За счет чего человек видит в сумеречное время суток – По разделу Человек и его здоровье (темы по Кодификатору 4.1, 4.2, 4.12) — Задания с кратким ответом в виде одной цифры

Особенности восприятия человека. Зрение | FernFlower Group

Человек не может видеть в полной темноте. Для того, чтобы человек увидел предмет, необходимо, чтобы свет отразился от предмета и попал на сетчатку глаза. Источники света могут быть естественные (огонь, Солнце) и искусственные (различные лампы). Но что представляет собой свет?

Согласно современным научным представлениям, свет представляет собой электромагнитные волны определенного (достаточно высокого) диапазона частот. Эта теория берет свое начало от Гюйгенса и подтверждается многими опытами (в частности, опытом Т. Юнга). При этом в природе света в полной мере проявляется карпускулярно-волновой дуализм, что во многом определяет его свойства: при распространении свет ведет себя как волна, при излучении или поглощении – как частица (фотон). Таким образом, световые эффекты, происходящие при распространении света (интерференция, дифракция и т.п.), описываются уравнениями Максвелла, а эффекты, проявляющиеся при его поглощении и излучении (фотоэффект, эффект Комптона) – уравнениями квантовой теории поля.

Упрощенно, глаз человека представляет собой радиоприемник, способный принимать электромагнитные волны определенного (оптического) диапазона частот. Первичными источниками этих волн являются тела, их излучающие (солнце, лампы и т.п.), вторичными – тела, отражающие волны первичных источников. Свет от источников попадает в глаз и делает их видимыми человеку. Таким образом, если тело является прозрачным для волн видимого диапазона частот (воздух, вода, стекло и т.п.), то оно не может быть зарегистрировано глазом. При этом глаз, как и любой другой радиоприемник, «настроен» на определенный диапазон радиочастот (в случае глаза это диапазон от 400 до 790 терагерц), и не воспринимает волны, имеющие более высокие (ультрафиолетовые) или низкие (инфракрасные) частоты. Эта «настройка» проявляется во всем строении глаза – начиная от хрусталика и стекловидного тела, прозрачных именно в этом диапазоне частот, и заканчивая величиной фоторецепторов, которые в данной аналогии подобны антеннам радиоприемников и имеют размеры, обеспечивающие максимально эффективный прием радиоволн именно этого диапазона.

Все это в совокупности определяет диапазон частот, в котором видит человек. Он называется диапазоном видимого излучения.

Видимое излучение — электромагнитные волны, воспринимаемые человеческим глазом, которые занимают участок спектра с длиной волны приблизительно от 380 (фиолетовый) до 740 нм (красный). Такие волны занимают частотный диапазон от 400 до 790 терагерц. Электромагнитное излучение с такими частотами также называется видимым светом, или просто светом (в узком смысле этого слова). Наибольшую чувствительность к свету человеческий глаз имеет в области 555 нм (540 ТГц), в зелёной части спектра.

Белый свет, разделённый призмой на цвета спектра [4]

При разложении луча белого цвета в призме образуется спектр, в котором излучения разных длин волн преломляются под разным углом. Цвета, входящие в спектр, то есть такие цвета, которые могут быть получены световыми волнами одной длины (или очень узким диапазоном), называются спектральными цветами. Основные спектральные цвета (имеющие собственное название), а также характеристики излучения этих цветов, представлены в таблице:

 

В спектре содержатся не все цвета, которые различает человеческий мозг и они образуются от смешения других цветов.[4]

Благодаря зрению мы получаем 90% информации об окружающем мире, поэтому глаз — один из важнейших органов чувств. 
Глаз можно назвать сложным оптическим прибором. Его основная задача — «передать» правильное изображение зрительному нерву.

 

Строение глаза человека

Роговица — прозрачная оболочка, покрывающая переднюю часть глаза. В ней отсутствуют кровеносные сосуды, она имеет большую преломляющую силу. Входит в оптическую систему глаза. Роговица граничит с непрозрачной внешней оболочкой глаза — склерой.

Передняя камера глаза — это пространство между роговицей и радужкой. Она заполнена внутриглазной жидкостью.

Радужка — по форме похожа на круг с отверстием внутри (зрачком). Радужка состоит из мышц, при сокращении и расслаблении которых размеры зрачка меняются. Она входит в сосудистую оболочку глаза. Радужка отвечает за цвет глаз (если он голубой — значит, в ней мало пигментных клеток, если карий — много). Выполняет ту же функцию, что диафрагма в фотоаппарате, регулируя светопоток.

Зрачок — отверстие в радужке. Его размеры обычно зависят от уровня освещенности. Чем больше света, тем меньше зрачок.

Хрусталик — «естественная линза» глаза. Он прозрачен, эластичен — может менять свою форму, почти мгновенно «наводя фокус», за счет чего человек видит хорошо и вблизи, и вдали. Располагается в капсуле, удерживается ресничным пояском. Хрусталик, как и роговица, входит в оптическую систему глаза. Прозрачность хрусталика глаза человека превосходна — пропускается большая часть света с длинами волн между 450 и 1400 нм. Свет с длиной волны выше720 нм не воспринимается. Хрусталик глаза человека почти бесцветен при рождении, но приобретает желтоватый цвет с возрастом. Это предохраняет сетчатку глаза от воздействия ультрафиолетовых лучей.

Стекловидное тело — гелеобразная прозрачная субстанция, расположенная в заднем отделе глаза. Стекловидное тело поддерживает форму глазного яблока, участвует во внутриглазном обмене веществ. Входит в оптическую систему глаза.

Сетчатка — состоит из фоторецепторов (они чувствительны к свету) и нервных клеток. Клетки-рецепторы, расположенные в сетчатке, делятся на два вида: колбочки и палочки. В этих клетках, вырабатывающих фермент родопсин, происходит преобразование энергии света (фотонов) в электрическую энергию нервной ткани, т.е. фотохимическая реакция.

Склера — непрозрачная внешняя оболочка глазного яблока, переходящая в передней части глазного яблока в прозрачную роговицу. К склере крепятся 6 глазодвигательных мышц. В ней находится небольшое количество нервных окончаний и сосудов.

