Чем обеспечивается сумеречное зрение
Чем обеспечивается сумеречное зрение
Фоторецепторный слой сетчатки человека образован примерно 130 миллионами клеток, из которых около семи миллионов являются колбочками, основная масса которых сосредоточена в области центральной ямки, а все остальные фоторецепторы представлены палочками. У обеих разновидностей фоторецепторов существуют три функциональные области: 1) наружный, или внешний, сегмент, ориентированный в направлении эпителиального пигментного слоя и содержащий зрительный пигмент; 2) внутренний сегмент, в котором расположено клеточное ядро и происходят биохимические процессы, связанные с жизнедеятельностью клетки; 3) синаптические окончания, предназначенные для передачи информации от фоторецепторов к биполярным клеткам с помощью медиатора глутамата.
Зрительный пигмент палочек родопсин состоит из двух компонентов: это молекула ретиналя, образующаяся из витамина А и способная поглощать свет, а также крупная белковая молекула опсина, не поглощающая свет. Молекула опсина представляет собой извитую цепь из 348 аминокислот, которая семь раз проходит через мембрану зрительного диска, образованного из клеточной мембраны фоторецептора. В наружном сегменте фоторецептора имеется большое количество таких дисков, расположенных подобно стопке поставленных друг на друга монет. Ретиналь существует в темноте как 11-цис-ретиналь, такая форма изомера идеально соответствует упорядоченному расположению аминокислот в опсине. Энергия поглощенных фотонов превращает ретиналь в 11-транс-изомер, что приводит к конформационным изменениям молекулы опсина и превращению родопсина в нестабильный метародопсин, который сразу же распадается на ретиналь и опсин. Таким образом, действие света уменьшает концентрацию родопсина в фоторецепторе, что приводит к изменениям активности вторичных посредников и величины мембранного потенциала фоторецептора. В темноте происходит ферментативный ресинтез расщепленного родопсина, для которого используется витамин А, поступающий в организм человека с пищей.
Рис. 17.7. Спектры поглощения четырех разновидностей фоторецепторов. Зрительный пигмент палочек родопсин (Р) имеет максимум поглощения световых волн длиною 496 нм, но способен также к поглощению коротких и длинных волн светового диапазона. Зрительный пигмент колбочек, чувствительных к синему цвету (С), имеет максимум поглощения 419 нм и не поглощает длинные волны оптического диапазона. Пигмент колбочек, чувствительных к зеленому цвету (3), имеет максимум поглощения при 531 нм, а пигмент чувствительных к красному цвету колбочек (К) максимально поглощает волны длиной 596 нм.
Родопсин наиболее чувствителен к электромагнитным волнам длиной около 500 нм, но хорошо поглощает и другие волны в диапазоне от 400 до 600 нм. Способность родопсина поглощать волны почти всего светового диапазона позволяет палочкам обеспечить только ахроматическое, т. е. черно-белое, зрение и лишает их возможности различать цвет. Высокое содержание зрительного пигмента в палочках и его способность суммировать фотоны, поглощенные в течение около 100 мс, делает палочки наиболее чувствительными фоторецепторами сетчатки. При слабом сумеречном освещении зрение обеспечивают только палочки, способные возбуждаться вследствие поглощения всего лишь одного фотона. Палочки образуют скотопическую систему, или систему ночного зрения.
Зрительные пигменты колбочек подобны родопсину палочек и состоят из светопоглощающей молекулы ретиналя и опсина, который отличается составом аминокислот от белковой части родопсина. Кроме того, колбочки содержат меньшее, чем палочки, количество зрительного пигмента, и для их возбуждения требуется энергия нескольких сотен фотонов. Поэтому колбочки активируются лишь при дневном или достаточно ярком искусственном освещении, они образуют фотопическую систему, или систему дневного зрения.
