13. Зрительный анализатор. Строение и функции глаза

Определения и обозначения

Зрительный анализатор — система, которая принимает, проводит и обрабатывает зрительные сигналы. В неё входят глаз, зрительный нерв и зрительные зоны головного мозга. Совместная работа этих частей позволяет не только увидеть свет, но и понять, что находится перед человеком.

Глазное яблоко — орган зрения округлой формы, расположенный в глазнице. Его оболочки защищают внутренние части, а прозрачные среды проводят и преломляют свет. Благодаря им лучи направляются к сетчатке, где возникает изображение.

Сетчатка — внутренняя светочувствительная оболочка глаза. В ней находятся палочки и колбочки, воспринимающие свет и превращающие его воздействие в нервные импульсы. Поэтому сетчатка связывает оптическую часть глаза с нервной системой.

Аккомодация — изменение преломляющей силы глаза для чёткого видения предметов на разном расстоянии. Это происходит благодаря изменению кривизны хрусталика под действием ресничной мышцы. Аккомодация нужна, чтобы изображение близких и далёких предметов попадало именно на сетчатку.

Как это устроено

Свет сначала проходит через прозрачную роговицу, затем через зрачок, хрусталик и стекловидное тело. Роговица преломляет лучи уже на входе в глаз, а хрусталик дополнительно изменяет их направление. Водянистая влага перед хрусталиком и стекловидное тело позади него проводят свет и помогают сохранять форму глазного яблока. В результате лучи сходятся на сетчатке.

Радужка представляет собой окрашенную часть сосудистой оболочки, окружающую зрачок. В ней есть мышцы, которые изменяют диаметр этого отверстия. При ярком освещении зрачок сужается, поэтому в глаз попадает меньше света и сетчатка защищается от чрезмерного раздражения. В темноте он расширяется, чтобы пропустить больше доступного света.

Хрусталик удерживается связками и связан с ресничной мышцей. Когда человек смотрит вдаль, мышца расслаблена, связки натягивают хрусталик, и он становится более плоским. При переводе взгляда на близкий предмет мышца сокращается, натяжение связок уменьшается, а хрусталик делается более выпуклым. Так его преломляющая сила увеличивается и изображение остаётся чётким.

В сетчатке находятся два главных вида рецепторов — палочки и колбочки. Палочки лучше работают при слабом освещении, поэтому помогают различать предметы в сумерках, но почти не воспринимают цвет. Колбочки требуют более яркого света и обеспечивают цветное зрение, а также различение мелких деталей. Разное устройство рецепторов позволяет видеть и при дневном, и при недостаточном освещении.

Возбуждение рецепторов вызывает появление нервных импульсов в клетках сетчатки. По зрительному нерву эти импульсы направляются в зрительные зоны головного мозга. Мозг сопоставляет и обрабатывает поступившую информацию, благодаря чему человек узнаёт предметы, оценивает их форму, цвет и положение. Поэтому зрение является результатом работы всего анализатора, а не одного глазного яблока.

Строение глаза и функции его частей

Таблица показывает путь зрительного сигнала от передней поверхности глаза до мозга. При разборе функции части полезно связывать её расположение со строением: прозрачные элементы проводят свет, рецепторы воспринимают его, а нерв передаёт результат обработки дальше.

Разбор задач

Задача 1. Объясните, почему в темноте зрачок становится шире.

Зрачок не является мышцей и сам не может расширяться. Его размер меняется благодаря мышцам радужки, которые регулируют отверстие перед внутренними частями глаза. Нужно связать изменение диаметра зрачка с количеством света и работой рецепторов сетчатки.

1. В темноте световой поток мал, поэтому сетчатка получает слабое раздражение.
2. Мышцы радужки изменяют зрачок так, чтобы отверстие стало шире.
3. Через расширенный зрачок внутрь глаза проходит больше доступного света.
4. Это помогает палочкам воспринимать предметы при слабом освещении.

Ответ: в темноте зрачок расширяется под действием мышц радужки, чтобы увеличить поступление света в глаз.

Задача 2. Человек переводит взгляд с далёкого предмета на текст перед собой. Опишите изменения в глазу.

При переводе взгляда меняется расстояние до предмета, поэтому прежней преломляющей силы глаза становится недостаточно. Для близкого текста лучи сильнее расходятся, чем лучи от далёкого объекта. Глаз должен увеличить преломление и сохранить изображение на сетчатке.

1. Сокращается ресничная мышца.
2. Связки хрусталика расслабляются и перестают так сильно его растягивать.
3. Хрусталик становится более выпуклым.
4. Его преломляющая сила увеличивается, поэтому изображение текста фокусируется на сетчатке.

Ответ: при взгляде на близкий текст происходит аккомодация: ресничная мышца сокращается, а хрусталик становится более выпуклым.

Задача 3. При слабом освещении человек различает предметы, но хуже видит их цвет и мелкие детали. Объясните наблюдение.

В сетчатке работают рецепторы с разной чувствительностью и специализацией. При слабом свете активнее палочки, а для полноценной работы колбочек освещения недостаточно. Поэтому общие очертания предметов сохраняются, но цвет и мелкие особенности различаются хуже.

1. Палочки воспринимают слабый свет и помогают заметить форму или движение предмета.
2. Они почти не участвуют в цветовом зрении, поэтому оттенки становятся неразличимыми.
3. Колбочки обеспечивают высокую детализацию, но требуют более яркого освещения.
4. При недостатке света их работа ослабевает, и мелкие детали теряются.

Ответ: в сумерках преобладает работа палочек: человек видит предметы, но хуже различает цвета и детали, за которые отвечают колбочки.

Типичные ошибки

Изображение формируется в хрусталике. Так думают, потому что хрусталик называют оптической частью глаза. На самом деле он преломляет лучи и фокусирует их, а изображение возникает на сетчатке; проверка — проследить путь света до рецепторов.

Зрачок сам регулирует свет. Зрачок часто называют частью глаза, но это отверстие, а не самостоятельный орган. Его диаметр изменяют мышцы радужки; достаточно спросить себя, какая структура окружает зрачок.

Палочки отвечают за цвет, а колбочки работают в темноте. Ошибка появляется из-за смешения названий рецепторов и их функций. Палочки обеспечивают сумеречное зрение, колбочки — цветное и детальное, поэтому полезно связывать каждый тип с условиями его работы.

Зрение обеспечивается только глазом. Глаз принимает свет, но не осознаёт смысл сигнала. Импульсы должны пройти по зрительному нерву и обработаться в мозге; проверка — назвать все три части зрительного анализатора.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о нервной системе, рецепторах и нервном импульсе. Рецептор воспринимает раздражение, а нервный импульс переносит информацию к центральной нервной системе. Поэтому строение глаза удобно рассматривать как часть общей схемы работы органов чувств.

Тема связана с изучением органов чувств и гигиеной зрения. Знание функций роговицы, хрусталика, сетчатки и зрительного нерва помогает понять, почему возникают нарушения зрения и зачем соблюдать зрительную нагрузку и освещение.

Что запомнить

• Зрительный анализатор включает глаз, зрительный нерв и зрительные зоны мозга.
• Роговица и хрусталик преломляют свет.
• Радужка регулирует размер зрачка и количество света, поступающего в глаз.
• Хрусталик меняет кривизну при аккомодации.
• На сетчатке свет воспринимают палочки и колбочки.
• Зрительный нерв передаёт импульсы от сетчатки в мозг.