Nägemine on kanal, mille kaudu inimene saab ligikaudu 70% kogu teda ümbritseva maailma andmetest. Ja see on võimalik ainult sel põhjusel, et inimese nägemine on meie planeedi üks keerukamaid ja hämmastavamaid visuaalseid süsteeme. Kui nägemist poleks, elaksime suure tõenäosusega lihtsalt pimeduses.
Inimese silm on täiusliku ehitusega ja tagab nägemise mitte ainult värviliselt, vaid ka kolmemõõtmeliselt ja suurima teravusega. Sellel on võimalus koheselt muuta fookust erinevatel kaugustel, reguleerida sissetuleva valguse hulka, eristada tohutul hulgal värve ja veelgi rohkem toone, korrigeerida sfäärilisi ja kromaatilisi aberratsioone jne. Silma ajuga on seotud kuus võrkkesta taset, milles juba enne teabe ajju saatmist läbivad andmed kokkusurumise etapi.
Aga kuidas on meie nägemus paigutatud? Kuidas objektidelt peegelduvat värvi võimendades muuta see kujutiseks? Tõsiselt järele mõeldes võib järeldada, et inimese visuaalse süsteemi seade on selle loonud Looduse poolt peensusteni “läbi mõeldud”. Kui eelistate uskuda, et Looja või mõni kõrgem jõud vastutab inimese loomise eest, võite selle teene neile omistada. Kuid ärme mõista, vaid jätkame vestlust nägemisseadme üle.
Tohutu hulk detaile
Silma ehitust ja selle füsioloogiat võib kahtlemata nimetada tõeliselt ideaalseks. Mõelge ise: mõlemad silmad on kolju luustes pesades, mis kaitsevad neid igasuguste kahjustuste eest, kuid need ulatuvad neist välja just selleks, et oleks võimalikult lai horisontaalvaade.
Silmade vahekaugus annab ruumilise sügavuse. Ja silmamunadel endil, nagu kindlalt teada, on sfääriline kuju, mille tõttu nad saavad pöörlema neljas suunas: vasakule, paremale, üles ja alla. Kuid igaüks meist võtab seda kõike iseenesestmõistetavana – vähesed inimesed mõtlevad, mis juhtuks, kui meie silmad oleksid kandilised või kolmnurksed või nende liikumine oleks kaootiline – see muudaks nägemise piiratuks, kaootiliseks ja ebaefektiivseks.
Seega on silma struktuur äärmiselt keeruline, kuid just see võimaldab umbes neljakümnel selle erineval komponendil töötada. Ja isegi kui nendest elementidest poleks isegi ühtki, lakkaks nägemisprotsess toimumast nii, nagu see peaks toimuma.
Et näha, kui keeruline silm on, soovitame teil pöörata tähelepanu allolevale joonisele.
Räägime sellest, kuidas visuaalse taju protsessi praktikas rakendatakse, millised visuaalse süsteemi elemendid on sellega seotud ja mille eest igaüks neist vastutab.
Valguse läbiminek
Kui valgus läheneb silmale, põrkuvad valguskiired sarvkestaga (muidu tuntud kui sarvkesta). Sarvkesta läbipaistvus võimaldab valgusel läbi selle silma sisepinnale pääseda. Läbipaistvus, muide, on sarvkesta kõige olulisem omadus ja see jääb läbipaistvaks tänu sellele, et selles sisalduv spetsiaalne valk pärsib veresoonte arengut - protsessi, mis toimub peaaegu kõigis inimkeha kudedes. Juhul, kui sarvkest ei olnud läbipaistev, ei omaks muud visuaalse süsteemi komponendid tähtsust.
Muuhulgas takistab sarvkest mustuse, tolmu ja igasuguste keemiliste elementide sattumist silma sisemistesse õõnsustesse. Ja sarvkesta kõverus võimaldab sellel valgust murda ja aidata läätsel suunata valguskiiri võrkkestale.
Pärast seda, kui valgus on läbinud sarvkesta, läbib see iirise keskel asuva väikese augu. Iiris on ümmargune diafragma, mis asub läätse ees vahetult sarvkesta taga. Iiris on ka element, mis annab silmadele värvi ja värvus sõltub iirises domineerivast pigmendist. Iirise keskne auk on meile kõigile tuttav pupill. Selle augu suurust saab muuta, et kontrollida silma siseneva valguse hulka.
Pupilli suurus muutub vahetult koos vikerkestaga ja see on tingitud tema ainulaadsest struktuurist, kuna see koosneb kahest erinevat tüüpi lihaskoest (isegi siin on lihaseid!). Esimene lihas on ümmargune surve - see paikneb iirises ringikujuliselt. Kui valgus on ere, siis see tõmbub kokku, mille tulemusena tõmbub pupill kokku, justkui lihase poolt sissepoole tõmmates. Teine lihas on laienemas – see paikneb radiaalselt, st. piki vikerkesta raadiust, mida saab võrrelda ratta kodaratega. Pimedas valguses tõmbub see teine lihas kokku ja iiris avab pupilli.
Paljud inimesed kogevad endiselt mõningaid raskusi, kui nad püüavad selgitada, kuidas moodustuvad ülalnimetatud inimese visuaalse süsteemi elemendid, sest mis tahes muul vahevormil, s.o. mis tahes evolutsioonifaasis nad lihtsalt ei saanud töötada, kuid inimene näeb oma eksistentsi algusest peale. Müsteerium…
Keskendumine
Ülaltoodud etappidest mööda minnes hakkab valgus läbi iirise taga oleva läätse. Objektiiv on kumera pikliku kuuli kujuga optiline element. Objektiiv on täiesti sile ja läbipaistev, selles puuduvad veresooned ja see asub elastses kotis.
Läätse läbides valgus murdub, misjärel see keskendub võrkkesta süvendile - kõige tundlikumale kohale, mis sisaldab maksimaalset arvu fotoretseptoreid.
