Сила роговицы и хрусталика
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 18 мая 2019;
проверки требуют 2 правки.
Хруста́лик (лат. lens) — прозрачное тело, расположенное внутри глазного яблока между стекловидным телом и радужкой; является биологической линзой, хрусталик составляет важную часть светопреломляющего и светопроводящего аппарата глаза.
Хрусталик представляет собой прозрачное двояковыпуклое округлое эластичное образование, циркулярно фиксированное к цилиарному телу. Задняя поверхность хрусталика прилегает к стекловидному телу, спереди от него находятся радужка и передняя и задняя камеры.
Размеры и оптические свойства[править | править код]
Максимальная толщина хрусталика взрослого человека примерно 3,6—5 мм (в зависимости от напряжения аккомодации), его диаметр около 9—10 мм. Радиус кривизны передней поверхности хрусталика в покое аккомодации равен 10 мм, а задней — 6 мм, при максимальном напряжении аккомодации передний и задний радиус сравниваются, уменьшаясь до 5,33 мм.
Показатель преломления хрусталика неоднороден по толщине и в среднем составляет 1,386 или 1,406 (ядро) также в зависимости от состояния аккомодации.
В покое аккомодации преломляющая сила хрусталика составляет в среднем 19,11 диоптрий, при максимальном напряжении аккомодации — 33,06 дптр.
У новорождённых хрусталик почти шаровидный, имеет мягкую консистенцию и преломляющую силу до 35,0 дптр. Дальнейший рост его происходит, в основном, за счёт увеличения диаметра.
Гистологическое строение[править | править код]
В хрусталике выделяют капсулу (сумку), капсулярный эпителий и основное вещество хрусталика.
Капсула[править | править код]
Снаружи хрусталик покрыт тонкой эластичной бесструктурной капсулой, которая представляет собой однородную прозрачную оболочку, сильно преломляющую свет и защищающую хрусталик от воздействия различных патологических факторов. Капсула при помощи ресничного пояска прикрепляется к ресничному телу.
Толщина капсулы хрусталика по всей его поверхности неодинакова: спереди часть капсулы толще, чем сзади (соответственно 0,008—0,02 и 0,002—0,004 мм), это обусловлено тем, что на передней поверхности под капсулой располагается одиночный слой эпителиальных клеток.
Наибольшей толщины капсула достигает в двух концентричных экватору её поясах — переднем (находится в 1 мм внутри от места прикрепления передних волокон ресничного пояска) и заднем (кнутри от места заднего прикрепления ресничного пояска). Наименьшая толщина капсулы — в области заднего полюса хрусталика.
Эпителий[править | править код]
Эпителий хрусталика характеризуется как однослойный плоский неороговевающий; главными его функциями являются трофическая, камбиальная и барьерная.
Эпителиальные клетки, соответствующие центральной зоне капсулы (напротив зрачка), уплощены и плотно прилегают друг к другу. Здесь практически не происходит деление клеток.
По мере продвижения от центра к периферии наблюдается уменьшение размера эпителиальных клеток, усиление их митотической активности, а также относительное увеличение высоты клеток так, что в области экватора эпителий хрусталика практически превращается в призматический, образуя ростковую зону хрусталика. Здесь происходит образование так называемых волокон хрусталика. Молодые лентовидные клетки оттесняют старые волокна к центру, формируя ядро хрусталика. Размер и плотность ядра с годами увеличивается и к 45 годам становится достаточно плотным, что приводит к снижению аккомодативных способностей у эмметропов (ухудшение зрения вблизи).
Вещество хрусталика[править | править код]
Основная масса хрусталика образована волокнами, которые представляют собой клетки эпителия, вытянутые в длину. Каждое волокно представляет собой прозрачную шестиугольную призму. Вещество хрусталика, образованное белком кристаллином, совершенно прозрачно и так же, как другие компоненты светопреломляющего аппарата, лишено сосудов и нервов. Центральная, более плотная часть хрусталика, утратила ядро, укоротилась, и при наложении на другое волокно стала называться ядром, в то время, как периферическая часть образует менее плотную кору.
В процессе внутриутробного развития хрусталик получает питание от стекловидной артерии. Во взрослом состоянии питание хрусталика всецело зависит от стекловидного тела и водянистой влаги.
Примечания[править | править код]
Ссылки[править | править код]
- Хрусталик — статья из Большой советской энциклопедии, 3 издание.
- Хрусталик — статья из БМЭ, 3 издание.
Источник
Орган зрения представлят собой один из важнейших органов чувств, доступных человеку, ведь около 70% информации о внешнем мире человек воспринимает через зрительные анализаторы. Орган зрения или зрительный анализатор – это не только глаз. Собственно глаз – это периферическая часть органа зрения.