Сосудистая оболочка — выстилает задний отдел склеры, к ней прилегает сетчатка, с которой она тесно связана. Сосудистая оболочка ответственна за кровоснабжение внутриглазных структур. При заболеваниях сетчатки очень часто вовлекается в патологический процесс. В сосудистой оболочке нет нервных окончаний, поэтому при ее заболевании не возникают боли, обычно сигнализирующие о каких-либо неполадках.

Зрительный нерв — при помощи зрительного нерва сигналы от нервных окончаний передаются в головной мозг.[6]

Человек не рождается с уже развитым органом зрения: в первые месяцы жизни происходит формирование мозга и зрения, и примерно к 9 месяцам они способны почти моментально обрабатывать поступающую зрительную информацию. Для того чтобы видеть, необходим свет. [3]

Способность глаза воспринимать свет и распознавать различной степени его яркости называется светоощущением, а способность приспосабливаться к разной яркости освещения — адаптацией глаза; световая чувствительность оценивается величиной порога светового раздражителя.
Человек с хорошим зрением способен разглядеть ночью свет от свечи на расстоянии нескольких километров. Максимальная световая чувствительность достигается после достаточно длительной темновой адаптации. Её определяют под действием светового потока в телесном угле 50° при длине волны 500 нм (максимум чувствительности глаза). В этих условиях пороговая энергия света около 10−9 эрг/с, что эквивалентно потоку нескольких квантов оптического диапазона в секунду через зрачок.
Вклад зрачка в регулировку чувствительности глаза крайне незначителен. Весь диапазон яркостей, которые наш зрительный механизм способен воспринять, огромен: от 10−6 кд•м² для глаза, полностью адаптированного к темноте, до 106 кд•м² для глаза, полностью адаптированного к свету Механизм такого широкого диапазона чувствительности кроется в разложении и восстановлении фоточувствительных пигментов в фоторецепторах сетчатки — колбочках и палочках.

В глазу человека содержатся два типа светочувствительных клеток (рецепторов): высоко чувствительные палочки, отвечающие за сумеречное (ночное) зрение, и менее чувствительные колбочки, отвечающие за цветное зрение.

 

Нормализованные графики светочувствительности колбочек человеческого глаза S, M, L. Пунктиром показана сумеречная, «чёрно-белая» восприимчивость палочек.

В сетчатке глаза человека есть три вида колбочек, максимумы чувствительности которых приходятся на красный, зелёный и синий участки спектра. Распределение типов колбочек в сетчатке неравномерно: «синие» колбочки находятся ближе к периферии, в то время как «красные» и «зеленые» распределены случайным образом. Соответствие типов колбочек трём «основным» цветам обеспечивает распознавание тысяч цветов и оттенков. Кривые спектральной чувствительности трёх видов колбочек частично перекрываются, что способствует явлению метамерии. Очень сильный свет возбуждает все 3 типа рецепторов, и потому воспринимается, как излучение слепяще-белого цвета.

 

Равномерное раздражение всех трёх элементов, соответствующее средневзвешенному дневному свету, также вызывает ощущение белого цвета.

За цветовое зрение человека отвечают гены, кодирующие светочувствительные белки опсины. По мнению сторонников трёхкомпонентной теории, наличие трёх разных белков, реагирующих на разные длины волн, является достаточным для цветового восприятия.

У большинства млекопитающих таких генов только два, поэтому они имеют черно-белое зрение. 

Чувствительный к красному свету опсин кодируется у человека геном OPN1LW.
Другие опсины человека кодируют гены OPN1MW, OPN1MW2 и OPN1SW, первые два из них кодируют белки, чувствительные к свету со средними длинами волны, а третий отвечает за опсин, чувствительный к коротковолновой части спектра.

Поле зрения — пространство, одновременно воспринимаемое глазом при неподвижном взоре и фиксированном положении головы. Оно имеет определенные границы, соответствующие переходу оптически деятельной части сетчатки в оптически слепую.
Поле зрения искусственно ограничивается выступающими частями лица — спинкой носа, верхним краем глазницы. Кроме того, его границы зависят от положения глазного яблока в глазнице. [8] Кроме этого, в каждом глазу здорового человека существует область сетчатки, не чувствительная к свету, которая называется слепым пятном. Нервные волокна от рецепторов к слепому пятну идут поверх сетчатки и собираются в зрительный нерв, который проходит сквозь сетчатку на другую её сторону. Таким образом, в этом месте отсутствуют световые рецепторы.[9]

 

На этом конфокальном микроснимке диск зрительного нерва показан черным, клетки, выстилающие кровеносные сосуды — красным, а содержимое сосудов — зеленым. Клетки сетчатки отобразились синими пятнами. [10]

Слепые пятна в двух глазах находятся в разных местах (симметрично). Этот факт, а так же то, что мозг корректирует воспринимаемое изображение, объясняет почему при нормальном использовании обоих глаз они незаметны.

Чтобы наблюдать у себя слепое пятно, закройте правый глаз и левым глазом посмотрите на правый крестик, который обведён кружочком. Держите лицо и монитор вертикально. Не сводя взгляда с правого крестика, приближайте (или отдаляйте) лицо от монитора и одновременно следите за левым крестиком (не переводя на него взгляд). В определённый момент он исчезнет.

Этим способом можно также оценить приблизительный угловой размер слепого пятна.
 

Прием для обнаружения слепого пятна [9]

Выделяют также парацентральные отделы поля зрения. В зависимости от участия в зрении одного или обоих глаз, различают монокулярное и бинокулярное поле зрения. В клинической практике обычно исследуют монокулярное поле зрения. [8]

Зрительный анализатор человека в нормальных условиях обеспечивает бинокулярное зрение, то есть зрение двумя глазами с единым зрительным восприятием. Основным рефлекторным механизмом бинокулярного зрения является рефлекс слияния изображения — фузионный рефлекс (фузия), возникающий при одновременном раздражении функционально неодинаковых нервных элементов сетчатки обоих глаз. Вследствие этого возникает физиологическое двоение предметов, находящихся ближе или дальше фиксируемой точки (бинокулярная фокусировка). Физиологичное двоение (фокус) помогает оценивать удалённость предмета от глаз и создает ощущение рельефности, или стереоскопичности, зрения. 