Oluline on märkida, et ainulaadne struktuur ja koostis tagab sarvkesta ja läätse suure murdumisvõime, mis tagab lühikese fookuskauguse. Ja kui hämmastav on, et nii keeruline süsteem mahub vaid ühte silmamuna (mõelge vaid, milline võiks välja näha inimene, kui objektidelt tulevate valguskiirte fokuseerimiseks oleks vaja näiteks meetrit!).
Mitte vähem huvitav on asjaolu, et nende kahe elemendi (sarvkesta ja läätse) kombineeritud murdumisjõud on silmamunaga suurepärases proportsioonis ja seda võib julgelt nimetada järjekordseks tõendiks, et visuaalne süsteem on loodud lihtsalt ületamatu, sest. keskendumisprotsess on liiga keeruline, et rääkida kui millestki, mis toimus ainult astmeliste mutatsioonide – evolutsiooniliste etappide – kaudu.
Kui me räägime silma lähedal asuvatest objektidest (reeglina loetakse kaugust alla 6 meetri), siis siin on see siiski kurioossem, sest sellises olukorras on valguskiirte murdumine veelgi tugevam. Selle tagab läätse kumeruse suurenemine. Lääts on ühendatud tsiliaarsete ribade abil ripslihasega, mis kokkutõmbudes võimaldab läätsel omandada kumera kuju, suurendades seeläbi selle murdumisvõimet.
Ja siin on võimatu rääkimata läätse kõige keerulisemast struktuurist: see koosneb paljudest niitidest, mis koosnevad üksteisega ühendatud rakkudest ja õhukesed ribad ühendavad seda tsiliaarse kehaga. Fokuseerimine toimub aju kontrolli all ülikiiresti ja täis "automaati" peal – sellist protsessi teadlikult läbi viia on inimesel võimatu.
Sõna "film" tähendus
Fokuseerimise tulemuseks on kujutise teravustamine võrkkestale, mis on mitmekihiline valgustundlik kude, mis katab silmamuna tagumist osa. Võrkkestas on ligikaudu 137 000 000 fotoretseptorit (võrdluseks võib tuua tänapäevased digikaamerad, milles selliseid sensoorseid elemente ei ole rohkem kui 10 000 000). Selline tohutu hulk fotoretseptoreid on tingitud asjaolust, et need asuvad äärmiselt tihedalt - umbes 400 000 1 mm² kohta.
Ei oleks üleliigne siinkohal tsiteerida mikrobioloog Alan L. Gilleni sõnu, kes räägib oma raamatus "Body by Design" võrkkestast kui insenerdisaini meistriteosest. Ta usub, et võrkkest on silma kõige hämmastavam element, mis on võrreldav fotofilmiga. Valgustundlik võrkkest, mis asub silmamuna tagaküljel, on palju õhem kui tsellofaan (selle paksus ei ületa 0,2 mm) ja palju tundlikum kui mis tahes tehisfotofilm. Selle ainulaadse kihi rakud on võimelised töötlema kuni 10 miljardit footoni, samas kui kõige tundlikum kaamera suudab neist vaid paar tuhat. Kuid veelgi hämmastavam on see, et inimsilm suudab isegi pimedas tabada paar footonit.
Kokku koosneb võrkkest 10 kihist fotoretseptori rakke, millest 6 kihti on valgustundlike rakkude kihid. 2 tüüpi fotoretseptoritel on eriline kuju, mistõttu neid nimetatakse koonusteks ja vardadeks. Vardad on äärmiselt valgustundlikud ja tagavad silmale mustvalge taju ja öise nägemise. Käbid omakorda ei ole nii valgusele vastuvõtlikud, kuid suudavad eristada värve - koonuste optimaalne töö on märgitud päeval.
Tänu fotoretseptorite tööle muudetakse valguskiired elektriliste impulsside kompleksideks ja saadetakse uskumatult suure kiirusega ajju ning need impulsid ise ületavad sekundi murdosa jooksul üle miljoni närvikiu.
Fotoretseptori rakkude side võrkkestas on väga keeruline. Koonused ja vardad ei ole ajuga otseselt seotud. Pärast signaali vastuvõtmist suunavad nad selle ümber bipolaarsetesse rakkudesse ja enda poolt juba töödeldud signaalid ümber ganglionrakkudesse, enam kui miljonisse aksonisse (neuriitidesse, mille kaudu edastatakse närviimpulsse), mis moodustavad ühe nägemisnärvi, mille kaudu edastatakse andmeid. siseneb ajju.
Kaks interneuronikihti aitavad enne visuaalsete andmete ajju saatmist kaasa selle teabe paralleelsele töötlemisele kuue silma võrkkesta tajumistasandi kaudu. See on vajalik piltide võimalikult kiireks äratundmiseks.
aju tajumine
Pärast töödeldud visuaalse teabe ajju sisenemist hakkab see seda sorteerima, töötlema ja analüüsima ning moodustab ka üksikandmetest tervikliku pildi. Muidugi on inimaju toimimise kohta veel palju teadmata, kuid hämmastuseks piisab isegi sellest, mida teadusmaailm tänapäeval pakkuda suudab.
Kahe silma abil moodustub kaks "pilti" maailmast, mis inimest ümbritseb – üks kummalegi võrkkestale. Mõlemad "pildid" edastatakse ajju ja tegelikkuses näeb inimene kahte pilti korraga. Aga kuidas?
Ja siin on asi: ühe silma võrkkesta punkt ühtib täpselt teise silma võrkkesta punktiga ja see tähendab, et mõlemat ajju jõudvat kujutist saab üksteise peale asetada ja ühendada üheks kujutiseks. Iga silma fotoretseptorite poolt vastuvõetud teave koondub aju visuaalsesse ajukooresse, kus ilmub üks pilt.
