Изображение сетчатке глаза человека
Глаз – орган, отвечающий за зрительное восприятие окружающего мира. Он состоит из глазного яблока, которое при помощи зрительного нерва соединено с определенными мозговыми участками, и вспомогательных аппаратов. К таким аппаратам можно отнести слезные железы, мышечные ткани и веки.
Особенность строения
Глазное яблоко покрыто специальной защитной оболочкой, которая защищает его от различных повреждений, склерой. Внешняя часть такого покрытия имеет прозрачную форму и называется роговицей. Роговидная область, одна из самых чувствительных частей человеческого организма. Даже небольшое воздействие на эту область приводит к тому, что происходит закрытие глаз веками.
Под роговицей находится радужная оболочка, цвет которой может различаться. Между этими двумя слоями расположена специальная жидкость. В строении радужки есть специальное отверстие для зрачка. Его диаметр имеет свойство расширяться и сужаться в зависимости от поступающего количества света. Под зрачком находится оптическая линза, хрусталик, напоминающая своеобразное желе. Его крепление к склере осуществляется при помощи специальных мышц. За оптической линзой глазного яблока расположена область, получившая название — стекловидное тело. Внутри глазного яблока расположен слой, имеющий название, глазное дно. Данный участок покрыт сетчатой оболочкой. Данный слой имеет в своем составе тонкие волокна, являющимся окончанием глазного нерва.
После того как лучи света пройдут сквозь хрусталик, они проникают через стекловидное тело и попадают на внутреннюю очень тонкую оболочку глаза — сетчатку
Как происходит построение изображения
Изображение предмета, формируемое на сетчатке глаза, является процессом совместной работы всех составляющих глазного яблока. Поступающие световые лучи преломляются в оптической среде глазного яблока, воспроизводя на ретине изображения окружающих предметов. Пройдя сквозь все внутренние слои, свет, попадая на зрительные волокна, раздражает их и в определенные мозговые центры передаются сигналы. Благодаря этому процессу, человек способен к зрительному ощущению предметов.
Очень долгое время исследователей волновал вопрос, какое изображение получается на сетчатке глаза. Одним из первых исследователей этой темы стал И. Кеплер. В основе его исследований лежала теория о том, что изображение, построенное на сетчатой оболочке глаза, находится в перевернутом состоянии. Для того чтобы доказать эту теорию, он построил специальный механизм, воспроизведя процесс попадания световых лучей на сетчатую оболочку.
Немногим позже данный эксперимент был повторен французским исследователем Р. Декартом. Для проведения эксперимента он использовал бычий глаз, с удаленным слоем на задней стенке. Этот глаз он поместил на специальном постаменте. В результате на задней стенке глазного яблока, он смог наблюдать перевернутую картинку.
Исходя из этого, следует вполне закономерный вопрос, почему человек видит окружающие предметы правильно, а не в перевернутом виде? Это происходит в результате того, что вся зрительная информация поступает в мозговые центры. Помимо этого, в определенные отделы головного мозга, поступает информация от других органов чувств. В результате анализа, мозг корректирует картинку и человек получает правильную информацию об окружающих его предметах.
Сетчатая оболочка – центральное звено нашего зрительного анализатора
Этот момент был очень точно подмечен поэтом У. Блейком:
Посредством глаза, а не глазом
Смотреть на мир умеет разум.
В начале девятнадцатого века, в Америке, был поставлен интересный эксперимент. Его суть заключалась в следующем. Испытуемый одевал специальные оптические линзы, изображение на которых имело прямое построение. В результате этого:
- зрение экспериментатора полностью перевернулось;
- все окружающие его предметы стали находится кверху ногами.
Продолжительность эксперимента привела к тому, что в результате нарушения зрительных механизмов с другими органами чувств, начала развиваться морская болезнь. Приступы тошноты одолевали ученого в течение трех дней, с момента начала эксперимента. На четвертый день опытов, в результате освоения мозга с данными условиями, зрение вернулось к нормальному состоянию. Задокументировав эти интересные нюансы, экспериментатор снял оптический прибор. Так как работа мозговых центров, была направлена на получение картинки, полученной с помощью прибора, в результате его снятия зрение испытуемого снова перевернулось вверх тормашками. На этот раз его восстановление заняло около двух часов.
Зрительное восприятие начинается с проекции изображения на сетчатку глаза и возбуждения фоторецепторов
При проведении дальнейших исследований выяснилось, что проявлять такую способность к адаптации, способен лишь мозг человека. Использование таких приборов на обезьянах, привело к тому, что они впадали в коматозное состояние. Это состояние сопровождалось угасанием рефлекторных функций и низкими показателями кровяного давления. В точно такой же ситуации, таких сбоев в работе организма человека не наблюдается.