При зрении одним глазом восприятие глубины (рельефной удалённости) осуществляется гл. обр. благодаря вторичным вспомогательным признакам удаленности (видимая величина предмета, линейная и воздушная перспективы, загораживание одних предметов другими, аккомодация глаза и т. д..). [1]

 

Проводящие пути зрительного анализатора
1 — Левая половина зрительного поля, 2 — Правая половина зрительного поля, 3 — Глаз, 4 — Сетчатка, 5 — Зрительные нервы, 6 — Глазодвигательный нерв, 7 — Хиазма, 8 — Зрительный тракт, 9 — Латеральное коленчатое тело, 10 — Верхние бугры четверохолмия, 11 — Неспецифический зрительный путь, 12 — Зрительная кора головного мозга.[2]

Человек видит не глазами, а посредством глаз, откуда информация передается через зрительный нерв, хиазму, зрительные тракты в определенные области затылочных долей коры головного мозга, где формируется та картина внешнего мира, которую мы видим. Все эти органы и составляют наш зрительный анализатор или зрительную систему.[5]

Элементы сетчатки начинают формироваться на 6–10 неделе внутриутробного развития, окончательное морфологическое созревание происходит к 10–12 годам. В процессе развития организма существенно меняются цветоощущения ребенка. У новорожденного в сетчатке функционируют только палочки, обеспечивающие черно-белое зрение. Количество колбочек невелико и они еще не зрелы. Распознавание цветов в раннем возрасте зависит от яркости, а не от спектральной характеристики цвета. По мере созревания колбочек дети сначала различают желтый, потом зеленый, а затем красный цвета (уже с 3 месяцев удавалось выработать условные рефлексы на эти цвета). Полноценно колбочки начинают функционировать к концу 3 года жизни. В школьном возрасте различительная цветовая чувствительность глаза повышается. Максимального развития ощущение цвета достигает к 30 годам и затем постепенно снижается. 

У новорожденного диаметр глазного яблока составляет 16 мм, а его масса – 3,0 г. Рост глазного яблока продолжается после рождения. Интенсивнее всего оно растет первые 5 лет жизни, менее интенсивно – до 9-12 лет. У новорожденных форма глазного яблока более шаровидная, чем у взрослых, в результате в 90 % случаев у них отмечается дальнозоркая рефракция. 

Зрачок у новорожденных узкий. Из-за преобладания тонуса симпатических нервов, иннервирующих мышцы радужной оболочки, в 6–8 лет зрачки становятся широкими, что увеличивает риск солнечных ожогов сетчатки. В 8–10 лет зрачок сужается. В 12–13 лет быстрота и интенсивность зрачковой реакции на свет становятся такими же, как у взрослого человека.

У новорожденных и детей дошкольного возраста хрусталик более выпуклый и более эластичный, чем у взрослого, его преломляющая способность выше. Это позволяет ребенку четко видеть предмет на меньшем расстоянии от глаза, чем взрослому. И если у младенца он прозрачный и бесцветный, то у взрослого человека хрусталик имеет легкий желтоватый оттенок, интенсивность которого с возрастом может усиливаться. Это не отражается на остроте зрения, но может повлиять на восприятие синего и фиолетового цветов.

Сенсорные и моторные функции зрения развиваются одновременно. В первые дни после рождения движения глаз несинхронны, при неподвижности одного глаза можно наблюдать движение другого. Способность фиксировать взглядом предмет формируется в возрасте от 5 дней до 3–5 месяцев. 

Реакция на форму предмета отмечается уже у 5-месячного ребенка. У дошкольников первую реакцию вызывает форма предмета, затем его размеры и уже в последнюю очередь – цвет.
Острота зрения с возрастом повышается, улучшается и стереоскопическое зрение. Стереоскопическое зрение к 17–22 годам достигает своего оптимального уровня, причем с 6 лет у девочек острота стереоскопического зрения выше, чем у мальчиков. Поле зрения интенсивно увеличивается. К 7 годам его размер составляет приблизительно 80 % от размера поля зрения взрослого.[11,12]

После 40 лет наблюдается падение уровня периферического зрения, то есть происходит сужение поля зрения и ухудшение бокового обзора. 
Примерно после 50 лет сокращается выработка слезной жидкости, поэтому глаза увлажняются хуже, чем в более молодом возрасте. Чрезмерная сухость может выражаться в покраснении глаз, рези, слезотечении под действием ветра или яркого света. Это может не зависеть от обычных факторов (частые напряжения глаз или загрязненность воздуха). 

С возрастом человеческий глаз начинает воспринимать окружающее более тускло, с понижением контрастности и яркости. Также может ухудшиться способность распознавать цветовые оттенки, особенно близкие в цветовой гамме. Это напрямую связано с сокращением количества клеток сетчатой оболочки, воспринимающих оттенки цвета, контрастность, яркость. [14,15]

Некоторые возрастные нарушения зрения обусловлены пресбиопией, которая проявляется нечеткостью, размытостью картинки при попытке рассмотреть предметы, расположенные близко от глаз. Возможность фокусировки зрения на небольших предметах требует аккомодацию около 20 диоптрий (фокусировка на объекте в 50 мм от наблюдателя) у детей, до 10 диоптрий в возрасте 25 лет (100 мм) и уровни от 0,5 до 1 диоптрии в возрасте 60 лет (возможность фокусировки на предмете в 1-2 метрах). Считается, что это связано с ослаблением мышц, которые регулируют зрачок, при этом так же ухудшается реакция зрачков на попадающий в глаз световой поток. [13] Поэтому возникают трудности с чтением при тусклом свете и увеличивается время адаптации при перепадах освещенности.

Так же с возрастом начинает быстрее возникать зрительное утомление и даже головные боли.

Психология восприятия цвета — способность человека воспринимать, идентифицировать и называть цвета.

Ощущение цвета зависит от комплекса физиологических, психологических и культурно-социальных факторов. Первоначально исследования восприятия цвета проводились в рамках цветоведения; позже к проблеме подключились этнографы, социологи и психологи.

Зрительные рецепторы по праву считаются «частью мозга, вынесенной на поверхность тела». Неосознаваемая обработка и коррекция зрительного восприятия обеспечивает «правильность» зрения, и она же является причиной «ошибок» при оценке цвета в определенных условиях. Так, устранение «фоновой» засветки глаза (например, при разглядывании удаленных предметов через узкую трубку) существенно меняет восприятие цвета этих предметов.