Tänu sellele, et kahel silmal võib olla erinev projektsioon, võib täheldada mõningaid ebakõlasid, kuid aju võrdleb ja ühendab pilte nii, et inimene ei tunne ebakõlasid. Vähe sellest, neid ebakõlasid saab kasutada ruumilise sügavuse tunnetamiseks.
Teatavasti on valguse murdumise tõttu ajju sisenevad visuaalsed kujutised esialgu väga väikesed ja tagurpidi, kuid “väljundis” saame pildi, mida oleme harjunud nägema.
Lisaks jagab võrkkestas kujutise aju kaheks vertikaalselt - läbi joone, mis läbib võrkkesta lohku. Mõlema silmaga tehtud piltide vasakpoolsed osad suunatakse ümber ja parempoolsed osad suunatakse vasakule. Seega saab iga vaatava inimese poolkera andmeid ainult ühest osast sellest, mida ta näeb. Ja jälle - "väljundis" saame kindla pildi ilma ühenduse jälgi.
Kujutiste eraldamine ja äärmiselt keerulised optilised rajad muudavad selle nii, et aju näeb igat silma kasutades igas poolkeras eraldi. See võimaldab kiirendada sissetuleva teabe voo töötlemist ja tagab ka ühe silmaga nägemise, kui äkki inimene mingil põhjusel teise silmaga ei näe.
Võib järeldada, et aju eemaldab visuaalse teabe töötlemise protsessis "pimedad" kohad, silmade mikroliigutuste, pilgutamise, vaatenurga jms põhjustatud moonutused, pakkudes oma omanikule adekvaatset terviklikku pilti täheldatud.
Teine oluline visuaalse süsteemi element on. Selle probleemi tähtsust on võimatu alahinnata, sest. et sihikut üldse õigesti kasutada, peame suutma silmi pöörata, tõsta, langetada, ühesõnaga silmi liigutada.
Kokku saab eristada 6 välist lihast, mis ühenduvad silmamuna välispinnaga. Need lihased hõlmavad 4 sirget (alumine, ülemine, külgmine ja keskmine) ja 2 kaldus (alumine ja ülemine).
Sel hetkel, kui mõni lihastest kokku tõmbub, lõdvestub selle vastas olev lihas – see tagab silmade sujuva liikumise (muidu oleksid kõik silmaliigutused tõmblevad).
Kahe silma pööramisel muutub automaatselt kõigi 12 lihase liikumine (iga silma kohta 6 lihast). Ja on tähelepanuväärne, et see protsess on pidev ja väga hästi koordineeritud.
Kuulsa silmaarsti Peter Jeni sõnul on kõigi 12 silmalihase närvide kaudu kesknärvisüsteemiga organite ja kudede ühendamise kontroll ja koordineerimine (seda nimetatakse innervatsiooniks) üks keerulisemaid ajus toimuvaid protsesse. Kui lisada sellele pilgu ümbersuunamise täpsus, liigutuste sujuvus ja ühtlus, silma pöörlemiskiirus (ja see on kokku kuni 700 ° sekundis) ja kõik see kokku liita, saame liikuva silma. mis on jõudluse mõttes lausa fenomenaalne.süsteem. Ja asjaolu, et inimesel on kaks silma, teeb asja veelgi keerulisemaks – silmade sünkroonse liikumisega on vaja samasugust lihaste innervatsiooni.
Lihased, mis pööravad silmi, erinevad luustiku lihastest, kuna need need koosnevad paljudest erinevatest kiududest ja neid juhib veelgi suurem hulk neuroneid, muidu muutuks liigutuste täpsus võimatuks. Neid lihaseid võib nimetada ka ainulaadseteks, kuna nad suudavad kiiresti kokku tõmbuda ja praktiliselt ei väsi.
Arvestades, et silm on inimkeha üks tähtsamaid organeid, vajab see pidevat hoolt. Just selleks on ette nähtud “integreeritud puhastussüsteem”, mis koosneb kulmudest, silmalaugudest, ripsmetest ja pisaranäärmetest, kui seda nii võib nimetada.
Pisaranäärmete abil tekib regulaarselt kleepuv vedelik, mis liigub aeglaselt mööda silmamuna välispinda alla. See vedelik uhub sarvkestalt ära mitmesuguse prahi (tolmu jne), misjärel see siseneb sisemisse pisarakanalisse ja voolab seejärel ninakanalist alla, väljutades kehast.
Pisarad sisaldavad väga tugevat antibakteriaalset ainet, mis hävitab viirused ja bakterid. Silmalaugud täidavad klaasipuhastusvahendite funktsiooni – need puhastavad ja niisutavad silmi tahtmatu pilgutamise tõttu 10-15 sekundilise intervalliga. Koos silmalaugudega toimivad ka ripsmed, vältides igasuguse prahi, mustuse, mikroobide jms sattumist silma.
Kui silmalaud ei täidaks oma funktsiooni, kuivaksid inimese silmad järk-järgult ja kattusid armidega. Kui pisarajuha poleks, oleks silmad pidevalt pisaravedelikuga üle ujutatud. Kui inimene ei pilguta, satuks puru silma ja ta võib isegi pimedaks jääda. Kogu "puhastussüsteem" peab hõlmama eranditult kõigi elementide tööd, vastasel juhul lakkaks see lihtsalt toimimast.
Silmad kui seisundi indikaator
Inimese silmad on teiste inimeste ja ümbritseva maailmaga suhtlemise käigus võimelised edastama palju teavet. Silmad võivad kiirgada armastust, põleda vihast, peegeldada rõõmu, hirmu või ärevust või väsimust. Silmad näitavad, kuhu inimene vaatab, kas teda huvitab miski või mitte.
Näiteks kui inimesed kellegagi vesteldes silmi pööritavad, võib seda tõlgendada hoopis teistmoodi kui tavalist ülespoole suunatud pilku. Laste suured silmad tekitavad teistes rõõmu ja hellust. Ja õpilaste seisund peegeldab teadvuse seisundit, milles inimene antud ajahetkel on. Silmad on elu ja surma näitaja, kui rääkida globaalses mõttes. Võib-olla sel põhjusel nimetatakse neid hinge "peegliks".
