортикалния зрителен център и след това визуалните сигнали навлизат в първичната проекционна област на зрителната кора. Зрителният кортекс е наслоен и е разделен на шест слоя. Значителна част от нейните неврони реагират само на определени стимули.

Една от най-важните характеристики на зрението е неговата острота - максималната способност за разграничаване на отделни детайли на обекти. Определя се от най-малкото разстояние между две точки, разл. Обикновено окото разграничава две точки, разстоянието между които е една дъгова минута. Централната ямка има максимална зрителна острота. В периферията му зрителната острота е много по-малка.

Важна адаптация на зрителната система към осветеността е нейната адаптация. Светлинната адаптация настъпва по време на прехода от тъмнина към светлина (след временна слепота чувствителността на зрението към светлина постепенно намалява). Темпо - при преминаване от светло към тъмно, чувствителността към светлина се увеличава.

Когато фиксирате малък обект с поглед, изображението му се проектира в централната ямка на ретината. В този случай зрението на обекта се осъществява с помощта на централно зрение. Възприемането на обекти от други части на ретината се нарича периферно зрение... Зрителното поле се нарича пространството, видимо за окото при фиксиране на погледа в една точка. Неговият ъглов размер е 1,5-2 ъглови градуса при хората.

Виждането с две очи едновременно се нарича бинокулярно зрение... Въпреки наличието на две изображения върху две ретини, човек няма усещането да вижда два обекта. Това се дължи на факта, че изображението на всяка точка от обекта попада върху съответните - съответни точки на двете ретини. Но ако погледнете близък обект, тогава образът на някаква по-далечна точка попада върху идентичните точки на несъответствието на двете ретини. Този механизъм играе важна роля при оценката на разстоянието, при виждането на дълбочината на пространството и оценката на размера на обектите.

При изследване на всякакви предмети очите правят постоянни движения, осигурени от шест мускула, прикрепени към очната ябълка. И двете очи се движат съвместно. При гледане на близки предмети очите се сближават - конвергенция, а при гледане на далечни - се развеждат (дивергенция).

1 ФИЗИОЛОГИЧНИ ХАРАКТЕРИСТИКИ НА ВИЗУАЛНАТА СЕНЗОРНА СИСТЕМА

1.1 Основни показатели на зрението

1.2 Психофизични характеристики на светлината

1.3 Периферна част на зрителната система

2 СОМАТОВИСЦЕРАЛНИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

2.1 Психофизика на кожната механорецепция

2.2 Кожни механорецептори

2.3 Психофизика на терморецепцията

2.4 Терморецептори

2.5 Висцерална чувствителност

2.6 Проприоцепция

2.7 Функционален и анатомичен преглед на централната соматосензорна система

2.8 Предаване на соматовисцерална информация в гръбначния мозък

2.9 Соматосензорни функции на мозъчния ствол

2.10 Таламус

2.11 Соматосензорни проекционни зони в кората

2.12 Контрол на аферентния вход в соматосензорната система

СПИСЪК НА ИЗПОЛЗВАНАТА ЛИТЕРАТУРА

Зрителна система (визуален анализатор) е съвкупност от защитни, оптични, рецепторни и нервни структури, които възприемат и анализират светлинни стимули. V физическо усещанесветлината е електромагнитно излъчване с различни дължини на вълната, от къса (червена) до дълга (синя).

Способността да се виждат обекти е свързана с отразяването на светлината от тяхната повърхност. Цветът зависи от това каква част от спектъра поглъща или отразява обектът. Основните характеристики на светлинния стимул са неговата честота и интензитет. Честотата (реципрочната дължина на вълната) определя цвета на светлината, интензитета - яркостта. Диапазонът от интензитети, възприемани от човешкото око, е огромен - около 10 16. Чрез зрителната система човек получава повече от 80% от информацията за външния свят.

1.1 Основни показатели на зрението

Зрението се характеризира със следните показатели:

1) диапазонът на възприеманите честоти или дължини на вълните на светлината;

2) диапазонът на интензитетите на светлинните вълни от прага на възприятие до прага на болката;

3) пространствена разделителна способност - зрителна острота;

4) времева разделителна способност - време за сумиране и критична честота на трептене;

5) праг на чувствителност и адаптация;

6) способност за възприемане на цветовете;

7) стереоскопия – възприятие на дълбочина.

Психофизичните еквиваленти на честотата и интензитета на светлината са представени в таблици 1.1 и 1.2.

Таблица 1.1. Психофизични еквиваленти на честотата на светлината

Таблица 1.2. Психофизични еквиваленти на интензитета на светлината

Три качества са важни за характеризиране на възприемането на светлината: нюанс, наситеност и яркост. Тонът съвпада с цвета и се променя с промяната в дължината на вълната на светлината. Насищането се отнася до количеството монохроматична светлина, което, когато се добави към бяла светлина, създава усещане, съответстващо на дължината на вълната на добавената монохроматична светлина, съдържаща само една честота (или дължина на вълната). Яркостта на светлината е свързана с нейния интензитет. Обхватът на интензитета на светлината от прага на възприятие до стойностите, които причиняват болка, огромен - 160 dB. Яркостта на обект, възприеман от човек, зависи не само от интензивността, но и от фона около него. Ако фигурата (визуален стимул) и фонът са осветени по един и същи начин, тоест няма контраст между тях, яркостта на фигурите се увеличава с увеличаване на физическата интензивност на осветлението. Ако контрастът между фигурата и фона се увеличи, яркостта на възприеманата фигура намалява с увеличаване на осветеността.