Одновременное рассматривание одних и тех же несамосветящихся предметов или источников света несколькими наблюдателями с нормальным цветовым зрением, в одинаковых условиях рассматривания, позволяет установить однозначное соответствие между спектральным составом сравниваемых излучений и вызываемыми ими цветовыми ощущениями. На этом основаны цветовые измерения (колориметрия). Такое соответствие однозначно, но не взаимно-однозначно: одинаковые цветовые ощущения могут вызывать потоки излучений различного спектрального состава (метамерия).

Определений цвета, как физической величины, существует много. Но даже в лучших из них с колориметрической точки зрения часто опускается упоминание о том, что указанная (не взаимная) однозначность достигается лишь в стандартизованных условиях наблюдения, освещения и т. д., не учитывается изменение восприятия цвета при изменении интенсивности излучения того же спектрального состава (явление Бецольда — Брюкке), не принимается во внимание т. н. цветовая адаптация глаза и др. Поэтому многообразие цветовых ощущений, возникающих при реальных условиях освещения, вариациях угловых размеров сравниваемых по цвету элементов, их фиксации на разных участках сетчатки, разных психофизиологических состояниях наблюдателя и т. д., всегда богаче колориметрического цветового многообразия.

Например, в колориметрии одинаково определяются некоторые цвета (такие, как оранжевый или жёлтый), которые в повседневной жизни воспринимаются (в зависимости от светлоты) как бурый, «каштановый», коричневый, «шоколадный», «оливковый» и т. д. В одной из лучших попыток определения понятия Цвет, принадлежащей Эрвину Шрёдингеру, трудности снимаются простым отсутствием указаний на зависимость цветовых ощущений от многочисленных конкретных условий наблюдения. По Шредингеру, Цвет есть свойство спектрального состава излучений, общее всем излучениям, визуально не различимым для человека. [6]

В силу природы глаза, свет, вызывающий ощущение одного и того же цвета (например белого), то есть одну и ту же степень возбуждения трёх зрительных рецепторов, может иметь разный спектральный состав. Человек в большинстве случаев не замечает данного эффекта, как бы «домысливая» цвет. Это происходит потому, что хотя цветовая температура разного освещения может совпадать, спектры отражённого одним и тем же пигментом естественного и искусственного света могут существенно отличаться и вызывать разное цветовое ощущение.

Человеческий глаз воспринимает множество различных оттенков, однако есть «запрещенные» цвета, недоступные для него. В качестве примера можно привести цвет, играющий и желтыми, и синими тонами одновременно. Так происходит потому, что восприятие цвета в глазе человека, как и многое другое в нашем организме, построено на принципе оппонентности. Сетчатка глаза имеет особые нейроны-оппоненты: некоторые из них активизируются, когда мы видим красный цвет, и они же подавляются зеленым цветом. То же самое происходит и с парой желтый-синий. Таким образом, цвета в парах красный-зеленый и синий-желтый оказывают противоположное воздействие на одни и те же нейроны. Когда источник излучает оба цвета из пары, их воздействие на нейрон компенсируется, и человек не может увидеть ни один из этих цветов. Мало того, человек не только не способен увидеть эти цвета в нормальных обстоятельствах, но и представить их. 

Увидеть такие цвета можно только в рамках научного эксперимента. Например, ученые Хьюитт Крэйн и Томас Пьянтанида из Стенфордского института в Калифорнии создали специальные зрительные модели, в которых чередовались полосы «спорящих» оттенков, быстро сменяющих друг друга. Эти изображения, зафиксированные специальным прибором на уровне глаз человека, показывались десяткам добровольцев. После эксперимента люди утверждали, что в определенный момент границы между оттенками исчезали, сливаясь в один цвет, с которым раньше им никогда не приходилось сталкиваться.

Человеческое зрение является трёхстимульным анализатором, то есть спектральные характеристики цвета выражаются всего в трех значениях. Если сравниваемые потоки излучения с разным спектральным составом производят на колбочки одинаковое действие, цвета воспринимаются как одинаковые.

В животном мире существуют четырёх- и даже пятистимульные цветовые анализаторы, поэтому цвета, воспринимаемые человеком одинаковыми, животным могут казаться разными. В частности, хищные птицы видят следы грызунов на тропинках к норам исключительно благодаря ультрафиолетовой люминесценции компонентов их мочи.
Похожая ситуация складывается и с системами регистрации изображений, как цифровыми, так и аналоговыми. Хотя в большинстве своём они являются трёхстимульными (три слоя эмульсии фотоплёнки, три типа ячеек матрицы цифрового фотоаппарата или сканера), их метамерия отлична от метамерии человеческого зрения. Поэтому цвета, воспринимаемые глазом как одинаковые, на фотографии могут получаться разными, и наоборот. [7]

Ночное зрение — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Ночно́е зре́ние — механизм восприятия света зрительной системой человека, действующий в условиях относительно низкой освещённости. Осуществляется с помощью палочек при яркости фона менее 0,01 кд/м2, что соответствует ночным условиям освещения[1]. Колбочки в этих условиях не функционируют, поскольку для их возбуждения не хватает интенсивности света. Синонимы: скотопическое[2] (от др.-греч. σκότος — темнота и ὤψ — взгляд, вид) и палочковое[3] зрение.

Спектральные зависимости относительной чувствительности человеческого глаза для дневного (красная линия) и ночного (синяя линия) зрения.

Спектральная зависимость относительной светочувствительности человеческого глаза для ночного зрения приведена на рисунке. Её максимум по сравнению с кривой чувствительности глаза при дневном зрении сдвинут в коротковолновую сторону и располагается на длине волны 507 нм.

Отличительными особенностями ночного зрения по сравнению с дневным являются:

  • Высокая светочувствительность. Её величина примерно в сто раз выше, чем при дневном зрении. Обусловлена большей светочувствительностью палочек по сравнению со светочувствительностью колбочек.
  • Низкая разрешающая способность (острота зрения). Причиной является то, что плотность расположения палочек на сетчатке глаза существенно ниже, чем плотность расположения колбочек.
  • Отсутствует способность различать цвета.

