§ 49. Зрительный анализатор

Определения и обозначения

Зрительный анализатор — система, которая воспринимает световые раздражения, проводит нервные импульсы и формирует зрительный образ. В нём выделяют периферический отдел — глаз с рецепторами, проводниковый — зрительные нервы и центральный — зрительную зону коры больших полушарий. Такое деление помогает понять, почему для зрения нужны не только глаза, но и мозг.

Аккомодация — изменение преломляющей способности хрусталика, благодаря которому предметы на разных расстояниях видны чётко. Хрусталик меняет свою кривизну, а значит, по-разному преломляет свет. Это позволяет направлять изображение на сетчатку и при чтении, и при взгляде вдаль.

Сетчатка — внутренняя оболочка глаза, содержащая фоторецепторы, которые превращают свет в нервные импульсы. Эти сигналы передаются по нервным путям в мозг. Сетчатка нужна для того, чтобы световое изображение стало информацией, которую может обработать нервная система.

Бинокулярное зрение — восприятие предмета одновременно двумя глазами. Каждый глаз получает немного отличающееся изображение, а мозг сопоставляет их. Благодаря этому легче оценивать объём предметов и расстояние до них.

Как это устроено

Свет сначала проходит через роговицу — прозрачную наружную часть глаза, затем через водянистую влагу, хрусталик и стекловидное тело. Эти прозрачные среды преломляют свет и направляют его к сетчатке, поэтому вместе они образуют оптическую систему глаза. Если бы свет не преломлялся согласованно, изображение не сфокусировалось бы на нужном участке внутренней оболочки. Вспомогательные органы, например веки, ресницы и слёзные железы, защищают глаз и помогают сохранять его поверхность чистой и влажной.

При переводе взгляда с близкого предмета на далёкий меняется расстояние, на котором нужно чётко сфокусировать свет. Хрусталик способен менять кривизну благодаря работе ресничной мышцы и связок, которыми он удерживается. Для близкого предмета мышца сокращается, натяжение связок ослабевает, и хрусталик становится более выпуклым; для далёкого предмета мышца расслабляется, связки натягиваются, а хрусталик уплощается. Это изменение преломляющей способности и называется аккомодацией.

На сетчатке находятся палочки и колбочки — фоторецепторы, чувствительные к свету. Палочки реагируют даже на слабое освещение, поэтому помогают ориентироваться в сумерках, но не обеспечивают различение цветов. Колбочки лучше работают при ярком свете и позволяют видеть цвета и мелкие детали. Такое разделение функций помогает глазу получать зрительную информацию при разной освещённости.

Оптическая система создаёт на сетчатке изображение уменьшенным и перевёрнутым: лучи от предмета преломляются и пересекаются внутри глаза. Однако зрительное восприятие не является простым рассматриванием картинки на сетчатке. Мозг сопоставляет сигналы от разных участков сетчатки и обрабатывает их, поэтому мы узнаём предметы и воспринимаем их в правильном положении. Для оценки глубины и расстояния особенно полезно бинокулярное зрение: мозг сравнивает немного различающиеся изображения от двух глаз.

Возникшие в сетчатке импульсы идут по зрительному нерву к головному мозгу. На пути волокна двух зрительных нервов частично перекрещиваются, поэтому зрительная информация от каждого поля зрения направляется к соответствующим участкам мозга. Затем сигналы поступают в зрительную зону коры больших полушарий, где обрабатываются и превращаются в осознанное зрительное восприятие. Так завершается работа анализатора: от приёма света до распознавания того, что находится перед человеком.

Отделы зрительного анализатора и функции его частей

Таблица показывает, как связаны части глаза, проводящие пути и мозговой центр. Чтобы проследить путь зрительной информации, двигайтесь от оптической системы к сетчатке, затем к зрительному нерву и коре. Сравнивая строки о палочках, колбочках и пятнах сетчатки, легко увидеть, где глаз воспринимает свет и где зрение наиболее острое.

Разбор задач

Как меняется хрусталик при переводе взгляда с учебника на предмет за окном?

Условие. Ученик сначала читает надпись в учебнике, а затем смотрит на предмет за окном. Нужно определить, какие изменения происходят с хрусталиком и почему. В этой ситуации расстояние до рассматриваемого предмета увеличивается, поэтому глазу требуется изменить преломление света.

1. При чтении предмет находится близко, поэтому ресничная мышца сокращена, связки натянуты слабее, а хрусталик более выпуклый.
2. Когда ученик переводит взгляд вдаль, ресничная мышца расслабляется, связки натягиваются и хрусталик становится более плоским.
3. Изменение кривизны меняет преломляющую способность хрусталика и помогает сфокусировать изображение удалённого предмета на сетчатке.