Информация, полученная при помощи аппарата глазного яблока, передается по зрительным путям (зрительный нерв, перекрест зрительных нервов, зрительный тракт) сначала в подкорковые центры зрения (наружные коленчатые тела), затем по зрительной лучистости и зрительному пучку Грациоле в высший зрительный центр в затылочных долях головного мозга.
Периферическая часть органа зрения это:
– глазное яблоко,
– защитный аппарат глазного яблока (верхнее и нижнее веки, глазница),
– придаточный аппарат глаза (слезная железа, ее протоки, а также глазодвигательный аппарат, состоящий из мышц).
Глазное яблоко
Глазное яблоко занимает основное место в орбите или глазнице, которая является костным вместилищем глаза и служит также для его защиты. Между глазницей и глазным яблоком находится жировая клетчатка, которая выполняет амортизирующие функции и в ней проходят сосуды, нервы и мышцы. Глазное яблоко весит около 7 грамм.
Глазное яблоко представляет собой сферу диаметром около 25 мм, состоящую из трёх оболочек. Наружная, фиброзная оболочка состоит из непрозрачной склеры толщиной около 1 мм, которая спереди переходит в роговицу.
Снаружи склера покрыта тонкой прозрачной слизистой оболочкой – конъюнктивой. Средняя оболочка называется сосудистой. Из её названия понятно, что она содержит массу сосудов, питающих глазное яблоко. Она образует, в частности, цилиарное тело и радужку. Внутренней оболочкой глаза является сетчатка.
Мышцы глаз
Глаз имеет также придаточный аппарат, в частности, веки и слёзные органы. Движениями глаз управляют шесть мышц – четыре прямые и две косые. По своему строению и функциям глаз можно сравнить с оптической системой, например, фотоаппарата. Изображение на сетчатке (аналог фотоплёнки) образуется в результате преломления световых лучей в системе линз, находящихся в глазу (роговица и хрусталик) (аналог объектива). Рассмотрим, как это происходит подробнее.
Строение переднего отрезка глаза
Свет, попадая в глаз, сначала проходит через роговицу – прозрачную линзу, имеющую куполообразную форму (радиус кривизны примерно 7,5 мм, толщина в центральной части примерно 0,5 мм). В ней отсутствуют кровеносные сосуды и имеется много нервных окончаний, поэтому при повреждениях или воспалении роговицы развивается так называемый роговичный синдром, (слезотечение, светобоязнь и невозможность открыть глаз).
Передняя поверхность роговицы покрыта эпителием, который обладает способностью к регенерации (восстановлению) при повреждении. Глубже располагается строма, состоящая из коллагеновых волокон, а изнутри роговица покрыта одним слоем клеток – эндотелием, который при повреждении не восстанавливается, что приводит к развитию дистрофии роговицы, то есть к нарушению её прозрачности.
Роговица и радужка
Роговица – это линза, на долю которой приходится 40 диоптрий из всех 60 диоптрий общей преломляющей силы глаза. То есть, роговица – самая сильная линза в оптической системе глаза. Это является следствием разницы показателей преломления воздуха, находящегося перед роговицей, и показателя преломления её вещества.
Выйдя из роговицы, свет попадает в заполненную жидкостью так называемую переднюю камеру глаза – пространство между внутренней поверхностью роговицы и радужкой.
Радужка представляет собой диафрагму с отверстием в центре – зрачком, диаметр которого может меняться в зависимости от освещения, регулируя поток света, попадающего в глаз.
Периферия роговицы по всей окружности практически соединяется с радужкой, образуя так называемый угол передней камеры, через анатомические элементы которого (шлеммов канал, трабекула и другие образования, имеющие общее название – дренажные пути глаза), происходит отток жидкости, постоянно циркулирующей в глазу, в венозную систему. За радужкой располагается хрусталик – ещё одна линза, преломляющая свет. Оптическая сила этой линзы меньше, чем у роговицы – она составляет примерно 18-20 диоптрий. Хрусталик по всей окружности имеет похожие на нити связочки (так называемые цинновые), которые соединяются с цилиарными мышцами, располагающимися в стенке глаза. Эти мышцы могут сокращаться и расслабляться. В зависимости от этого цинновы связки могут также расслабляться или натягиваться, в результате чего радиус кривизны хрусталика меняется – поэтому человек может видеть чётко как вблизи, так и вдали.
Эта способность, называемая аккомодацией, с возрастом (после 40 лет) теряется из-за уплотнения вещества хрусталика – зрение вблизи ухудшается.
