Биология в лицее

Человек получает 70% всех сведений об окружающем мире с помощью зрения. Глаза позволяют видеть предметы, их форму, размеры, цвет. Зрение помогает установить, где находится объект, двигается он или неподвижен, какое до него расстояние. Это дает человеку возможность ориентироваться, вовремя заметить опасность. Глаза позволяют нам читать учебники и книги, рассматривать картины, карты, смотреть кинофильмы и телепередачи. Все виды трудовой деятельности связаны со зрением.

Строение органа зрения

Глаза расположены в глазницах черепа. Они хорошо защищены от ушибов. Совокупность образований органа зрения, которые осуществляют защиту и движение глазного яблока образуют вспомогательный аппарат.

Брови и ресницы — это щетинистые (остевые) волосы, расположенные вокруг органа зрения и выполняющие защитную функцию. В волосяные сумки (фолликулы) этих волос открываются выводные протоки сальных желёз. Волосы, формирующие брови, расположены над глазом, в коже надглазничной области, а волосы, которые называются ресницы, — по краю века.

Веки и ресницы защищают глаза от пыли и неожиданного яркого света. Если в глаз все-таки попадает пылинка, ее смывает слеза. Слезы выделяются постоянно, они увлажняют и согревают глаз. Слезы стекают по носослезному протоку в носовую полость. Когда человек плачет, их выделяется много и они переливаются через края век. Брови отводят от глаз пот со лба.

Глазное яблоко имеет шаровидную форму. Оболочки глазного яблока — это слои глазного яблока, выполняющие различные функции.

Выделяют три оболочки глазного яблока:

Роговица — это передняя прозрачная часть фиброзной оболочки. Роговица богата нервными окончаниями, но не содержит сосудов. Роговица имеет вид часового стекла, выпуклого спереди и вогнутого сзади. Диаметр роговицы 12 мм, толщина — около 1 мм. Роговица активно участвует в преломлении световых лучей. Сила её преломления 40 диоптрий, что намного больше преломляющий способности хрусталика (18 диоптрий).

Радужка — это передняя часть сосудистой оболочки. Радужка по форме напоминает диск, в центре которого находится круглое отверстие — зрачок. Радужка имеет две мышцы: сфинктер, суживающий зрачок, и дилататор, обусловливающий его расширение. Сфинктер иннервируется парасимпатическим отделом вегетативной нервной системы, а дилататор — симпатическим отделом. Радужка содержит много пигментных клеток, определяющих цвет глаз (голубой, зеленовато-серый или коричневый). 

Зрачок — это круглое отверстие в центре радужной оболочки. Диаметр зрачка непостоянный: зрачок суживается при сильном освещении и расширяется в темноте, выполняя роль диафрагмы глазного яблока. Диаметр зрачка от 1 до 8 мм (средний показатель — 3 мм).

Виртуальная лабораторная работа "Изучение изменения размера зрачка".

Хрусталик — это одна из светопрелом-ляющих сред глаза. Представляет собой прозрачную двояковыпуклую линзу, состоящую из эпителиальных клеток и их производных — хрусталиковых волокон. Расположен хрусталик между радужкой и стекловидным телом. По силе преломления он является второй средой (после роговицы) оптической системы глаза. Состоит хрусталик из ядра, коры и капсулы. К капсуле прикрепляется циннова связка, идущая от ресничной мышцы. При сокращении ресничной мышцы хрусталик увеличивает свою кривизну, при расслаблении — уплощается. Таким образом, хрусталик может менять кривизну. Если мы смотрим вдаль, хрусталик становится более плоским; если рассматриваем предметы вблизи – более выпуклым. Благодаря этому хрусталик направляет лучи строго на сетчатку. Он, как говорят фотографы, фокусирует изображение на ней. Такая способность хрусталика изменять свою кривизну (выпуклость линзы), в зависимости от расстояния до рассматриваемого предмета, называется аккомодация (лат. accomodatio -  приспособление).

Сетчатка, или сетчатая оболочка, — это внутренняя оболочка глазного яблока, содержащая рецепторы. В сетчатке различают заднюю зрительную часть и переднюю — «слепую». Зрительная сетчатка состоит из наружного пигментного слоя и внутреннего — нервного. В нервном слое выделяют до 10 слоёв нервных клеток. Важнейшими из них являются фоторецепторы сетчатки: палочки и колбочки, которые контактируют с биполярными нейронами, а те, в свою очередь, — с ганглиозными.

