§ 12. Зрительная сенсорная система

Определения и обозначения

Зрительная сенсорная система, или зрительный анализатор, воспринимает свет и создаёт зрительное восприятие. Она включает рецепторное звено, представленное фоторецепторами глаза, проводниковое звено — зрительный нерв, и центральное звено — зрительную зону коры больших полушарий. Такое деление помогает проследить путь сигнала от света до его осмысления мозгом.

Сетчатка — внутренняя оболочка глаза, содержащая фоторецепторы: палочки и колбочки. Они реагируют на свет и преобразуют его энергию в нервные импульсы. Поэтому сетчатка не просто выстилает глаз изнутри, а принимает зрительную информацию.

Жёлтое пятно — участок сетчатки, где сосредоточено особенно много колбочек. Здесь острота зрения наибольшая, поэтому именно этой областью мы стараемся рассматривать мелкие детали. Направляя взгляд прямо на предмет, человек помещает его изображение в область жёлтого пятна.

Аккомодация — приспособление глаза к чёткому видению предметов, находящихся на разных расстояниях. Она происходит благодаря изменению кривизны хрусталика. Это позволяет фокусировать изображение на сетчатке при переводе взгляда с дальнего предмета на близкий и наоборот.

Как это устроено

Свет сначала проходит через прозрачную роговицу, затем через зрачок и хрусталик. Роговица и хрусталик преломляют лучи, изменяя их направление, поэтому они сходятся на сетчатке. Получается уменьшенное и перевёрнутое изображение предмета, а дальнейшая обработка сигналов мозгом позволяет воспринимать его правильно.

Радужка окружает зрачок и с помощью мышц изменяет его диаметр. При ярком освещении зрачок сужается, чтобы ограничить поток света и защитить рецепторы от чрезмерного возбуждения. В темноте он расширяется, потому что глазу нужно пропустить больше слабых лучей.

Палочки очень чувствительны к свету, поэтому особенно важны для сумеречного зрения, но почти не позволяют различать цвета. Колбочки работают при более сильном освещении и обеспечивают цветовое зрение. Их совместная работа помогает не только заметить предмет, но и распознать его форму, цвет и мелкие детали.

Когда взгляд переводят с далёкого предмета на близкий, сокращаются ресничные мышцы. Натяжение связок, удерживающих хрусталик, уменьшается, и хрусталик становится более выпуклым. Благодаря этому он сильнее преломляет расходящиеся лучи от близкого предмета и фокусирует изображение на сетчатке.

Световое раздражение возбуждает палочки и колбочки, а их возбуждение преобразуется в нервные импульсы. По зрительному нерву импульсы поступают в зрительную зону коры больших полушарий. Именно там мозг анализирует поступившие сигналы и формирует зрительное восприятие предмета.

Строение глаза и функции его частей

Таблица показывает, какая часть глаза участвует в прохождении света, его регулировании или обработке информации. При повторении темы сначала можно восстановить расположение частей, а затем закрыть последний столбец и самостоятельно назвать функции. Особенно полезно проследить последовательность: роговица, зрачок, хрусталик, стекловидное тело, сетчатка и зрительный нерв.

Разбор задач

Задача 1. Ученик выходит из ярко освещённого класса в затемнённый коридор. Нужно объяснить, как меняется зрачок и зачем это происходит.

1. В классе радужка поддерживала сравнительно узкий зрачок, потому что света было достаточно.
2. В коридоре освещение становится слабее, поэтому на сетчатку попадает меньше лучей.
3. Мышцы радужки расширяют зрачок, увеличивая световой поток и помогая палочкам и колбочкам возбуждаться.

Ответ: в темноте зрачок расширяется. Это позволяет пропустить в глаз больше света, хотя глазу требуется некоторое время для привыкания к слабому освещению.

Задача 2. Человек переводит взгляд с доски на текст в тетради. Нужно описать изменения, благодаря которым близкий текст становится чётким.

1. После перевода взгляда на тетрадь свет от близкого предмета входит в глаз расходящимися лучами.
2. Сокращаются ресничные мышцы, из-за чего уменьшается натяжение связок хрусталика.
3. Хрусталик становится более выпуклым и сильнее преломляет лучи.
4. Изображение текста фокусируется на сетчатке, поэтому он воспринимается чётко.

Ответ: происходит аккомодация: меняются работа ресничных мышц, натяжение связок и кривизна хрусталика. Сам хрусталик не перемещается вперёд или назад.

Задача 3. В сумерках предметы остаются видимыми, но их цвета различаются хуже. Причину нужно связать с работой фоторецепторов.

1. При слабом освещении сильнее проявляется работа палочек, поскольку они чувствительнее к свету.
2. Палочки помогают видеть очертания предметов, но не обеспечивают полноценное цветовое зрение.
3. Колбочкам нужно более яркое освещение, поэтому их вклад в сумерках уменьшается.

Ответ: предметы видны благодаря палочкам, но цвета различаются хуже, потому что колбочки при слабом свете работают недостаточно активно.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что изображение на сетчатке прямое. Оно уменьшенное и перевёрнутое, а правильное зрительное восприятие формируется после обработки сигналов мозгом. Проверить себя можно вопросом: где возникает восприятие — на сетчатке или в коре больших полушарий?

Ошибка: думать, что зрачок сокращается самостоятельно. Зрачок является отверстием, а его диаметр меняют мышцы радужки. Если в объяснении не названа радужка, описание регулирования света неполное.

Ошибка: утверждать, что хрусталик при аккомодации перемещается вперёд и назад. В основном изменяется его кривизна из-за работы ресничных мышц и связок. Для проверки нужно восстановить последовательность: мышцы, связки, форма хрусталика.

Ошибка: приписывать палочкам цветное зрение, а колбочкам сумеречное. Палочки особенно чувствительны к слабому свету, колбочки различают цвета и детали при хорошем освещении. Полезно связать название рецептора с условием его работы, а не запоминать функции наоборот.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о нервной системе: рецепторы воспринимают раздражители, а нервные импульсы передают информацию в центральную нервную систему. Поэтому зрение удобно рассматривать как путь сигнала от глаза к мозгу.

Тема связана со строением клетки и работой рецепторов. Фоторецепторы сетчатки преобразуют световое раздражение в нервные сигналы, которые затем передаются другим нервным клеткам.

Знания о преломлении света и аккомодации понадобятся при изучении близорукости и дальнозоркости. На их основе объясняют, почему очки или контактные линзы помогают направить изображение точно на сетчатку.

Что запомнить

• Зрительная сенсорная система включает глаз, зрительный нерв и зрительную зону коры больших полушарий.
• Роговица и хрусталик преломляют свет, а изображение формируется на сетчатке.
• Радужка регулирует количество света, изменяя диаметр зрачка.
• Палочки особенно важны для зрения при слабом освещении, а колбочки — для цветового зрения и различения деталей.
• Наиболее чёткое зрение обеспечивает область жёлтого пятна.
• Аккомодация позволяет фокусировать взгляд на предметах, расположенных на разных расстояниях.
• Сигналы от сетчатки поступают по зрительному нерву в зрительную зону коры.