Пространствена разделителна способност – зрителна острота – минималното видимо ъглово разстояние между два обекта (точки). Остротата се определя с помощта на специални таблици с букви и пръстени и се измерва със стойността на I / a, където a е ъгълът, съответстващ на минимално разстояниемежду две съседни точки на прекъсване на ринга. Зрителната острота зависи от общата осветеност на околните предмети. При дневна светлина е максимално, при здрач и на тъмно зрителната острота намалява.

Времевите характеристики на зрението се описват с два основни индикатора - времето за сумиране и критичната честота на трептене.

Зрителната система има известна инерция: след включване на стимула е необходимо време за появата на зрителна реакция (това включва времето, необходимо за развитието на химични процеси в рецепторите). Визуалното впечатление не изчезва веднага, а само известно време след прекратяване на действието на светлината или образа върху окото, тъй като за възстановяване зрителен пигментретината също отнема време. Има еквивалентност между интензивността и продължителността на излагане на светлина на окото. Колкото по-кратък е визуалният стимул, толкова по-голяма интензивност трябва да има той, за да произведе зрително усещане. По този начин общото количество светлинна енергия е важно за появата на зрително усещане. Тази връзка между продължителността и интензитета се запазва само за краткотрайни стимули - до 20 ms. При по-дълги сигнали (от 20 ms до 250 ms) вече не се наблюдава пълна компенсация на праговия интензитет (яркост) поради продължителността. Всяка връзка между способността за откриване на светлината и нейната продължителност изчезва след като продължителността на стимула достигне 250 ms, а при по-дълги времена интензитетът става решаващ. Зависимостта на праговия интензитет на светлината от продължителността на нейното излагане се нарича временно сумиране. Този индикатор се използва за оценка на функцията на зрителната система.

Зрителната система запазва следи от светлинна стимулация за 150-250 ms след включване. Това показва, че окото възприема прекъсващата светлина като непрекъсната на определени интервали между светкавиците. Скоростта на светкавицата, при която серия от последователни светкавици се възприема като непрекъсната светлина, се нарича критична скорост на светкавица. Този показател е неразривно свързан с временното сумиране: процесът на сумиране осигурява плавно сливане на последователни изображения в непрекъснат поток от визуални впечатления. Колкото по-висок е интензитетът на светлинните светкавици, толкова по-висока е критичната честота на трептене. Критичната честота на трептене pi на средния интензитет на светлината е 16-20 за 1 s.

Праг на светлочувствителносте най-ниският интензитет на светлината, който човек може да види. Това е 10 -10 - 10 -11 erg / s. В реални условия праговата стойност се влияе значително от процеса на адаптация - промени в чувствителността на зрителната система в зависимост от първоначалното осветяване. При ниска интензивност на светлината в околната среда се развива времевата адаптация на зрителната система. С развитието на тъмната адаптация чувствителността на зрението се увеличава. Продължителността на пълната тъмна адаптация е 30 минути. С увеличаване на осветеността заобикаляща средапротича светлинна адаптация, която завършва за 15-60 s. Разликите между тъмната и светлата адаптация са свързани със скоростта на химичните процеси на разпад и синтеза на ретиналните пигменти.

Светлинно възприятиезависи от дължината на вълната на светлината, влизаща в окото. Това твърдение обаче е вярно само за монохроматичните лъчи, тоест лъчите с една дължина на вълната. Бялата светлина съдържа всички дължини на вълната на светлината. Има три основни цвята: червен - 700 nm, зелен - 546 nm и син - 435 nm. В резултат на смесването на основните цветове можете да получите всеки цвят. Обяснете цветното зрение въз основа на предположението, че има три фоторецептора в ретината различни видовечувствителни към различни дължини на вълната на светлината, съответстващи на основните честоти на спектъра (синьо, зелено, червено).

Нарушението на цветовото възприятие се нарича цветна слепота или цветна слепота по името на Далтън, който за първи път описва този визуален дефект въз основа на собствен опит... Цветната слепота засяга предимно мъжете (около 10%) поради липсата на определен ген в X хромозомата. Има три вида нарушения светлинно зрение: протанопия- липса на чувствителност към червения цвят, деутеранопия- липса на чувствителност към зелен цвят и тританопия- липса на чувствителност към син... Пълна цветна слепота - монохроматичност- е изключително рядко.

Бинокулярно зрение- участието на двете очи във формирането на визуален образ - създава се чрез комбиниране на две монокулярни изображения на обекти, засилвайки впечатлението за пространствена дълбочина. Тъй като очите са разположени в различни „точки“ на главата отдясно и отляво, то в изображенията, записани от различни очи, има малки геометрични разлики (несъответствие), които са толкова по-големи, колкото по-близо е разглежданият обект. Несъответствието между двете изображения е в основата на стереоскопията, тоест възприятието за дълбочина. Когато главата на човек е в нормално положение, се появяват отклонения от точно съответстващите проекции на образите в дясното и лявото око, така нареченото несъответствие на рецептивните полета. Той намалява с увеличаване на разстоянието между очите и обекта. Следователно при големи разстояния между стимула и окото дълбочината на изображението не се възприема.

Отвън окото се вижда като сферична формация, покрита от горния и долния клепач и състояща се от склерата, конюнктива, роговица, ирис. склерапредставлява съединителната тъканбяло около очната ябълка. Конюнктива- прозрачен плат снабден с кръвоносни съдове, който се свързва с роговицата на предния полюс на окото. Роговицае прозрачно защитно външно образувание, чиято кривина на повърхността определя характеристиките на пречупване на светлината. Така че, при неправилна кривина на роговицата се получава изкривяване на визуалните образи, наречено астигматизъм. Зад роговицата е Ирис, чийто цвят зависи от пигментацията на съставните му клетки и тяхното разпределение. Между роговицата и ириса се намира предната камера на окото, пълна с течност - "воден хумор"... В центъра на ириса е учениккръгла, позволяваща на светлината да влезе в окото, след като е преминала през роговицата.