У некоторых животных хорошо развито ночное зрение. Ночные бабочки, лягушки и гекконы способны различать цвета даже в темноте. Этой способностью животные обладают благодаря специальным нейронам зрительной системы, которые суммируют световые сигналы из соседних рецепторов поля зрения, запоминают эти сигналы в течение длительного времени, благодаря чему значительно ослабляются шумы[4].

  • Гуревич М. М. Фотометрия. Теория, методы и приборы. — Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1983. — 272 с. — 7 500 экз.
  • Гуторов М. М. Основы светотехники и источники света. — М.: Энергоатомиздат, 1983. — 384 с. — 20 000 экз.

Палочки и колбочки сетчатки глаза

Все яркие оттенки окружающего мира, которые радуют нас в любое время суток, мы видим только за счет сетчатки глаза, а точнее особых фоторецепторов. Это палочки и колбочки.
Палочки и колбочки относятся к фотографическим рецепторам, и их строение обеспечивает максимальную степень чувствительности. Благодаря этому качеству колбочки и палочки сетчатки глаза трансформируют поступающие извне световые сигналы в особые импульсы, которые затем может воспринимать нервная система человека.

Особое строение каждого вида фоторецепторов позволяет им выполнять определенные функции. В светлое время дня большую нагрузку испытывают колбочки глаза. При снижении поступления светового потока, то есть в сумерках, свою работу начинают выполнять палочки сетчатки глаза.

Строение палочек и колбочек различно за счет того, что эти фоторецепторы имеют разный принцип работы и по-разному участвуют в световосприятии.

Палочки

Палочка сетчатки глаза по форме напоминает цилиндр с равномерным диаметром по всей его длине. Вся длина палочки превышает ее диаметр практически в 30 раз, что делает форму этого фоторецептора вытянутой. Строение палочек сетчатки представлено четырьмя элементами:

  • мембранными дисками;
  • ресничкой;
  • митохондриями;
  • нервной тканью.

Палочки обладают максимальной светочувствительностью, это обеспечивает их реагирование даже на самые минимальные внешние световые вспышки. Рецептор палочек начинает действовать даже при получении энергии в один фотон. Это особенность и позволяет палочкам обеспечивать сумеречное зрение и помогает максимально четко видеть объекты в вечерние часы.

Однако, поскольку в состав палочек сетчатки входит всего один пигментный элемент, обозначаемый как родопсин или зрительный пурпур, то оттенки и цвета различаться не могут. Белок палочек родопсин и не может так же быстро реагировать на световые раздражители, как делают это пигментные элементы колбочек.

Колбочки

Согласованная работа палочек и колбочек, несмотря на то, что их строение существенно различается, помогает человеку видеть всю окружающую действительность в полном качественном объеме. Оба вида фоторецепторов сетчатки глаза дополняют в работе друг друга, это способствует получению максимально четкой, ясной и яркой картинки.

Колбочки получили свое название благодаря тому, что их форма сходна с колбами, используемыми в различных лабораториях. Сетчатка у взрослого человека умещает около 7 миллионов колбочек.
Одна колбочка, так же как и палочка, состоит из четырех элементов.

  • Наружный (первый) слой у колбочек сетчатки глаза представлен мембранными дисками. Эти диски заполнены йодопсином – цветовым пигментом.
  • Второй слой колбочек сетчатки глаза – это связующий ярус. Он выполняет роль перетяжки, что позволяет сформировать определенную форму этого рецептора.
  • Внутренняя часть колбочек представлена митохондриями.
  • В центре рецептора располагается базальный сегмент, выполняющий роль связующего звена.

Йодопсин подразделяется на несколько видов, что позволяет обеспечить полную чувствительность колбочек зрительного пути при восприятии различных частей светового спектра.

По доминированию разных видов пигментных элементов все колбочки можно подразделить на три типа. Все эти виды колбочек работают согласованно, и это позволяет человеку при нормальном зрении оценить все богатство оттенков видимых им предметов.

Строение сетчатки

В общем строении сетчатки палочки и колбочки занимают вполне определенное место. Наличие этих рецепторов на нервной ткани, из которой состоит глазная сетчатка, помогает быстро преобразовать получаемый световой поток в набор импульсов.

Сетчатка получает картинку, которая проектируется глазным участком роговицы и хрусталиком. После этого переработанное изображение в виде импульсов поступает при помощи зрительного пути в соответствующий отдел головного мозга. Сложная и полностью сформированная структура глаза позволяет совершить полную обработку информации за считанные мгновения.

Большая часть фоторецепторов сконцентрирована в макуле – центральной области сетчатки, которая за счет желтоватого оттенка носит также название желтого пятна глаза.

Функции палочек и колбочек

Особое строение палочек позволяет фиксировать малейшие световые раздражители при самой низкой степени освещенности, но при этом оттенки светового спектра эти рецепторы отличить не могут. Колбочки, напротив, помогают нам увидеть и оценить все богатство окружающих нас красок мира.

Несмотря на то, что, по сути, палочки и колбочки имеют разные функции, обеспечить бесперебойную работу всего глаза может только согласованное участие обеих групп рецепторов.

Таким образом, оба фоторецептора важны для нашей зрительной функции. Это позволяет нам всегда видеть достоверную картинку, независимо от погодных условий и времени суток.

Родопсин – строение и функции

Родопсин – это группа зрительных пигментов, по строению белок, относящийся к хромопротеинам. Свое название родопсин, или зрительный пурпур, получил за ярко-красный оттенок. Пурпурная окраска палочек сетчатки была обнаружена и доказана в ходе многочисленных исследований. Белок сетчатки родопсин состоит из двух компонентов – желтого пигмента и бесцветного белка.

Под воздействием света родопсин разлагается, и один из продуктов его разложения влияет на возникновение зрительного возбуждения. Восстановленный родопсин действует при сумеречном освещении, и отвечает белок в это время за ночное зрение. При ярком освещении родопсин разлагается и его чувствительность смещается в синюю область зрения. Белок сетчатки родопсин полностью восстанавливается у человека примерно за 30 минут. За это время сумеречное зрение достигает своего максимума, то есть человек начинает в темноте видеть все отчетливее.