Järelduse asemel
Selles õppetükis uurisime inimese visuaalse süsteemi struktuuri. Loomulikult jäi meil palju detaile kahe silma vahele (see teema ise on väga mahukas ja ühe õppetunni raamidesse mahutamine on problemaatiline), kuid sellegipoolest püüdsime materjali edasi anda nii, et teil oleks selge ettekujutus, KUIDAS inimene näeb.
Ei saanud märkamata jätta, et nii silma keerukus kui ka võimalused võimaldavad sellel organil mitmekordselt ületada ka kõige kaasaegsemad tehnoloogiad ja teaduse arengud. Silm näitab selgelt inseneritöö keerukust paljudes nüanssides.
Aga nägemise struktuuri tundmine on muidugi hea ja kasulik, kuid kõige tähtsam on teada, kuidas nägemist taastada. Fakt on see, et inimese elustiil, tingimused, milles ta elab, ja mõned muud tegurid (stress, geneetika, halvad harjumused, haigused ja palju muud) - kõik see aitab sageli kaasa asjaolule, et aastate jooksul võib nägemine halveneda, t.e. visuaalne süsteem hakkab ebaõnnestuma.
Kuid nägemise halvenemine ei ole enamikul juhtudel pöördumatu protsess - teatud tehnikaid teades saab seda protsessi tagasi pöörata ja muuta nägemise kui mitte samasuguseks nagu beebil (kuigi see on mõnikord võimalik), siis sama hästi iga inimese jaoks võimalikult palju. Seetõttu on meie nägemise arendamise kursuse järgmine tund pühendatud nägemise taastamise meetoditele.
Vaata juure poole!
Pange oma teadmised proovile
Kui soovite oma teadmisi selle tunni teemal proovile panna, võite sooritada lühikese testi, mis koosneb mitmest küsimusest. Iga küsimuse puhul saab õige olla ainult 1 variant. Pärast ühe valiku valimist liigub süsteem automaatselt järgmise küsimuse juurde. Saadud punkte mõjutavad sinu vastuste õigsus ja läbimiseks kulunud aeg. Pange tähele, et küsimused on iga kord erinevad ja valikuid segatakse.
Objektiiv ja klaaskeha. Nende kombinatsiooni nimetatakse dioptriaparaadiks. Tavalistes tingimustes murduvad (murduvad) valguskiired visuaalsest sihtmärgist sarvkesta ja läätse poolt, nii et kiired on fokuseeritud võrkkestale. Sarvkesta (silma peamine murdumiselement) murdumisvõime on 43 dioptrit. Objektiivi kumerus võib varieeruda ja selle murdumisvõime on 13–26 dioptrit. Tänu sellele tagab lääts silmamuna kohandumise objektidele, mis on lähedal või kaugel. Kui näiteks kauge objekti valguskiired sisenevad normaalsesse silma (lõdvestunud tsiliaarlihasega), ilmub sihtmärk fookuses võrkkestale. Kui silm on suunatud lähedalasuvale objektile, keskenduvad nad võrkkesta taha (st sellel olev pilt on hägune), kuni toimub akommodatsioon. Tsiliaarlihas tõmbub kokku, lõdvendades vöökiudude pinget; läätse kumerus suureneb ja selle tulemusena on pilt fokuseeritud võrkkestale.
Sarvkest ja lääts koos moodustavad kumera läätse. Objekti valguskiired läbivad läätse sõlmpunkti ja moodustavad võrkkestale ümberpööratud kujutise, nagu kaameras. Võrkkesta võib võrrelda fotofilmiga, sest mõlemad pildistavad visuaalseid pilte. Võrkkesta on aga palju keerulisem. See töötleb pidevat kujutiste jada ning saadab ajju ka sõnumeid visuaalsete objektide liikumise, ohumärkide, perioodiliste valguse ja pimeduse muutuste ning muude väliskeskkonna visuaalsete andmete kohta.
Kuigi inimsilma optiline telg läbib läätse sõlmpunkti ja võrkkesta punkti fovea ja nägemisnärvi pea vahel (joon. 35.2), orienteerib okulomotoorne süsteem silmamuna objekti asukohale, nn. fikseerimispunkt. Sellest punktist läbib valguskiir sõlmpunkti ja keskendub foveasse; seega kulgeb see piki visuaalset telge. Ülejäänud objektilt tulevad kiired fokusseeritakse fovea ümber asuvasse võrkkesta piirkonda (joonis 35.5).
Kiirte teravustamine võrkkestale ei sõltu ainult läätsest, vaid ka vikerkest. Iiris toimib kaamera diafragmana ja reguleerib mitte ainult silma siseneva valguse hulka, vaid, mis veelgi olulisem, nägemisvälja sügavust ja läätse sfäärilist aberratsiooni. Pupilli läbimõõdu vähenemisega suureneb nägemisvälja sügavus ja valguskiired suunatakse läbi pupilli keskosa, kus sfääriline aberratsioon on minimaalne. Pupilli läbimõõdu muutused toimuvad automaatselt (s.o refleksiivselt), kui silma kohandatakse (kohandatakse) lähedaste objektide vaatamiseks. Seetõttu parandab pildikvaliteeti lugemise või muude silmadega seotud tegevuste ajal, mis on seotud väikeste objektide eristamisega, silma optiline süsteem.
Pildikvaliteeti mõjutab veel üks tegur – valguse hajumine. Seda minimeeritakse, piirates valguskiirt, samuti selle neeldumist koroidi pigmendi ja võrkkesta pigmendikihi poolt. Selles suhtes meenutab silm taas kaamerat. Ka seal välditakse valguse hajumist, piirates kiirte kiiret ja neelates seda kambri sisepinda katva musta värviga.