Хрусталик
Хрусталик по своему строению похож на имеющую одну косточку ягоду– в нём есть оболочка – капсульный мешок, более плотное вещество – ядро (напоминающее косточку), и менее плотное вещество (напоминающее мякоть ягоды) – хрусталиковые массы. В молодости ядро хрусталика мягкое, однако, к 40-50 годам оно уплотняется. Передняя капсула хрусталика обращена к радужке, задняя – к стекловидному телу, а границей между ними служат цинновы связки. Вокруг экватора хрусталика, по всей его окружности располагается цилиарное тело, являющееся частью сосудистой оболочки. Оно имеет отростки, которые вырабатывают внутриглазную жидкость. Эта жидкость через зрачок попадает в переднюю камеру глаза и через угол передней камеры удаляется в венозную систему глаза. Баланс между продукцией и оттоком этой жидкости очень важен, так как его нарушение приводит к развитию глаукомы.
Строение заднего отрезка глаза
Стекловидное тело
За хрусталиком располагается стекловидное тело. Основными функциями стекловидного тела являются поддержание формы и тонуса глазного яблока, проведение света, участие во внутриглазном обмене веществ. Как преломляющая среда оно слабое. При исследовании в проходящем свете нормальное стекловидное тело кажется абсолютно прозрачным.
Оно имеет желеобразную структуру в большинстве случаев, однако иногда оно может разжижаться. С другой стороны, в нем могут появляться уплотнённые участки в виде нитей или глыбок, наличие которых пациент ощущает в виде «мушек» и плавающих точек. В некоторых местах стекловидное тело тесно спаяно с сетчаткой, поэтому при образовании в нём уплотнений, стекловидное тело может тянуть на себя сетчатку, иногда вызывая ее отслойку.
Сетчатка глаза
После прохождения через все вышеперечисленные структуры свет попадает на сетчатку, играющую в глазу роль фотоплёнки. Состоящая из десяти слоёв, сетчатка предназначена для преобразования световой энергии в энергию нервного импульса. Трансформация световой энергии в сетчатке осуществляется благодаря сложному фотохимическому процессу, сопровождающемуся распадом фотореагентов с последующим восстановлением и при участии витамина А и других веществ.
Миллионы маленьких клеток сетчатки, называемые фоторецепторами (палочки и колбочки), превращают световую энергию в энергию нервных импульсов и посылают её в мозг. Общее число колбочек в сетчатке человеческого глаза равно 7 млн, палочек – 130 млн. Палочки обладают очень высокой световой чувствительностью, обеспечивают сумеречное и периферическое зрение. Колбочки выполняют тонкую функцию: центральное форменное зрение и цветоощущение. Наивысшими зрительными функциями обладает центральная часть сетчатки, называемая желтым пятном (macula lutea). Такое название происходит от желтой окраски ямки желтого пятна (fovea).
Центральное углубление (foveola), диаметр которого равен 0,2-0,4 мм – самое тонкое место сетчатки, не более 0,18 мм толщиной. Сетчатка здесь состоит почти исключительно из одних зрительных клеток.
Нервные импульсы собираются с сетчатки зрительным нервом, который состоит примерно из 1 миллиона нервных волокон. Таким образом, информация передаётся в затылочную долю мозга, где анализируется зрительное изображение.
Повреждение, травма или сдавление зрительного нерва на любом уровне приводят к практически необратимой потере зрения даже при нормальном функционировании остальных анатомических структур глаза и прозрачности глазных сред.
Исходя из выше изложенного можно сказать, что орган зрения это тончайшая система, все звенья которой функционируют в тесном взаимодействии друг с другом и нарушение в работе хотя бы одного из них ведет к снижению зрения.
Консультация врача, другие материалы автора
Читайте также о болезнях глаз:
Макулодистрофия
Источник
Перед началом статьи обращаюсь к маленьким фотографам — запасайтесь огнетушителями.
Поехали!
В этой статье я постараюсь обойтись без аналогий глаза с фотоаппаратом и мозга с компьютером. Почему?
С самых первых попыток изучения мозга человеком люди искали аналогии для облегчения понимания/объяснения его работы. Для каждой эпохи были свои примеры — человек сравнивал мозг с самым сложным устройством своего времени:
— паровые машины,
— ламповая техника,
— сегодня это компьютеры,
— в будущем…
Обратимся за материалом к учебникам по физиологии, дабы избежать ненужных заблуждений.
Глаз как оптическая система
На этом рисунке добавил пояснения для удобства.
Начнём с руководства по офтальмологии.
Суммарная преломляющая сила всей оптической проводящей системы глаза называется физической рефракцией.
Диоптрии всех оптических сред глазного яблока:
— роговица ~ 43 дптр,
— передняя камера ~ 3 дптр,
— хрусталик ~ 19-33 дптр,
— стекловидное тело ~ 6 дптр.
Передняя камера заполнена водянистой влагой — жидкостью по оптическим свойствам близкой к воде. (Ремизов А.Н. «Медицинская и биологическая физика» с.384)
Необходимо понимать, что первые три среды являются собирающими свет, а стекловидное тело рассеивает его, поэтому при расчёте мы отнимаем это значение.