Довольно интересен тот факт, что и мозг человека не всегда может справиться со всей поступающей зрительной информацией. Когда происходит сбой в работе определенных центров, появляются зрительные иллюзии. В результате чего, рассматриваемый предмет может изменять свою форму и строение.
Существует еще одна интересная отличительная черта зрительных органов. В результате изменения дистанции от оптической линзы до определенной фигуры, изменяется дистанция и до её изображения. Возникает вопрос, в результате чего картинка сохраняет свою четкость, когда человеческий взгляд меняет свой фокус, с предметов, находящихся в значительном удалении, на расположенные более близко.
Результат этого процесса достигается при помощи мышечных тканей, расположенных возле хрусталика глазного яблока. В результате сокращений они изменяют его контуры, изменяя фокусировку зрения. В процессе, когда взгляд сфокусирован на предметах, находящихся в отдалении, данные мышцы находятся в состоянии покоя, что почти не изменяет контур хрусталика. Когда фокусировка взгляда направлена на предметах, расположенных вблизи, мышцы начинают сокращаться, хрусталик искривляется, а сила оптического восприятия увеличивается.
Данная особенность зрительного восприятия получала название аккомодацией. Под этим термином рассматривается тот факт, что зрительные органы способны приспосабливаться к фокусировке на предметах, расположенных на любом удалении.
Долгое рассматривание предметов, расположенных очень близко, может вызвать сильное напряжение зрительных мышц. В результате их усиленной работы, может появиться зрительное утопление. Для того чтобы избежать этого неприятного момента, при чтении или работе за компьютером, расстояние должно составлять не менее четверти метра. Такую дистанцию называют дистанцией ясного зрения.
оптическую систему глаза составляют роговица, хрусталик и стекловидное тело.
Преимущество двух зрительных органов
Наличие двух зрительных органов, существенно увеличивает размеры поля восприятия. Кроме того, появляется возможность различать расстояние, отделяющее предметы от человека. Это происходит потому, что на сетчатой оболочке обоих глаз, происходит разное построение картинки. Так картинка, воспринимаемая левым глазом, соответствует взгляду на предмет с левой стороны. На втором глазу картинка строится прямо противоположно. В зависимости от приближённости предмета, можно оценить разницу в восприятии. Такое построение изображения на сетчатке глаза позволяет различать объемы окружающих предметов.
Источник
Анонимный вопрос · 21 мая 2018
< 100
Существуют ли на данный момент искусственные глаза, которые при вставлении в глазницу передают изображение в мозг, как настоящий глаз?
мои ответы не являются «глубокомысленными» статьями для ЯДзен
Рецепторы, не копию, а аналог создать не проблема. Проблема на сегодня принципиальная в том чтобы соединить нерв (присоединиться) — пока получалось соединить (с донорским глазом) только так что появлялась реакция «свет есть или нет».
Вообще, это, сейчас интереснейшая и одна из главных проблем в медицине — соединение нервов. Не только зрение, кучу проблем удалось бы решить. Главное, конечно, восстановление после травм позвоночника. А в перспективе заоблачной — пересадка головы.
Как устроены органы зрения медузы?
Молодой активный. 2 высших образования. Семьянин. Увлечения: стройка, авто…
В наиболее примитивном виде глаза медуз устроены по типу элементарных глазных пятен. У основания щупалец (не всех) имеется маленький участок эктодермального эпителия, который состоит из клеток двух родов. Одни — высокие, так называемые чувствительные или ретинальные клетки, другие — с множественным содержанием многочисленных бурых или черных зерен пигмента. Эти клетки чередуются с чувствительными, составляя совокупность, отвечающую за функции сетчатки глаза высших животных. Характерное для органов зрения большинства животных присутствие пигмента указывает на родство медуз с более высшими животными.
А вот глазные ямки устроены сложнее, в них пигментированный участок эпителия лежит на дне небольшой ямки на покрове. Такой уход глаза с поверхности тела внутрь предохраняет его от различных механических раздражений, трений о воду, прикосновений посторонних предметов и проч. К тому же, это впячивание ведет к увеличению площади поверхности светочувствительного слоя с его ретинальными клетками. А у некоторых медуз внутри глазной ямки скапливается прозрачное выделение эктодермы, которое играет роль лучепреломляющей линзы – что-то вроде своеобразного хрусталика, концентрирующего световые лучи на сетчатке глаза.
Сколько кадров видит глаз человека?