9 примеров того, как человек видит мир при разных отклонениях

Ребята, мы вкладываем душу в AdMe.ru. Cпасибо за то,
что открываете эту красоту. Спасибо за вдохновение и мурашки.
Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте

Мы привыкли думать, что все вокруг почти одинаково ощущают реальность. Однако это далеко не так. Во-первых, мозг человека способен сам создавать иллюзии — например «эффект дежавю». Во-вторых, к нарушениям восприятия окружающего мира и себя — агнозиям — могут приводить черепно-мозговые травмы, сотрясение мозга, инсульт, а также психические расстройства. Звучит пугающе, но давайте попробуем немного разобраться в том, как человек с искаженным ощущением действительности видит все вокруг.

Мы в AdMe.ru вникли в суть перцепции и представили последствия ее деформации.

Инсульт

Это изображение смоделировано так, чтобы дать нам примерное представление о том, как человек после инсульта может видеть окружающий мир. Все выглядит навязчиво знакомым, но вы просто не можете ничего распознать.

Инсульт — нарушение кровоснабжения головного мозга, которое проявляется такими симптомами, как спутанность сознания, сонливость, оглушенность, головная боль, рвота, потеря сознания, головокружение и пр. К инсультам относят инфаркт мозга, кровоизлияние в мозг и субарахноидальное кровоизлияние.

Прозопагнозия

Это изображение может напугать, но примерно так выглядят воспоминания о других людях и иногда себе самом у людей, страдающих прозопагнозией. Это расстройство восприятия лица, при котором способность узнавать лица потеряна, возникает из-за травмы правой нижне-затылочной области мозга. Вот тут можно ознакомиться с рассказом девушки, которая живет с этим нарушением.

Астигматизм

На изображении слева показано, как видят люди с астигматизмом, справа — люди с нормальным зрением. Бывает, что люди даже не подозревают о существовании разницы: у многих имеется врожденный астигматизм — дефект зрения, вызванный нарушением формы хрусталика, роговицы или глаза, в результате чего теряется способность к четкому зрению.

Акинетопсия

Акинетопсия — нейропсихологическое нарушение, которое проявляется в неспособности воспринимать движение. Движущиеся объекты человек воспринимает как череду кадров, следующих один за другим и оставляющих после себя размытый след. Слишком быстрые движения вообще не замечаются. Акинетопсия возникает при механических повреждениях мозга, нарушениях мозгового кровообращения или после операций на мозге.

Синдром Алисы в Стране чудес

Проверка светоощущения глаза человека (тесты)

Проверка светоощущения глаза

Светоощущением принято называть способность зрительного анализатора к восприятию света и различных степеней его яркости. Функция световосприятия является основной функцией глаза. Остальные функции так или иначе основываются на ней.

У простейших организмов, зрительная функция ограничивается ощущением света, который воспринимают светочувствительные клетки их наружных покровов. На основании теории о том, что в сетчатке у дневных животных преобладают фоторецепторы колбочки, а у ночных — палочки, еще в прошлом столетии, было высказано предположение о двойственной структуре нашего зрения. То есть колбочковая система — это аппарат дневного зрения, а палочковая, соответственно, ночного или сумеречного.

Функцию светоощущения обеспечивает работа фоторецепторов-палочек. Они чувствительны к свету во много раз больше, чем колбочки. Их наружные членики, постоянно заняты в первичных фотофизических ферментативных процессах преобразования энергии света в процессы физиологического возбуждения.

Что такое светоощущение

Глаз человека имеет способность воспринимать, как очень яркий свет, так и совсем слабый. Минимальный уровень светового потока, дающий восприятие света, принято называть порогом раздражения. В то время, как восприятие предельной наименьшей разницы яркости между двумя освещенными объектами — порогом различения. При этом, величины вышеназванных порогов обратно пропорциональны уровню светоощущения.

В основу процесса исследования светоощущения положено определение величины каждого из порогов, но особое значение имеет величина порога раздражения.

Светоощущение картинки

Величина порога раздражения может изменяться в зависимости от уровня предварительного освещения, которое действовало на глаз. Так, если какое-то время находиться в темноте, а потом выйти к яркому свету, наступает ослепление, которое через определенное время пройдет и человек снова станет хорошо переносить яркий свет. Либо, когда после пребывания на ярком свету, входишь в темное помещение, то различать предметы сначала совершенно невозможно. Они становятся видны лишь спустя какое-то время. Таким образом происходит адаптация зрения к различным условиям освещенности.

Световая и темновая зрительная адаптация

Световая адаптация — это процесс приспособления зрительного анализатора к условиям с более высокой освещенностью. Она протекает достаточно быстро. Из аномалий световой адаптации, известны ее расстройства, обусловленные врожденной цветослепотой. Клинически подобное нарушение проявляется, так называемой, никталопией, когда человек лучше видит в темноте или сумерках.

Темновая адаптация — это процесс приспособления зрительного анализатора к условиям пониженного освещения. Она проявляется изменением световой чувствительности после выключения света, действовавшего на глаз. Информации о темновой адаптации намного больше и она значительно полнее, чем о световой. Ведь начало исследованиям темновой адаптации положено еще в 1865 году немецким физиологом Г. Аубертом, который собственно и ввел термин «адаптация».

В настоящее время, о темновой адаптации известно, что максимума светочувствительности можно достичь в течение первого получаса и после 45-ти минут. То есть, когда исследуемый глаз продолжает оставаться в темноте, светочувствительность его глаз повышается. Причем степень светочувствительности нарастает скорее, в случае, если до этого глаз был к свету менее адаптирован. В процессе световой адаптации светочувствительность может повышаться в 8-10 тыс. раз или даже более. Исследование темновой адаптации необыкновенно важно при профессиональном отборе, а также проведении военной экспертизы.

Тесты для проверки светоощущения глаза

Изучение светоощущения (тесты)

Изучение световой чувствительности, как и всего процесса зрительной адаптации проводится с помощью приборов — адаптометров. Для медицинской экспертизы, сегодня применяется адаптометр Кравкова и Вишневского. Он же используется для предварительного определения сумеречного зрения. Продолжительность исследования не превышает 3-5 минут.

Основой механизма действия прибора, является понятие феномена Пуркинье, когда при сумеречном зрении происходит перемещение наибольшей яркости в направлении от красной области спектра к сине-фиолетовой. Феномен Пуркинье более понятен на таком примере: в сумерках, цветы васильки, вместо синих, кажутся светло-серыми, в то время, как красный мак — практически черным.

