§14. Орган зрения и зрительный анализатор

Определения и обозначения

Зрительный анализатор — система, которая воспринимает световые раздражения, передаёт нервные импульсы и формирует зрительное ощущение. В нём выделяют рецепторный отдел, воспринимающий свет, проводниковый, передающий импульсы, и центральный, обрабатывающий информацию. Благодаря совместной работе этих отделов мы не просто реагируем на свет, а узнаём предметы и их особенности.

Глазное яблоко — часть органа зрения, в которой свет преломляется и направляется на сетчатку. Его стенка образована наружной, сосудистой и внутренней оболочками; внутри расположены водянистая влага, хрусталик и стекловидное тело. Оболочки защищают глаз и участвуют в его работе, а прозрачные внутренние среды пропускают и преломляют свет.

Сетчатка — внутренняя оболочка глаза, содержащая светочувствительные клетки — фоторецепторы. Палочки воспринимают слабый свет, а колбочки различают цвета и обеспечивают наиболее чёткое зрение при хорошем освещении. Особенно высокая острота зрения — в центральной ямке сетчатки, где много колбочек; на периферии больше палочек, поэтому там лучше заметны предметы в сумерках.

Аккомодация — приспособление глаза к чёткому видению предметов на разном расстоянии за счёт изменения кривизны хрусталика. Когда мы смотрим на близкий предмет, хрусталик становится более выпуклым, а при взгляде вдаль — более плоским. Так глаз направляет изображение на сетчатку, а не перед ней или за ней.

Как это устроено

Свет проходит через роговицу, водянистую влагу, зрачок, хрусталик и стекловидное тело, прежде чем достигнуть сетчатки. Роговица и хрусталик сильнее всего преломляют лучи, а остальные прозрачные среды помогают им пройти внутрь глаза. Совместное преломление направляет лучи так, чтобы изображение оказалось на сетчатке; если фокус смещён, предмет виден нечётко.

Зрачок — отверстие в радужке, через которое свет попадает внутрь глаза. Само отверстие не умеет сужаться и расширяться: размер зрачка меняют мышцы радужки. На ярком свету они сужают его, уменьшая поток света, а при слабом освещении расширяют, чтобы в глаз поступало больше световых лучей.

Хрусталик меняет кривизну благодаря ресничной мышце и связкам, которые его удерживают. При взгляде на близкий предмет ресничная мышца сокращается, натяжение связок уменьшается, и хрусталик становится более выпуклым. Для дальнего зрения мышца расслабляется, связки натягиваются, а хрусталик уплощается; так изменяется преломление света и изображение сохраняет чёткость на сетчатке.

Палочки и колбочки нужны для разных условий зрения. Палочки реагируют даже на слабое освещение, поэтому помогают различать очертания предметов в сумерках, но не позволяют видеть цвета. Колбочки активнее работают при хорошем освещении: они воспринимают цвет и дают более детальное изображение, поэтому при ярком свете мы лучше различаем мелкие детали.

Когда свет воздействует на фоторецепторы, в них возникает возбуждение, которое преобразуется в нервные импульсы. Затем сигналы проходят от сетчатки по зрительному нерву и нервным путям к зрительной зоне коры затылочной доли. Кора сопоставляет и обрабатывает информацию, поступившую от обоих глаз, благодаря чему мы воспринимаем целостную зрительную картину.

Строение зрительного анализатора и функции его частей

Таблица показывает путь зрительного сигнала: от рецепторов сетчатки через проводниковый отдел к коре. Сверяйте расположение каждой части с её функцией, чтобы не путать восприятие света и обработку информации. Оптические среды направляют свет, но сами не заменяют нервные отделы анализатора.

Разбор задач

Задача 1. Человек вышел из ярко освещённого помещения в тёмный коридор. Как изменится его зрачок и почему? Чтобы ответить, нужно связать освещённость с работой радужки, а не считать зрачок самостоятельным органом. Проследим, как меняется поток света в новых условиях.