Kujutise teravustamine on häiritud, kui pupilli suurus ei ühti dioptriaparaadi murdumisvõimega. Müoopia (lühinägelikkuse) korral fokusseeritakse kaugete objektide kujutised võrkkesta ette, mitte ei ulatu selleni (joonis 35.6). Defekt parandatakse nõgusate läätsedega. Ja vastupidi, hüpermetroopia (kaugnägelikkus) korral fokusseeritakse kaugete objektide kujutised võrkkesta taha. Probleemi lahendamiseks on vaja kumerläätsi (joonis 35.6). Tõsi, pilti saab akommodatsiooni tõttu ajutiselt teravustada, kuid ripslihased väsivad ja silmad väsivad. Astigmatismiga tekib asümmeetria sarvkesta või läätse (ja mõnikord ka võrkkesta) pindade kõverusraadiuste vahel erinevates tasapindades. Korrigeerimiseks kasutatakse spetsiaalselt valitud kõverusraadiusega läätsi.
Läätse elastsus väheneb järk-järgult koos vanusega. Vähendab tema majutuse efektiivsust lähedal asuvate objektide vaatamisel (presbioopia). Noores eas võib läätse murdumisvõime varieeruda laias vahemikus, kuni 14 dioptrini. 40. eluaastaks väheneb see vahemik poole võrra ja 50 aasta pärast - kuni 2 dioptrit ja alla selle. Presbüoopiat korrigeeritakse kumerläätsedega.
Inimsilm on märkimisväärne evolutsiooniline saavutus ja suurepärane optiline instrument. Silma tundlikkuslävi on valguse kvantomaduste, eelkõige valguse difraktsiooni tõttu teoreetilise piiri lähedal. Silma tajutav intensiivsuse vahemik on selline, et fookus võib kiiresti liikuda väga lühikesest kaugusest lõpmatuseni.
Silm on läätsesüsteem, mis moodustab valgustundlikule pinnale ümberpööratud reaalse kujutise. Silmmuna on ligikaudu sfääriline läbimõõduga umbes 2,3 cm. Selle väliskest on peaaegu kiuline läbipaistmatu kiht, mida nimetatakse kõvakesta. Valgus siseneb silma läbi sarvkesta, mis on läbipaistev membraan silmamuna välispinnal. Sarvkesta keskel on värviline rõngas - iiris (iiris) co õpilane keskel. Need toimivad nagu diafragma, reguleerides silma siseneva valguse hulka.
objektiiv on kiulisest läbipaistvast materjalist koosnev lääts. Selle kuju ja seega ka fookuskaugust saab muuta tsiliaarsed lihased silmamuna. Sarvkesta ja läätse vaheline ruum on täidetud vesivedelikuga ja seda nimetatakse esikaamera. Objektiivi taga on läbipaistev tarretisesarnane aine nn klaaskeha.
Silma sisepind on kaetud võrkkesta, mis sisaldab arvukalt närvirakke - nägemisretseptoreid: pulgad ja koonused, mis reageerivad visuaalsetele stiimulitele biopotentsiaale tekitades. Võrkkesta kõige tundlikum piirkond on kollane laik, mis sisaldab kõige rohkem visuaalseid retseptoreid. Võrkkesta keskosas on ainult tihedalt pakitud käbid. Silm pöörleb uuritava objekti vaatamiseks.
Riis. üks. inimese silm
Refraktsioon silmas
Silm on tavalise fotokaamera optiline vaste. Sellel on läätsesüsteem, avasüsteem (pupill) ja võrkkest, millele kujutis on fikseeritud.
Silma läätsesüsteem moodustub neljast murdumisainest: sarvkest, veekamber, lääts, klaaskeha. Nende murdumisnäitajad ei erine oluliselt. Sarvkesta puhul on need 1,38, veekambri puhul 1,33, läätse puhul 1,40 ja klaaskeha puhul 1,34 (joonis 2).
Riis. 2. Silm kui murdumiskeskkonna süsteem (numbrid on murdumisnäitajad)
Nendel neljal murdumispinnal murdub valgus: 1) õhu ja sarvkesta esipinna vahel; 2) sarvkesta tagumise pinna ja veekambri vahele; 3) veekambri ja läätse esipinna vahele; 4) läätse tagumise pinna ja klaaskeha vahel.
Kõige tugevam murdumine toimub sarvkesta esipinnal. Sarvkesta kõverusraadius on väike ja sarvkesta murdumisnäitaja erineb õhu omast kõige rohkem.
Läätse murdumisvõime on väiksem kui sarvkesta oma. See moodustab umbes kolmandiku silmaläätsesüsteemide kogu murdumisvõimest. Selle erinevuse põhjuseks on see, et läätse ümbritsevatel vedelikel on murdumisnäitajad, mis ei erine oluliselt läätse murdumisnäitajast. Kui lääts eemaldatakse silmast, ümbritsetuna õhuga, on selle murdumisnäitaja peaaegu kuus korda suurem kui silmal.
Objektiiv täidab väga olulist funktsiooni. Selle kumerus võib muutuda, mis tagab täpse teravustamise objektidele, mis asuvad silmast erineval kaugusel.
Vähendatud silm
Vähendatud silm on tegeliku silma lihtsustatud mudel. See kujutab skemaatiliselt normaalse inimsilma optilist süsteemi. Vähendatud silma esindab üks lääts (üks murdumiskeskkond). Redutseeritud silmas summeeritakse kõik pärissilma murdumispinnad algebraliselt, moodustades ühtse murdumispinna.