Ответ. При взгляде на предмет за окном хрусталик уплощается, а при чтении близкой надписи он более выпуклый. Такое приспособление глаза к разным расстояниям называется аккомодацией.

Почему на слепом пятне не видно изображения и как его обнаружить?

Условие. Нужно объяснить, почему участок изображения, попавший на слепое пятно, не воспринимается, и предложить простой опыт. Слепое пятно — место выхода зрительного нерва из глаза. Чтобы понять его действие, нужно связать строение этого участка с работой рецепторов.

1. В слепом пятне нет палочек и колбочек, поэтому свет, попавший туда, не превращается в нервные импульсы.
2. Нарисуйте на листе крестик и кружок на небольшом расстоянии друг от друга. Закройте один глаз, другим смотрите на крестик и медленно приближайте или отдаляйте лист.
3. В определённом положении кружок временно исчезнет: его изображение попадёт на слепое пятно. Если продолжать двигать лист, изображение сместится на участок сетчатки с фоторецепторами и снова станет видимым.

Ответ. На слепом пятне нет фоторецепторов, поэтому соответствующий участок поля зрения выпадает. Опыт с крестиком и кружком позволяет заметить это при определённом расстоянии до листа.

Почему в сумерках хуже различаются цвета и мелкие детали?

Условие. При слабом освещении цвета кажутся неясными, а при ярком свете лучше видны оттенки и детали. Нужно объяснить различие, сравнив работу палочек и колбочек. Освещённость меняет то, какие фоторецепторы сетчатки вносят больший вклад в зрение.

1. В сумерках сильнее работают палочки, так как они чувствительны к слабому свету. Они помогают заметить предметы, но почти не различают цвета и мелкие подробности.
2. При ярком освещении активнее работают колбочки. Они обеспечивают цветное зрение и позволяют различать детали изображения.
3. Поэтому при переходе от сумерек к яркому свету оттенки становятся заметнее, а предметы выглядят более чёткими.

Ответ. В сумерках преобладает работа палочек, а при ярком свете — колбочек. Палочки поддерживают зрение при слабом освещении, колбочки позволяют видеть цвет и детали.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что зрительный анализатор состоит только из глаз. Такое представление возникает потому, что именно глазами человек получает световой сигнал, но без передачи импульсов и обработки в мозге зрительный образ не формируется. Проверяйте себя: можете ли вы назвать периферический, проводниковый и центральный отделы? Полный ответ включает глаз, зрительные нервы и зрительную зону коры больших полушарий.

Роговицу иногда путают с хрусталиком, потому что обе структуры прозрачны и преломляют свет. Однако роговица — наружная прозрачная часть глаза, а кривизну для аккомодации меняет хрусталик. Чтобы проверить ответ, спросите себя, какая структура меняет форму при переводе взгляда с близкого предмета на далёкий. Это хрусталик, а не роговица.

Неверно утверждать, что на сетчатке сразу получается прямое изображение. Его создаёт оптическая система глаза, и оно оказывается уменьшенным и перевёрнутым; мозг обрабатывает поступившие сигналы и формирует привычное восприятие. Ошибку легко обнаружить, если разделить две вещи: изображение на сетчатке и итоговый зрительный образ. Они не одно и то же.

Слепое пятно иногда принимают за участок самого острого зрения из-за слова «пятно» или путают с жёлтым пятном. В слепом пятне фоторецепторов нет, потому что там выходит зрительный нерв, а наиболее чёткое зрение связано с жёлтым пятном. Проверка проста: вспомните, в каком из этих участков есть колбочки. В жёлтом пятне они обеспечивают высокую остроту зрения.

Связь с другими темами

Для понимания зрительного анализатора нужны знания о нервной системе: рецепторы воспринимают раздражение, а нервные импульсы передают информацию к мозгу. При изучении оптической системы пригодятся представления о преломлении света и свойствах выпуклой линзы — так легче понять, как фокусируется изображение. Позже эти знания помогут разобраться в гигиене зрения, близорукости и дальнозоркости, нарушениях цветового восприятия и профилактике заболеваний глаз.

Что запомнить

• Зрительный анализатор состоит из рецепторного, проводникового и центрального отделов.
• Свет воспринимают фоторецепторы сетчатки — палочки и колбочки.
• Палочки обеспечивают сумеречное зрение, а колбочки — цветное и детальное зрение.
• Аккомодация позволяет чётко видеть предметы на разном расстоянии.
• Наиболее чёткое изображение формируется в области жёлтого пятна.
• В слепом пятне отсутствуют фоторецепторы.
• Окончательное формирование зрительного образа происходит в зрительной зоне коры больших полушарий.