В современном кинематографе часто отталкиваются от частоты 24 кадра в секунду — на такой частоте у большинства зрителей не возникает дискоморт, но большинство всё-таки видят разницу между «реальной» картинкой и «кино». Видеореалистичность возникает на частоте около 100 кадров в секунду.
Человеческое зрение — не кадровое. Каждая сенсорная клетка (колбочка или палочка) накапливает фотоны до критического уровня, после чего «выбрасывает» электрический импульс. Интенсивность импульсов зависит от частоты фотонов (цвета) их количества, но в целом клетки могут среагировать и на один фотон. При этом «инертность» нашего зрения возникает из-за того, что нервный импульс распространяется со скоростью от единиц до сотни метров в секунду. Поэтому даже на низких частотах в несколько кадров в секунду человек способен воспринимать смену кадров как движение.
Прочитать ещё 1 ответ
Как выглядел бы мир, если бы сетчатка глаза человека воспринимала излучение от гамма до радиоволн?
Сусанна Казарян, США, Физик
Матушка Эволюция чрезвычайно мудра и подарила нам самый эффективный диапазон видения (чувствительности) электромагнитного спектра излучения Вселенной — оптический диапазон от фиолетового (длина волны, λ=380 нм) до красного (λ=740 нм).
Но та же Эволюция подарила нам мозг и способности к научной деятельности, результатом которого являются гигантские наземные оптические, радио, гамма телескопы и вне атмосферные космические аппараты (например Hubble Space Telescope, Fermi-LAT Gamma Ray Space Telescope), круглосуточно скандирующие Вселенную во всем диапазоне электромагнитного спектра излучения Вселенной.
Чтобы увидеть результаты этих исследований загляните сюда, где NASA приводит изображение галактики Млечный путь во всём спектре электромагнитного излучения.
Прочитать ещё 1 ответ
Источник
Анонимный вопрос · 3 мая 2018
117
Существуют ли на данный момент искусственные глаза, которые при вставлении в глазницу передают изображение в мозг, как настоящий глаз?
мои ответы не являются «глубокомысленными» статьями для ЯДзен
Рецепторы, не копию, а аналог создать не проблема. Проблема на сегодня принципиальная в том чтобы соединить нерв (присоединиться) — пока получалось соединить (с донорским глазом) только так что появлялась реакция «свет есть или нет».
Вообще, это, сейчас интереснейшая и одна из главных проблем в медицине — соединение нервов. Не только зрение, кучу проблем удалось бы решить. Главное, конечно, восстановление после травм позвоночника. А в перспективе заоблачной — пересадка головы.
Чем обусловлена «слепая» зона у глаз человека?
Анатомическим строением глаза. Зрительная информация от светочувствительных клеток (палочек и колбочек) передается в ГМ с помощью нервных волокон, идущих от этих рецепторов, которые в свою очередь собираются в зрительные нервы, пронзающие сетчатку насквозь в месте т.н. «слепого пятна»
Какие исследование проводятся в области пересадки сетчатки/глаза? Когда это будет возможно?
Первая в мире операция с использованием искусственных многофункциональных клеток iPS (induced pluripotent stem cells), открытых еще в далеком 2006 году, была проведена в сентябре 2014 года в Японии. У 70-летней пациентки с тяжелым заболеванием сетчатки, которое может привести к полной потере зрения, — возрастной макулярной дегенерацией (макулодистрофией) — взяли обыкновенные клетки кожи, из которых вырастили искусственные стволовые клетки iPS. Из них затем были выращены клетки ретинального пигментного эпителия сетчатки, которые и были пересажены в процессе операции. Спустя год, сама пациентка призналась, что видит значительно лучше, и рада, что согласилась пойти на риск операции.
А вот британские хирурги в 2015 году пересадили 80-летнему пациенту, страдающему все той же макулодистрофией, бионический глаз Argus II, созданный американской компанией Second Sight. Такой глаз состоит из двух основных элементов — имплантата сетчатки, вживляемому пациенту, а также внешней системы, представляющей собой миниатюрную камеру с процессором, которая вмонтирована в обыкновенные на первый взгляд очки. Камера записывает происходящие в реальном времени события от первого лица, затем полученные изображения обрабатывает процессор, который передает по беспроводной сети в имплантат. Тот, в свою очередь, использует электроды для стимуляции оставшихся здоровых клеток сетчатки. В результате этого визуальная информация отправляет в зрительный нерв. Тем самым пациент получает способность различать формы, движущиеся предметы и свет. Пока цена на такой имплантат достаточно высока: около 150000 фунтов стерлингов.