Vähendatud silm võimaldab teha lihtsaid arvutusi. Meediumi kogu murdumisvõime on peaaegu 59 dioptrit, kui objektiiv on paigutatud kaugete objektide nägemiseks. Vähendatud silma keskpunkt asub võrkkesta ees 17 millimeetrit. Objekti mis tahes punktist tulev kiir jõuab redutseeritud silma ja läbib keskpunkti ilma murdumiseta. Nii nagu klaaslääts moodustab kujutise paberile, moodustab silma läätsesüsteem kujutise võrkkestale. See on objekti vähendatud, tõeline, ümberpööratud kujutis. Aju kujundab objekti tajumise sirges asendis ja reaalses suuruses.
Majutus
Objekti selgeks nägemiseks on vajalik, et pärast kiirte murdumist tekiks võrkkestale kujutis. Silma murdumisvõime muutmist, et fokusseerida lähedal ja kaugel asuvaid objekte, nimetatakse majutus.
Nimetatakse kaugeimat punkti, millele silm keskendub kauge punkt nägemused – lõpmatus. Sel juhul on silma sisenevad paralleelsed kiired suunatud võrkkestale.
Objekti nähakse detailselt, kui see asetatakse silmale võimalikult lähedale. Minimaalne selge nägemiskaugus on umbes 7 cm normaalse nägemisega. Sel juhul on majutusaparaat kõige pingelisemas olekus.
Punkt, mis asub 25 kaugusel cm, kutsutakse punkt parim nägemus, kuna sel juhul on kõik vaadeldava objekti detailid eristatavad ilma akommodatsiooniaparaadi maksimaalse pingeta, mille tulemusena ei pruugi silm pikka aega väsida.
Kui silm on fokusseeritud lähedal asuvale objektile, peab see reguleerima oma fookuskaugust ja suurendama murdumisvõimet. See protsess toimub läätse kuju muutmisega. Objekti silmale lähemale toomisel muutub läätse kuju mõõdukalt kumerast läätsest kumerläätseks.
Objektiivi moodustab kiuline tarretiselaadne aine. Seda ümbritseb tugev painduv kapsel ja sellel on spetsiaalsed sidemed, mis kulgevad läätse servast silmamuna välispinnani. Need sidemed on pidevalt pinges. Objektiivi kuju muutub tsiliaarne lihas. Selle lihase kokkutõmbumine vähendab läätsekapsli pinget, see muutub kumeramaks ja omandab tänu kapsli loomulikule elastsusele sfäärilise kuju. Ja vastupidi, kui tsiliaarne lihas on täielikult lõdvestunud, on läätse murdumisvõime kõige nõrgem. Teisest küljest, kui tsiliaarlihas on kõige kokkutõmbunud olekus, muutub läätse murdumisvõime suurimaks. Seda protsessi kontrollib kesknärvisüsteem.
Riis. 3. Majutus normaalses silmas
Presbüoopia
Läätse murdumisvõime võib lastel tõusta 20 dioptrilt 34 dioptrini. Keskmine majutus on 14 dioptrit. Selle tulemusena on silma kogu murdumisvõime peaaegu 59 dioptrit, kui silm on kohandatud kauguse nägemiseks, ja 73 dioptrit maksimaalsel akommodatsioonil.
Inimese vananedes muutub lääts paksemaks ja vähem elastseks. Seetõttu väheneb läätse kuju muutmise võime vanuse kasvades. Akommodatsiooni võimsus väheneb lapse 14 dioptrilt alla 2 dioptrini vanuses 45–50 ja muutub 0-ks 70-aastaselt. Seetõttu objektiiv peaaegu ei mahu. Seda majutushäiret nimetatakse seniilne kaugnägelikkus. Silmad on alati keskendunud püsivale kaugusele. Nad ei suuda näha nii lähedale kui ka kaugele. Seetõttu peab eakas inimene erinevatele kaugustele selgelt nägemiseks kandma bifokaalseid vahendeid, mille ülemine segment on fokuseeritud kauguse nägemiseks ja alumine segment lähedale nägemiseks.
murdumisvead
emmetroopia . Arvatakse, et silm on normaalne (emmetroopne), kui paralleelsed valguskiired kaugetelt objektidelt fokusseeritakse võrkkestasse koos tsiliaarse lihase täieliku lõdvestusega. Selline silm näeb selgelt kaugeid objekte, kui tsiliaarne lihas on lõdvestunud, see tähendab ilma majutuseta. Lähikauguste objektide teravustamisel tõmbub tsiliaarlihas silmas kokku, pakkudes sobival määral akommodatsiooni.
Riis. neli. Paralleelsete valguskiirte murdumine inimsilmas.
Hüpermetroopia (hüperoopia).
Hüpermetroopia on tuntud ka kui kaugnägelikkus. See on tingitud kas silmamuna väiksusest või silma läätsesüsteemi nõrgast murdumisvõimest. Sellistes tingimustes ei murra silma läätsesüsteem paralleelseid valguskiiri piisavalt, et viia fookus (vastavalt kujutis) võrkkestale. Selle anomaalia ületamiseks peab tsiliaarlihas kokku tõmbuma, suurendades silma murdumisvõimet. Seetõttu suudab kaugelenägev inimene akommodatsioonimehhanismi kasutades fokuseerida võrkkestale kaugeid objekte. Lähemate objektide nägemiseks ei piisa majutusvõimest.
Väikese majutusvaru korral ei suuda kaugelenägev inimene sageli silma piisavalt mahutada, et fokusseerida mitte ainult lähedal, vaid ka kaugemal asuvatele objektidele.
Kaugnägelikkuse korrigeerimiseks on vaja suurendada silma murdumisvõimet. Selleks kasutatakse kumerläätsi, mis lisavad silma optilise süsteemi võimsusele murdumisjõudu.
Lühinägelikkus
. Müoopia (või lühinägelikkuse) korral fokusseeritakse paralleelsed valguskiired kaugetelt objektidelt võrkkesta ette, hoolimata sellest, et ripslihas on täielikult lõdvestunud. See juhtub liiga pika silmamuna ja ka silma optilise süsteemi liiga suure murdumisvõime tõttu.