Сегодня, для исследования световой адаптации зрения, также широко применяются адаптометры модели АДТ. Они позволяют всесторонне изучить состояние сумеречного зрения, в самое короткое время обеспечивая получение результатов. Кроме того, они обеспечивают исследование процесса нарастания световой чувствительности при длительном пребывании человека в темноте.

Собственно, состояние темновой адаптации легко проверить и без специального адаптометра, если использовать таблицу Кравкова-Пуркинье. Для ее изготовления, кусок картона 20х20 см необходимо оклеить черной бумагой. Затем, по углам, отступив 3-4 см от края, наклеить четыре квадратика 3х3 см зеленой, голубой, красной и желтой бумаги. Данную таблицу предлагают оценить испытуемому в затемненной комнате с расстояния в 40 или 50 см от глаз.

В норме, квадраты вначале неразличимы. И только спустя 30-40 секунд начинает различаться контур желтого квадрата, после этого, голубого. При сниженном светоощущении, на месте квадрата желтого цвета появляется светлое пятно, а голубой квадрат остается невидимым.

Причины снижения световой чувствительности. Гемералопия

Световая чувствительность и световая адаптация человека, зависят от разных факторов. Известно, что до 20-30 лет, световая чувствительность постепенно нарастает, а к старости неуклонно снижается. Это объясняется возрастным ослаблением чувствительности нервных клеток в зрительных центрах. Световая чувствительность также способна ухудшаться при снижении барометрического давления из-за недостатка кислорода. Процесс адаптации может изменяться во время менструации или беременности, при длительном голодании, изменении окружающей температуры, психических переживаниях и пр.

Ухудшение темновой адаптации, принято называть гемералопией. Гемералопия бывает врожденной и приобретенной. Врожденная патология, не нашла объяснения до сих пор. В отдельных случаях, она имеет семейную, наследственную природу.

Приобретенная же гемералопия, как правило, является одним из симптомов некоторых заболеваний глаз: пигментной дистрофии, воспалительных поражений или отслойки сетчатки, атрофии и застойного диска зрительного нерва, высоких степеней близорукости, глаукомы и пр. Данные заболевания протекают с возникновением необратимых анатомических изменений и гемералопия лечению не подлежит. Но существует и функциональная приобретенная гемералопия, возникающая на фоне дефицита витаминов А, В2 и С. При устранении дефицита перечисленных витаминов подобная гемералопия полностью исчезает.

Где проверить глаза

Обратившись в Московскую Глазную Клинику, каждый пациент может быть уверен, что за результаты хирургического вмешательства будут ответственны высококвалифицированные рефракционные хирурги – одни из лучших российских специалистов в данной области. Уверенности в правильном выборе, безусловно, прибавит высокая репутация клиники и тысячи благодарных пациентов. Самое современное оборудование для диагностики и лечения заболеваний глаз, одни из лучших специалистов и индивидуальный подход к проблемам каждого пациента – гарантия высоких результатов лечения в Московской Глазной Клинике.

Уточнить стоимость той или иной процедуры, записаться на прием в «Московскую Глазную Клинику» Вы можете по телефону 8 (800) 777-38-81 (ежедневно с 9:00 до 21:00, бесплатно для мобильных и регионов РФ) или воспользовавшись формой онлайн-записи.

МГКЛ

Нарушение сумеречного зрения. Гемералопия

Многие интересуются: «Почему некоторые люди хорошо видят в темноте и плохо ориентируются в сумерках?». Это объясняется ослаблением или полным отсутствием способности глаз адаптироваться (приспосабли­ваться) к темноте. Такое расстройство светоощущения называется ночной слепотой , или гемералопией (от гре­ческих слов Ьетега — день, орз — зрение).

Обычно наши глаза хорошо адаптируются как к све­ту, так и к темноте. Это связано с разной чувствительно­стью световоспринимающих элементов сетчатки (внут­ренней оболочки) глаза — палочек и колбочек. С по­мощью колбочек человек видит днем, а палочки, обла­дающие высокой чувствительностью к свету, обеспечи­вают зрение при пониженном освещении, в сумерках.

Известно, например, что совы хорошо видят хорошо видят в темноте, ночью — у них в сетчатке одни палочки. У кур их очень мало, поэтому куры видят только Днем. Вот почему в народе гемералопию называют «куриной слепотой».

Подобное снижение световой чувствительности иногда наблюдается при глаукоме, высокой близору­кости, при заболеваниях печени, гипертонической болезни. Встречаются и врожденные нарушения в строении палочек и колбочек. Могут стать причиной гемералопии переутомление, злоупотребление и , длительная работа в условиях чрезмерной яркости или шума.

Однако чаще всего ночная слепота появляется из- за недостатка витаминов, особенно , в пи­щевом рационе. Поэтому людям с расстройством су­меречного зрения необходимо увеличить потребле­ние продуктов, содержащих витамин А . Им богаты молоко, яйца, сыр, сливочное масло. Полезны также овощи — морковь, щавель, шпинат, салат, зе­леный лук, ; ягоды — ежевика, рябина, черника, черная смородина, крыжовник, вишня; фрук­ты — абрикосы, апельсины, мандарины, персики. В овощах и фруктах содержится каротин (провитамин А), который в организме путем окислительного рас­щепления превращается в витамин А.

Как можно улучшить зрение в темноте? Этот вопрос способен в той или иной мере заинтересовать каждого. Одних — необходимостью добираться с работы в темное время суток, других — спецификой самой работы, требующей особого навыка.

Когда полностью гаснет свет, любой человек на некоторое время теряет способность ориентироваться, причем даже в собственной квартире. Но есть методики, пари помощи которых можно в разы улучшить свою способность видеть в темноте.

Как улучшить зрение в темноте? Для такой адаптации требуется время. Адаптация происходит за счет фоторецепторов сетчатки наших глаз, которые делятся на 2 типа: палочки и колбочки. Палочки отвечают за передачу в мозг черно-белого и различных градаций серого цвета, они ориентированы на чувствительность к свету низкой интенсивности в сумерках и темноте.

Колбочки дают возможность видеть мир в красках , их называют аппаратом дневного зрения. В сумеречное время, когда интенсивность светового потока активно снижается, колбочки прекращают свою работу и цвета становятся неразличимыми для наших глаз.