1. В коридоре света меньше, чем в ярко освещённом помещении.
2. Мышцы радужки реагируют на ослабление освещения и расширяют зрачок.
3. Через расширенное отверстие внутрь глаза проходит больше света.

Ответ: зрачок расширится. Так в глаз попадёт больше света, что поможет видеть при слабом освещении.

Задача 2. Читая книгу, ученик переводит взгляд на часы на стене. Какие изменения происходят в глазу, чтобы он чётко увидел удалённый предмет? Здесь важно проследить аккомодацию — настройку хрусталика на расстояние, а не изменение размера зрачка. Сравним его состояние при взгляде на книгу и на часы.

1. Для близкой книги хрусталик был более выпуклым, чтобы сильнее преломлять свет.
2. При взгляде вдаль ресничная мышца расслабляется, а связки сильнее натягиваются.
3. Хрусталик становится более плоским и слабее преломляет лучи, сохраняя фокус на сетчатке.

Ответ: при переводе взгляда на часы кривизна хрусталика уменьшается. Благодаря этому изображение удалённого предмета получается чётким на сетчатке.

Задача 3. При слабом освещении предметы видны, но их цвета различаются плохо. Объясните это и укажите, какие рецепторы активнее участвуют в зрении. Чтобы решить задачу, нужно сопоставить условия работы палочек и колбочек. Цветовое зрение зависит не только от предмета, но и от того, достаточно ли света для работы нужных рецепторов.

1. При слабом освещении большее значение приобретают чувствительные к свету палочки.
2. Палочки помогают заметить предмет, но не обеспечивают различение цветов.
3. Колбочкам, воспринимающим цвет, требуется более яркое освещение.

Ответ: в сумерках активнее участвуют палочки, поэтому предметы видны, но цвета различаются плохо. При усилении освещения возрастает роль колбочек, и цветовое зрение становится лучше.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что зрачок сам сужается и расширяется. Так думают, потому что видят изменение его размера, но зрачок — только отверстие в радужке. Размер меняют мышцы радужки; проверьте себя вопросом: какая структура содержит эти мышцы?

Ошибка: путать аккомодацию с изменением диаметра зрачка. Оба процесса связаны с настройкой глаза, поэтому их легко смешать, однако аккомодация прежде всего означает изменение кривизны хрусталика. Проверьте себя: если предмет переместился ближе или дальше, какой элемент меняет преломление света?

Ошибка: приписывать палочкам цветовое зрение, а колбочкам — сумеречное. Названия рецепторов могут показаться сложными, поэтому проще запомнить их через условия работы: палочки особенно нужны при слабом свете, колбочки — при хорошем освещении и для различения цветов. Проверка — вспомнить, почему ночью цвета почти не видны.

Ошибка: считать, что зрительное ощущение формируется в сетчатке. Там свет воспринимается фоторецепторами и превращается в импульсы, но сигналы ещё должны попасть в мозг. Проверьте себя, разделив этапы: где возникает нервный сигнал и где обрабатывается зрительная информация?

Связь с другими темами

Для понимания работы глаза пригодятся знания о нервной системе и рецепторах: рецепторы воспринимают раздражения, а нервные отделы передают и обрабатывают сигналы. Тема связана со строением нервной клетки и передачей импульсов по нервам — так становится понятен путь информации от сетчатки к мозгу. Эти знания помогут изучать другие анализаторы и органы чувств, а также разбираться в профилактике нарушений зрения.

Что запомнить

• Зрительный анализатор включает рецепторный, проводниковый и центральный отделы.
• Оптические среды глаза фокусируют свет на сетчатке.
• Радужка регулирует количество света, проходящего через зрачок.
• Аккомодация обеспечивает чёткое видение предметов на разном расстоянии.
• Палочки важны для сумеречного зрения, колбочки — для цветного и наиболее чёткого.
• Зрительный нерв передаёт импульсы от сетчатки в зрительную зону коры затылочной доли.