В сетчатке человека существуют три типа колбочек, различающихся между собой по составу аминокислот в опсине зрительного пигмента. Различия в белковой части молекулы определяют особенности взаимодействия каждой из трех форм опсина с ретиналем и специфическую чувствительность к световым волнам разной длины (рис. 17.7). Колбочки одного из трех типов максимально поглощают короткие световые волны с длиной 419 нм, что необходимо для восприятия синего цвета. Другой тип зрительного пигмента наиболее чувствителен к волнам средней длины и имеет максимум поглощения при 531 нм, он служит для восприятия зеленого цвета. Третий тип зрительного пигмента максимально поглощает длинные волны с максимумом при 559 нм, что позволяет воспринимать красный цвет. Наличие трех типов колбочек обеспечивает человеку восприятие всей цветовой палитры, в которой существует свыше семи миллионов цветовых градаций, тогда как скотопическая система палочек позволяет различать лишь около пятисот черно-белых градаций.
Анатомия и строение глаза человека
Зрение является важнейшим и очень сложным механизмом для человека. Почти 90% информации воспринимают именно благодаря зрению. Зрительный анализатор состоит из трех частей: периферической, проводниковой, и центральной. Эти три составляющие способствуют восприятию и анализу световых раздражителей, в результате чего человек видит окружающий мир.
Анатомия глаза человека
В пространстве между глазным яблоком и костной тканью находится рыхлая соединительная ткань, значит, в параорбитальной области может образоваться синяк или отек. В этом же месте наблюдается наличие сосудов, которые питают глаз, и нервы, управляющие мышцами.
Из-за сообщения лимфатических и венозных сосудов глаза с сосудами головного мозга и появления гнойного воспалительного процесса, локализацией которого является окологлазная клетчатка, может распространиться в череп. Это грозит человеку летальным исходом.
Оболочки глазного яблока:
Основные функции глаза
Центральное
Периферическое
Определяется полем зрения, которое, в свою очередь, является видимым глазу пространством при фиксированном взгляде. С помощью периферического зрения человек ориентируется в пространстве.
Цветовое
Бинокулярное
Восприимчивость расположенных вокруг предметов одновременно обоими глазами. За эту способность отвечает корковый отдел анализатора. Восприятие обоими глазами одного предмета возможно при его попадании на одинаковые участки сетчатки.
Бинокулярное зрение сформировывается длительное время. Полное развитие происходит к 6-15 годам. Чтобы оно сформировалась, должны быть соблюдены некоторые условия:
Если к этому времени произошло нарушение каких-либо условий, зрение станет монокулярным, то есть, одним глазом.
Светоощущение
Внешнее строение глаза
Являются подвижными складками кожи, которые содержат мышечную ткань. Благодаря таким мышцам веки смыкаются и размыкаются, то есть человек моргает. Это необходимо для того, чтобы глаз равномерно увлажнялся, а при попадании из него удалялись инородные тела.
Слезный мешок и канал
Слезные каналы идут от слезных точек вертикальным образом, а затем изгибаются, после чего происходит их горизонтальное впадение в слезный мешочек.
Глазное яблоко
Зрачок
Это отверстие в радужке. Его размеры изменяются с учетом освещенности. Чем ярче освещение, тем сильней уменьшится зрачок.
Роговица
Является прозрачной оболочкой, которой покрыта передняя часть глаза. В роговице нет кровеносных сосудов. Она обладает большой преломляющей силой, граничит со склерой.
Склера
Представлена в виде непрозрачной внешней оболочки глазного яблока. К ней прикреплены глазодвигательные мышцы. В склере присутствуют нервные окончания и сосуды в небольшом количестве. Если есть патология соединительной ткани, склера становится голубого оттенка. При наличии у пациента болезни печени или с наступлением пожилого возраста склера становится желтой.
Внутреннее строение глаза
Стекловидное тело
Является прозрачной гелеобразной структурой. Ею заполнена полость глаза за хрусталиком. На стекловидное тело возложены функции:
Хрусталик
Относится к наиболее важным элементам зрительного аппарата. Благодаря хрусталику преломляются лучи, которые проектируются и фокусируются на сетчатке. Таким образом человек видит чёткую картинку. Если хрусталик становится мутным, острота зрения снижается. Также возможна полная потеря зрения.