Так, если посмотреть на цветную бумагу, то в это время суток она покажется бесцветной, серой. Красные предметы будут казаться черными. А синие предметы покажутся светлыми. Это примеры сдвига Пуркинье, который объясняется изменением цветового восприятия в темноте за счет подключения к зрительной работе палочек.

Эти палочки способны обеспечить нас лишь тусклой и бесцветной картинкой. Поскольку колбочки работают только при достаточном уровне освещения, только днем мы видим цвета, а ночью, как говорится, все кошки серы.Чтобы понять, как улучшить зрение в темноте, нужно знать основы процесса перестройки ночного зрения или темновой адаптации.
Палочки не способны моментально работать на максимуме эффективности. Они содержат в своем составе основной пигмент – родопсин (зрительный пурпур), количество которого постепенно восстанавливается в темноте и полностью распадается при ярком свете.


Знания о том, как улучшить зрение в темноте и адаптировать его к ночному видению зависит не только от практических занятий, но и от академических познаний в строении глаза.

Поэтому при попадании в закрытое темное помещение с яркого света наши глаза практически не видят. Чем больше накопилось зрительного пигмента, тем лучше человек ориентируется в темноте.

Привыкание глаз происходит с момента погружения человека в темноту и на протяжении первых 15 минут сильно нарастает. Максимальная адаптация к темноте достигается примерно за 1 час.

Для повышения скорости темновой адаптации в ХХ веке Институтом психологии АПН РСФСР разрабатывались эффективные приемы, которые актуальны и по сей день.

№ п/п Как улучшить зрение в темноте Практические примеры
1. Дыхательные упражненияРезкие глубокие вдохи и выдохи, которые начинаются после полного выдоха;
2. Термическое действиеУмывание холодной водой, компрессы на затылок, обтирание лица;
3. Раздражители вкусаУпотребление сладкого, в том числе небольшого количества сахара, или кислого;
4. Мышечная активностьЛегкая физическая разминка;
5. Употребление витамина А.Ретинол ацетат в несколько раз выше дозы суточной потребности.

Применяя указанные методы улучшения зрительной чувствительности в темноте, период адаптации тренированного человека сокращается от 60 мин. до 5 мин. И для здоровых людей и тех, которые имеют расстройства зрения, приведенные советы по улучше

как это зависит от цвета глаз — Рамблер/новости

Увы, человек не может видеть в темноте так же, как кошка или сова, но некоторые предметы он все же различает, особенно если темнота не полная. Ночное зрение, как и дневное, у всех людей разное, и качество его зависит сразу от нескольких факторов.

Цвет глаз

Американские ученые провели ряд сложных экспериментов, в ходе которых выяснили, что ночное зрение тесно связано с цветом пигментированных клеток хроматофоров. У людей с голубыми или серыми глазами слой хроматофоров относительно тонкий и пигментирован очень слабо. Карие глаза имеют средний слой и умеренную пигментацию, а черные — толстый слой хроматофоров и интенсивную пигментацию. Эти пигментные слои расположены не только в радужке, но и по всей средней оболочке глаза и даже в глазном дне. Пигментный слой выполняет функцию щита и обуславливает специфические и индивидуальные реакции глаза на источник света, а значит в одинаковых условиях и при одинаковой освещённости радужка и сетчатка голубоглазого человека будут поглощать гораздо больше цвета, чем кареглазого. В ходе экспериментов, таким образом, было доказано, что люди со светлыми глазами способны лучше видеть в темноте, чем темноглазые. В качестве подтверждения этой версии можно привести мальчика из китайской провинции Дахуа. Нонг Юсуй родился с очень светлыми голубыми глазами, цвет которых нехарактерен не только для китайцев, но даже и для скандинавов. Голубоглазый ребенок был обследован в клинике, и оказалось, что он отлично видит в полной темноте. В ходе обследования ребенку предложили прочитать несколько текстов, не выходя из темной комнаты, и он отлично справился с заданием. Врачи считают, что причиной столь уникального зрения стало именно отсутствие защитного пигмента в сетчатке глаза. Мальчик имеет редкую врожденную патологию — лейкодермию, одним из проявлений которой как раз и является слабая пигментация.

Так что голубоглазым повезло — они могут видеть в темноте лучше, чем кареглазые.

Наличие/отсутствие проблем со зрением

Оказывается, даже небольшие отклонения в этой сфере ведут к тому, что человек начинает видеть в темноте гораздо хуже, чем при свете. Офтальмологи утверждают, что при физиологическом астигматизме, не требующем коррекции, способность к ночному видению сильно снижается. То же самое происходит при близорукости и дальнозоркости. Объясняется это просто — свет не попадает на сетчатку, которая не является идеально плоской, поскольку обволакивает заднюю поверхность глаза. При близорукости свет попадает не прямо на сетчатку, а где-то до нее, изображение становится размытым. При дальнозоркости, наоборот, свет падает за сетчатку. В обоих случаях, ее края оказываются не задействованными, и это существенно снижает способность видеть в темноте. Очки и линзы, кстати, могут только ухудшить ситуацию, поскольку часть и без того скудного света отражается от их поверхности, совсем не попадая в глаз. Кстати, способность видеть в темноте зависит не только от цвета глаз или проблем со зрением. На нее, как ни странно, влияет еще и половая принадлежность. Доказано, что женщины способны разглядеть в темноте больше мелких деталей, но в близком поле. Нередко дама за рулем ночью не может понять, по какой стороне дороги движется встречный автомобиль.

Мужчины же в темноте видят гораздо дальше, но поле их зрения значительно уже. Такое видение дает им возможность отлично ориентироваться на трассе в темное время суток.

Возможно, человек утратил способность видеть в темноте в ходе эволюции, когда исчезла необходимость добывать себе пропитание охотой, а ночное зрение могло спасти его от гибели в когтях хищников. Сегодня при необходимости передвижения в темноте мы с успехом пользуемся фонариками, а самые продвинутые — и вовсе приборами ночного видения, делающими ночь прозрачной.

Сообщение Способность видеть в темноте: как это зависит от цвета глаз появились сначала на Умная.

Видео дня. Дошутился: Урганта требуют наказать за глумление над Иисусом

Читайте также

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о