Puudub mehhanism, mille abil silm saaks vähendada oma läätse murdumisvõimet vähem, kui on võimalik ripslihase täieliku lõdvestusega. Kohanemisprotsess viib nägemise halvenemiseni. Järelikult ei saa müoopiaga inimene fokuseerida kaugeid objekte võrkkestale. Pilti saab teravustada ainult siis, kui objekt on silmale piisavalt lähedal. Seetõttu on lühinägelikul inimesel selge nägemise kauge punkt piiratud.
On teada, et nõgusläätse läbivad kiired murduvad. Kui silma murdumisvõime on liiga kõrge, nagu lühinägelikkuse korral, võib selle mõnikord tühistada nõguslääts. Lasertehnikat kasutades on võimalik korrigeerida ka liigset sarvkesta punni.
Astigmatism . Astigmaatilise silma korral ei ole sarvkesta murdumispind sfääriline, vaid ellipsoidne. Selle põhjuseks on sarvkesta liiga suur kõverus ühes selle tasapinnas. Selle tulemusena ei murdu ühel tasapinnal sarvkesta läbivad valguskiired nii palju kui seda teises tasapinnas läbivad kiired. Need ei satu fookusesse. Astigmatismi ei saa akommodatsiooni abil silm kompenseerida, küll aga saab seda silindrilise läätsega korrigeerida, mis parandab vea ühes tasapinnas.
Optiliste anomaaliate korrigeerimine kontaktläätsedega
Viimasel ajal on erinevate nägemisanomaaliate korrigeerimiseks hakatud kasutama plastikust kontaktläätsi. Need asetatakse vastu sarvkesta esipinda ja kinnitatakse õhukese pisarakihiga, mis täidab kontaktläätse ja sarvkesta vahelise ruumi. Jäigad kontaktläätsed on valmistatud kõvast plastikust. Nende suurused on 1 mm paksuses ja 1 cm läbimõõduga. Samuti on pehmed kontaktläätsed.
Kontaktläätsed asendavad sarvkesta kui silma väliskülje ja peaaegu täielikult tühistavad selle osa silma murdumisvõimest, mis tavaliselt esineb sarvkesta esipinnal. Kontaktläätsede kasutamisel ei mängi sarvkesta eesmine pind silma murdumises olulist rolli. Peamine roll hakkab mängima kontaktläätse esipinda. See on eriti oluline ebanormaalselt moodustunud sarvkestaga inimestel.
Kontaktläätsede teine omadus on see, et kuna need pöörlevad koos silmaga, pakuvad nad laiemat selget nägemisala kui tavalised prillid. Need on ka artistide, sportlaste jms kasutajasõbralikumad.
Nägemisteravus
Inimsilma võime peeneid detaile selgelt näha on piiratud. Tavaline silm suudab eristada erinevaid punktvalgusallikaid, mis asuvad 25 kaaresekundi kaugusel. See tähendab, et kui valguskiired kahest eraldi punktist sisenevad silma nendevahelise nurga all, mis on suurem kui 25 sekundit, nähakse neid kahe punktina. Väiksema nurkeraldusega talasid ei saa eristada. See tähendab, et normaalse nägemisteravusega inimene suudab eristada kahte 10 meetri kaugusel asuvat valguspunkti, kui need on üksteisest 2 millimeetri kaugusel.
Riis. 7. Maksimaalne nägemisteravus kahe punkti valgusallika jaoks.
Selle piiri olemasolu tagab võrkkesta struktuur. Võrkkesta retseptorite keskmine läbimõõt on peaaegu 1,5 mikromeetrit. Inimene suudab tavaliselt eristada kahte erinevat punkti, kui nende vaheline kaugus võrkkestas on 2 mikromeetrit. Seega, et teha vahet kahe väikese objekti vahel, peavad nad tulistama kaks erinevat koonust. Nende vahele jääb vähemalt üks ergastamata koonus.
Silm on inimese ainus organ, millel on optiliselt läbipaistvad kuded, mida muidu nimetatakse silma optiliseks kandjaks. Just tänu neile pääsevad valguskiired silma ja inimene saab võimaluse näha. Proovime kõige primitiivsemal kujul lahti võtta nägemisorgani optilise aparaadi struktuuri.
Silm on sfäärilise kujuga. Seda ümbritseb valk ja sarvkest. Albuginea koosneb tihedatest põimuvate kiudude kimpudest, see on valge ja läbipaistmatu. Silmamuna ees on sarvkest "sisestatud" albugiinasse samamoodi nagu kellaklaas raami. Sellel on sfääriline kuju ja mis kõige tähtsam, see on täiesti läbipaistev. Silma langevad valguskiired läbivad ennekõike sarvkesta, mis neid tugevalt murrab.
Pärast sarvkesta läbib valguskiir silma eesmise kambri – värvitu läbipaistva vedelikuga täidetud ruumi. Selle sügavus on keskmiselt 3 mm. Eeskambri tagaseinaks on silmale värvi andev iiris, selle keskel on ümmargune auk - pupill. Silma uurides tundub see meile must. Tänu vikerkesta lihastele saab pupill muuta oma laiust: valguse käes kitsendada ja pimedas laieneda. See on nagu kaamera diafragma, mis kaitseb silma automaatselt suure valgushulga vastuvõtmise eest eredas valguses ja vastupidi, nõrgas valguses, laiendades aitab see silmal tabada ka nõrku valguskiiri. Pärast pupilli läbimist siseneb valguskiir omapärasesse moodustisse, mida nimetatakse läätseks. Seda on lihtne ette kujutada – see on läätsekujuline keha, mis meenutab tavalist suurendusklaasi. Valgus võib vabalt läätse läbida, kuid samal ajal murdub see samamoodi, nagu füüsikaseaduste järgi prismat läbiv valguskiir murdub, see tähendab, et see kaldub alusele.