Палочки и колбочки — это фоторецепторные клетки сетчатки. Палочек насчитывается около 130 млн, а колбочек — около 7 млн. Палочки более чувствительны к свету, они обеспечивают чёрно-белое сумеречное зрение и находятся в основном на периферии сетчатки. В наружной зоне палочек находится фотопигмент родопсин (зрительный пурпур). Этот пигмент наиболее чувствителен к синему и зелёному свету. Колбочки менее чувствительны к свету (их чувствительность в 500 раз меньше, чем у палочек), они обеспечивают дневное и цветовое видение. Считается, что существуют три вида колбочек: одни наиболее активно поглощают свет в красном диапазоне, другие — в зелёном и третьи — в синем. Смешение этих цветов и обеспечивает цветовое зрение. В наружной зоне колбочек находится фотопигмент иодопсин (фиолетовый пигмент). В состав фотопигментов входит белок и производное витамина А. Фотопигмент поглощает свет и разрушается. В результате этой фотохимической реакции возникает нервный импульс, который от палочек и колбочек передаётся другим нервным клеткам сетчатки и далее по зрительному нерву поступает в головной мозг и достигает затылочной доли коры полушарий большого мозга.

Обращает на себя внимание тот факт, что палочки и колбочки повёрнуты к свету задней частью, не той, которая содержит зрительный пигмент, поэтому глаз человека (и других млекопитающих) является инвертированным, как бы вывернутым наизнанку. Свет проходит через всю сетчатку, частично поглощается пигментом пигментного слоя сетчатки, отражается от сосудистого слоя и только потом попадает на наружный сегмент палочек и колбочек. Это необходимо для того, чтобы не вызвать перевозбуждения фоторецепторов и резкого разрушения фотопигмента.

Пигментные клетки — это эпителиальные клетки наружного слоя сетчатки. Основания клеток лежат на базальной мембране, прилежащей к сосудистой оболочке, а противоположный полюс клеток имеет отростки, проникающие между наружными сегментами палочек и колбочек. В отростках пигментных клеток содержится пигмент меланин, который может перемещаться в цитоплазме и в засисимости от освещения находится либо в отростках, либо в основании клеток. Пигмент поглощает большую (до 80%) часть света. Кроме того, клетки пигментного эпителия обеспечивают поступление питательных веществ и витамина А из сосудистой оболочки к нервным клеткам сетчатки.

Жёлтое пятно — место скопления большого количества колбочек, благодаря чему является местом наилучшего видения. Палочки в этом месте отсутствуют. 

Место, откуда выходит зрительный нерв, – "слепое пятно", изображение не воспринимает. 

Все внутреннее пространство глазного яблока заполнено стекловидным телом. Это совершенно прозрачная полужидкая масса.

Известно, что мы "смотрим глазами, а видим мозгом". Когда свет попадает на сетчатку, колбочки и палочки возбуждаются. В зрительных рецепторах возникают нервные импульсы. Они обрабатываются нейронами сетчатки, а уж потом возбуждение передается в головной мозг – в кору больших полушарий. Здесь возникает зрительное ощущение, и мы видим и опознаем предметы и их взаиморасположение в пространстве. На сетчатке появляется уменьшенное обратное изображение. Но мозг дает нам верную информацию: предметы воспринимаются в прямом изображении и в реальных размерах. Это возможно потому, что наряду со зрительной информацией от сетчатки идет информация от зрительных мышц. Мышцы "обводят" контуры предметов. Мозг учитывает масштаб уменьшения и движение глазных мышц. Это дает возможность получить прямое и натуральное восприятие объектов.

Зрение – одно из ведущих чувств. Органом зрения является глазное яблоко. Оно защищено глазницей черепа, бровями, веками, ресницами.

Лучи от объекта проникают в глаз через роговицу и зрачок. Окружность зрачка может изменяться в зависимости от освещения объекта. Хрусталик фокусирует лучи на сетчатку. Пройдя стекловидное тело, лучи падают на сетчатку, давая уменьшенное обратное изображение. Оно воспринимается рецепторами и направляется в мозг. Параллельно идет информация от мышц, которые описывают контуры объекта при рассматривании. Сопоставление информации от мышц и от глаза позволяет получить прямое изображение, соответствующее натуре, независимо от угла зрения.