Почему, несмотря на сферическую форму сетчатки глаза, изображение, которое мы видим, плоское, а предметы не искажаются и мы видим их такими, какие они есть?
мои ответы не являются «глубокомысленными» статьями для ЯДзен
Вы правильно начали рассуждать об оптике. Осталось вспомнить, что из той же оптики следует, что рецепторы сетчатки получают изображение перевернутым. Это ещё нагляднее приведенных примеров.
Но, к счастью, мы видим мозгом, а не просто рецепторами. Мозг формирует правильную удобную картинку.
И есть эксперимент — ученый надел переворачивающие очки. И быстро привык к перевернутому изображению, хотя сначала и было плохо — кружилась голова, тошнота. Потом очки перестал носить и привык снова.
Инвертоскоп
Прочитать ещё 2 ответа
Источник
Глаз – тело в виде шаровидной сферы. Он достигает диаметра 25 мм и веса 8 г, является зрительным анализатором. Фиксирует увиденное и передает изображение на сетчатку, затем по нервным импульсам в мозг.
Прибор оптической зрительной системы – человеческий глаз умеет сам настраиваться, в зависимости от поступающего света. Он способен увидеть удаленные предметы и находящиеся близко.
Строение сетчатки
Сетчатка имеет очень сложное строение
Глазное яблоко представляет собой три оболочки. Внешняя – непрозрачная соединительная ткань, которая поддерживает форму глаза. Вторая оболочка – сосудистая, содержит большую сеть сосудов, которая питает глазное яблоко.
По цвету она черная, поглощает свет, не давая ему рассеиваться. Третья оболочка – радужная, цветная, от ее расцветки зависит цвет глаз. В центре имеется зрачок, который регулирует поток лучей и меняется в диаметре, зависит от интенсивности освещения.
Оптическая система глаза состоит из роговицы, хрусталика, стекловидного тела. Хрусталик может принимать размеры маленького шарика и растягиваться до больших размеров, меняя фокус расстояния. Он способен менять свою кривизну.
Глазное дно покрывает сетчатка, имеющая толщину до 0,2 мм. Она состоит из слоистой нервной системы. Сетчатка имеет большую зрительную часть – фоторецепторные клетки и слепую переднюю часть.
Зрительные рецепторы сетчатки – палочки и колбочки. Эта часть состоит из десяти слоев, и поддается рассмотрению только под микроскопом.
Как формируется изображение на сетчатке
Проекция изображения на сетчатку
Когда лучи света проходят хрусталик, перемещаясь через стекловидное тело, они попадают на сетчатку, находящуюся на плоскости глазного дна. Напротив зрачка на сетчатке есть желтое пятно – это центральная часть, изображение на нем самое четкое.
Остальная часть – это периферическая. Центральная часть позволяет четко рассматривать предметы до мельчайших деталей. С помощью периферического зрения человек способен видеть не очень четкую картинку, но ориентироваться в пространстве.
Восприятие картинки происходит с проекцией изображения на сетчатку глаза. Фоторецепторы возбуждаются. Эта информация посылается в мозг и обрабатывается в зрительных центрах. Сетчатка каждого глаза передает через нервные импульсы свою половину изображения.
Благодаря этому и зрительной памяти возникает общий зрительный образ. На сетчатке отображается картинка в уменьшенном виде, перевернутой. А перед глазами она видится прямая и в натуральных размерах.
Снижение зрения при повреждениях сетчатки
Повреждение сетчатки ведет к снижению зрения. Если повреждена центральная ее часть, то может привести к полной потере зрения. О нарушениях периферического зрения человек долгое время может не догадываться.
Повреждение выявляется при проверке именно периферического зрения. При поражении большого участка этой части сетчатки происходит:
- дефект зрения в виде выпадения отдельных фрагментов;
- снижение ориентации при плохой освещенности;
- изменение восприятия цветов.
Изображение предметов на сетчатке глаза, контроль изображения мозгом
Коррекция зрения с помощью лазера
Если световой поток фокусируется перед сетчаткой, а не в центре, то это дефект зрения называется близорукостью. Близорукий человек плохо видит вдаль и хорошо видит вблизи. Когда световые лучи фокусируются за сетчаткой, то это называется дальнозоркостью.
Человек, наоборот, плохо видит близко и хорошо различает предметы вдали. Спустя некоторое время, если глаз не видит изображения предмета, оно исчезает с сетчатки. Образ, запомнившийся зрительно, хранится в сознании человека, на протяжении 0,1 сек. Это свойство называется инерцией зрения.