Võime objektiivi ette kujutada kahe prismana, mis on alustest volditud. Objektiivil on veel üks äärmiselt huvitav omadus: see võib muuta oma kumerust. Mööda läätse serva on kinnitatud õhukesed niidid, mida nimetatakse tsinni sidemeteks, mis on nende teises otsas sulanud iirise juure taga asuva ripslihasega. Lääts kipub võtma sfäärilise kuju, kuid seda takistavad veninud sidemed. Siliaarlihase kokkutõmbumisel sidemed lõdvestuvad ja lääts muutub kumeramaks. Läätse kõveruse muutus ei jää nägemisele jäljetult, kuna sellega seotud valguskiired muudavad murdumisastet. See läätse omadus muuta oma kumerust, nagu me allpool näeme, on visuaalse toimingu jaoks väga oluline.
Pärast läätse läbib klaaskeha valgus, mis täidab kogu silmamuna õõnsuse. Klaaskeha koosneb õhukestest kiududest, mille vahel on kõrge viskoossusega värvitu läbipaistev vedelik; see vedelik meenutab sulaklaasi. Sellest ka selle nimi – klaaskeha.
Sarvkesta, eeskambri, läätse ja klaaskeha läbivad valguskiired langevad valgustundlikule võrkkestale (võrkkest), mis on silma kõigist membraanidest kõige keerulisem. Võrkkesta välisosas on rakkude kiht, mis mikroskoobi all näevad välja nagu vardad ja koonused. Võrkkesta keskosas on koondunud peamiselt koonused, mis mängivad olulist rolli kõige selgema, selgema nägemise ja värvitundlikkuse protsessis. Võrkkesta keskosast kaugemale hakkavad tekkima vardad, mille arv suureneb võrkkesta perifeersete piirkondade suunas. Koonused, vastupidi, mida kaugemal keskusest, seda väiksemaks see muutub. Teadlaste hinnangul on inimese võrkkestas 7 miljonit koonust ja 130 miljonit varrast. Erinevalt koonustest, mis töötavad valguses, hakkavad vardad "töötama" hämaras ja pimedas. Vardad on väga tundlikud isegi vähese valguse suhtes ja võimaldavad seetõttu pimedas navigeerida.
Kuidas nägemisprotsess toimub? Võrkkestale langevad valguskiired põhjustavad keeruka fotokeemilise protsessi, mille tulemusena on vardad ja koonused ärritunud. See ärritus kandub läbi võrkkesta närvikiudude kihti, mis moodustavad nägemisnärvi. Nägemisnärv läbib spetsiaalse ava koljuõõnde. Siin teevad optilised kiud pika ja keerulise teekonna ning lõpevad lõpuks ajukoore kuklaluuosas. See ala on kõrgeim visuaalne keskus, kus taastatakse visuaalne pilt, mis vastab täpselt kõnealusele objektile.
Keskkonnaobjektide tajumine inimese poolt toimub projitseerimise teel. Valguskiired sisenevad siia, läbides keeruka optilise süsteemi.
Struktuur
Sõltuvalt funktsioonidest, mida silma osakond täidab, ütleb obaglaza.ru, on valgust juhtivaid ja valgust vastuvõtvaid osi.
Valgusjuhi osakond
Valgust juhtiv osakond sisaldab läbipaistva struktuuri nägemisorganeid:
- niiskus ees ;
Nende põhiülesanne on obaglaza.ru andmetel valguse edastamine ja kiirte murdmine võrkkestale projitseerimiseks.
Valgust tajuv osakond
Silma valgust tajuvat osa esindab võrkkest. Läbides sarvkesta ja läätse keeruka murdumistee, keskenduvad valguskiired ümberpööratult seljale. Võrkkestas toimub retseptorite olemasolu tõttu esmane nähtavate objektide analüüs (värvigamma erinevus, valgustundlikkus).
Kiirte transformatsioon
Murdumine on protsess, mille käigus valgus läbib silma optilist süsteemi, mis meenutab obaglaza ru. Kontseptsioon põhineb optikaseaduste põhimõtetel. Optikateadus põhjendab valguskiirte läbimise seadusi läbi erinevate meediumite.
1. Optilised teljed
- Kesk - sirgjoon (silma optiline põhitelg), mis läbib kõigi murdumisvõimeliste optiliste pindade keskpunkti.
- Visuaalne – peateljega paralleelselt langevad valguskiired murduvad ja paiknevad keskses fookuses.
2. Keskendu
Peamine esifookus on optilise süsteemi punkt, kus pärast murdumist lokaliseeritakse kesk- ja visuaaltelje valgusvood ning moodustavad kujutise kaugetest objektidest.
Täiendavad nipid – kogub kiiri piiratud kaugusele paigutatud objektidelt. Need asuvad põhifookusest kaugemal, kuna kiirte fokuseerimiseks on vaja suuremat murdumisnurka.
Uurimismeetodid
Silma optilise süsteemi funktsionaalsuse mõõtmiseks on kõigepealt vaja vastavalt saidile määrata kõigi struktuursete murdumispindade (läätse ja sarvkesta eesmine ja tagumine külg) kõverusraadius. Paljud olulised näitajad on ka eeskambri sügavus, sarvkesta ja läätse paksus, nägemistelgede pikkus ja murdumisnurk.
Kõik need kogused ja näitajad (välja arvatud murdumine) saate määrata, kasutades:
- Ultraheli;
- Optilised meetodid;
- radiograafiad.
Parandus
Telgede pikkuse mõõtmist kasutatakse laialdaselt silma optilise süsteemi valdkonnas (mikrokirurgia, laserkorrektsioon). Meditsiini kaasaegsete edusammude abil on obaglaza.ru sõnul võimalik kõrvaldada mitmeid optilise süsteemi kaasasündinud ja omandatud patoloogiaid (läätse implanteerimine, manipulatsioonid silma sarvkestaga ja selle proteesimine). , jne.).