Сила преломления рассчитывается в диоптриях по простой формуле из геометрической оптики:
Д=Др+Дп.к+Дхр-Дст.т.= 43+3+19-6=59 дптр
Значение хрусталика в этом расчёте принято
19 дптр
, так как оно соответствует его рефракции в расслабленном состоянии, когда мы смотрим в даль.
Дальше переводим диоптрии в миллиметры:
F=1/Д=1/59=0,0169 м=17 мм.
Вывод: фокусное расстояние глаза человека ~17 мм.
На этапе изучения оптических свойств
глаза
мы имеем значение ~17 мм.
Цитата — «Возьмем случай, где средняя физическая рефракция (60,0D) в глазном яблоке с передне-задним размером средней величины (23 мм). Нетрудно подсчитать, что при толщине роговицы около 1 мм, глубине передней камеры около 3 мм и отрезке от переднего полюса хрусталика до узловой точки 2 мм, от последней до сетчатки остается как раз 17 мм, что и обеспечит фокусировку параллельных лучей в центральной ямке желтого пятна, так как совпадает с главным фокусным расстоянием.»
С.А.Рухлова «Основы офтальмологии» 2006 г.
Но, думаю, кто-то возразит — фокусное расстояние должно быть около 50мм!
Почему должно и почему некоторым так кажется? Для ответа на этот вопрос мы двинемся дальше — в зрительную кору.
Зрительная кора
Дэвид Хьюбел и Торстен Визель в своих знаменитых работах по физиологии зрения установили, что путь сетчатка->ЛКТ->первичная зрительная кора имеет топографическую организацию.
Это говорит нам о том, что порядок, в котором волокна зрительного нерва выходят из сетчатки сохраняется и в коре V1.
А визуализировать это утверждение смог Р. Тутелл. Для этого он взял макака, нашпиговал его транквилизаторами и в течение 45 минут показывал мишень с тремя радиальными кружками. Обезьян смотрел на рисунок только одним глазом. Перед всей этой затеей животному сделали инъекцию радиоактивной 2-дезоксиглюкозы.
Так как нейроны питаются исключительно глюкозой, то можно легко отследить самые активные клетки — они потребляют больше всего сахара.
После этого первичную зрительную кору макаки растянули, заморозили и проявили радиоактивные метки.
Результат на рисунке ниже.
Самый маленький кружок в центре мишени на топографической проекции в коре занимает площадь совсем немного меньше, чем площадь внешнего круга. У человека этот эффект ещё более выражен — центральная часть поля зрения проецируется на бОльшие площади в коре.
Для облегчения понимания был создан такой рисунок:
Здесь прекрасно видно, как увеличивается изображение с центра сетчатки.
Сделаю ударение на том, что это не оптическое, а кортикальное увеличение.
Подведём итог:
— фокусное расстояние ~17 мм,
— охват поля зрения одного глаза по горизонтали 140 – 160˚,
— изображение с центральной части сетчатки создаёт в коре ощущение(феномен) увеличенной картинки, хотя оптически проекция равномерная.
UPD:
И всё же, для успокоения тех, у кого подгорает от 17 мм — выше была дана цифра фокусного расстояния для ВСЕГО глаза и для ВСЕГО поля зрения.
Чёткое зрение у нас только в центральной части сетчатки, которая называется Fovea. Угловое разрешение этой части сетчатки 1˚40′. Когда мы смотрим на мир вокруг(читаем текст, разглядываем пейзаж), то практически всегда наше внимание находится в этой маленькой точке с угловым разрешением около 1 градуса. Да, сознательно мы можем сместить внимание хоть на край сетчатки — там, где картинка совсем нечёткая. Но расширить зону внимания невозможно — такова физиология зрительной коры и феноменология построения той картинки, которую мы видим в итоге. И исходя из этого зрительного опыта создаётся впечатление о более узком поле зрения(длинном фокусном расстоянии), чем есть на самом деле.
Литература:
В.В.Вит «Строение зрительной системы человека» 2003 г.
Е.А.Егоров «Офтальмология» 2010 г.
С.А.Рухлова «Основы офтальмологии» 2006 г.
Новохатский А.Г. «Клиническая периметрия», 1973 г.
Дэвид Хьюбел — «Глаз, мозг, зрение»
Стивен Палмер — «От фотонов к феноменологии»
Баарс Б., Гейдж Н. — «Мозг, познание, разум»
Джон Николлс, А. Мартин, Б. Валлас, П. Фукс — «От нейрона к мозгу»
Майкл Газзанига — «Кто за главного?»
Ссылки:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S089662730700774X
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK10944/
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5446894/
https://books.google.com/books?id=_yYrIBT42BkC&pg=PA414
Источник