Как изображение контролируется мозгом
Еще ученый Иоганн Кеплер понял, что проектируемое изображение перевернутое. А другой ученый – француз Рене Декарт провел опыт и подтвердил этот вывод. Он с бычьего глаза убрал задний непрозрачный слой.
Вставил глаз в отверстие в стекле и увидел на стенке глазного дна картинку за окном в перевернутом виде. Таким образом, утверждение, что все изображения, подающие на сетчатку глаза, имеют перевернутый вид, было доказано.
А то, что мы видим изображения неперевернутыми, является заслугой мозга. Именно мозг корректирует непрерывно зрительный процесс. Это тоже доказано научным и опытным путем. Психолог Дж. Стреттон в 1896 году решил поставить эксперимент.
Он использовал очки, благодаря которым, на сетчатке глаза все предметы имели прямой вид, а не перевернутый. Тогда, как сам Стреттон видел перед собой перевернутые картинки. У него началось несогласованность явлений: видение глазами и ощущение других чувств. Появились признаки морской болезни, его тошнило, чувствовался дискомфорт и дисбаланс в организме. Продолжалось это три дня.
На четвертый день ему стало лучше. На пятый – он чувствовал себя прекрасно, как и до начала эксперимента. То есть мозг приспособился к изменениям и привел все в норму через некоторое время.
Стоило ему снять очки, как все опять встало с ног на голову. Но в этом случае мозг быстрее справился с задачей, уже через полтора часа все восстановилось, и картинка стала нормальной. Такой же опыт проводили с обезьяной, но она не выдержала эксперимента, впала как бы в коматозное состояние.
Особенности зрения
Палочки и колбочки
Еще одна особенность зрения – аккомодация, это способность глаз приспосабливаться видеть как на близком расстоянии, так и на далеком. На хрусталике имеются мышцы, которые могут изменять кривизну поверхности.
При взгляде на предметы, расположенные на дальнем расстоянии, кривизна поверхности небольшая и мышцы расслаблены. При рассмотрении предметов на близком расстоянии, мышцы приводят хрусталик в сжатое состояние, кривизна увеличивается, следовательно, и оптическая сила тоже.
Но на очень близком расстоянии, напряжение мышц становится наивысшим, хрусталик может деформироваться, глаза быстро утомляются. Поэтому предельное расстояние для чтения и выполнения письма составляет 25 см до предмета.
На сетчатках левого и правого глаза получаемые изображения отличаются друг от друга, потому, что каждый глаз в отдельности видит предмет со своей стороны. Чем ближе рассматриваемый предмет, тем различия ярче.
Глаза видят предметы объемно, а не в плоскости. Эта особенность называется стереоскопическим зрением. Если долго рассматривать какой-то рисунок или предмет, то переместив глаза на чистое пространство, можно увидеть очертание на мгновение этого предмета или рисунка.
Факты о зрение
Есть очень много интересных фактов о строении глаза
Интересные факты о зрении человека и животных:
- Зеленые глаза имеют только 2% населения земного шара.
- Разные глаза по цвету бывают у 1% всего населения.
- Красные глаза бывают у альбиносов.
- Угол обзора у человека от 160 до 210°.
- У кошек глаза поворачиваются до 185°.
- У лошади обзор глаз составляет 350°.
- Гриф видит мелких грызунов с высоты 5 км.
- Стрекоза имеет уникальный зрительный орган, который состоит из 30 тыс. отдельных глазков. Каждый глазок видит отдельный фрагмент, и мозг соединяет все в большую картинку. Такое зрение называется фасеточным. Стрекоза видит в секунду 300 изображений.
- У страуса объем глаза больше, чем объем мозга.
- Глаз крупного кита весит 1 кг.
- Крокодилы, когда едят мясо плачут, освобождаясь от излишней соли.
- Есть среди скорпионов виды, имеющие до 12 глаз, у некоторых пауков насчитывается 8 глаз.
- Красный цвет не различают собаки, кошки.
- Пчела тоже не видит красного цвета, но различает другие, хорошо чувствует ультрафиолетовое излучение.
- Распространенное мнение, что коровы и быки реагируют на красный цвет – ошибочное. На корридах быки обращают внимание не на красный цвет, а на движение тряпки, так как они еще близорукие.
Глазной орган сложный по структуре и функциональности. Каждая составная его часть индивидуальна и неповторима, в том числе и сетчатка. От работы каждого отдела отдельно и вместе взятых, зависит правильное и четкое восприятие изображения, острота зрения и видение мира в цветах и красках.
Про близорукость и методах ее лечения — в видеосюжете:
Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter, чтобы сообщить нам.
Источник