Радужка
Является передним отделом сосудистого слоя глаза. Разделяет роговицу и хрусталик. В центре радужки расположен зрачок. Радужка играет роль анатомической диафрагмы, способствующей регулировке поступления света через зрачок, который способен менять свой диаметр.
Сетчатая оболочка
Зрительный нерв
Представлен в виде пучка нервных волокон. С их помощью передаются нервные импульсы, которые спровоцировало световое раздражение. Зрительный нерв состоит из трех оболочек: твердой, паутинной, мягкой. Между этими оболочками находится жидкость.
От чего портится зрение
Существуют некоторые факторы, которые оказывают негативное влияние на глаза и остроту зрения:
В клинике Элит плюс опытные врачи подберут оптимальный метод коррекции, учитывая все индивидуальные особенности зрительного аппарата пациента.
Что делать, если заметили ухудшение зрения?
Чтобы хорошее зрение было на протяжении всей жизни, необходимо регулярно посещать офтальмолога. В противном случае можно пропустить развитие серьезных патологий зрительного аппарата. Начальную стадию изменений в строении и функционировании глаз можно откорректировать с помощью безоперационных методов. Например, с помощью ортокератологии.
Если запустить офтальмологическую болезнь, можно полностью потерять зрение. Также не рекомендуется заниматься самолечением, так как это может усугубить ситуацию и вызвать развитие серьезных осложнений. Если вы заметили, что зрение стало ухудшаться, необходимо как можно раньше посетить офтальмолога.
В клинике ЭлитПлюс прием ведут высококвалифицированные и опытные специалисты, которые проведут бесплатную диагностику. На основании полученной информации выявляется причина ухудшения зрения, подбираются ночные лизны и назначается аппаратная корректировки зрения.
Полезное видео
Часто задаваемые вопросы
❓ Из каких частей состоит глаз?
✅ Глаз состоит из склеры, сетчатки, глазных мышц, слезных желез, век, слезных каналов, роговицы, зрачка, стекловидного тела, хрусталика, радужки, сетчатой оболочки, зрительных нервов.
❓ Какие изменения в строении глаза у людей с плохим зрением?
✅ Близорукость характеризуется увеличением глазного яблока. Оно удлиняется. При дальнозоркости глазное яблоко укорачивается. При кератоконусе роговица истончается, становится в форме конуса. При катаракте мутнеет хрусталик. При ретинопатии повреждаются сосуды клетчатки, она иссыхает.
❓ Куда можно записаться на диагностику зрения и подбор оптики?
✅ В клинике ЭлитПлюс предоставляется бесплатная диагностика, на основании которой квалифицированные и опытные специалисты назначат эффективное лечение ночными линзами и с использование аппаратного лечения.
❓ Можно ли без операции восстановить зрение?
✅ Да, можно. Самым эффективным методом является ортокератология. С помощью специальных ночных линз кривизна роговицы изменяется, пока человек спит. Утром ортолинзы снимают, и наслаждаются стопроцентным зрением на протяжении 1-2 суток.
Анатомия
Палочки и колбочки сетчатки глаза
Палочки сетчатки глаза
Палочки имеют форму цилиндра с неравномерным, но приблизительно равным диаметром окружности по длине. К тому же длина (равная 0,000006 м или 0,06 мм) в 30 раз превышает их диаметр (0,000002 м или 0,002 мм), из-за чего вытянутый в длину цилиндр действительно очень похож на палочку. В глазу здорового человека насчитывается порядка 115-120 миллионов палочек.
Палочка глаза человека состоит из 4 сегментов:
1 — Наружный сегмент (содержит мембранные диски),
2 — Связующий сегмент (ресничка),
3 — Внутренний сегмент (содержит митохондрии),
4 — Базальный сегмент (нервное соединение)
Палочки крайне светочувствительны. Достаточно энергии одного фотона (мельчайшая, элементарная частица света) для реакции палочек. Этот факт помогает при так называемом ночном зрении, позволяя видеть в сумерках.
Достоверно известно, что содержащийся в палочках родопсин реагирует на свет медленнее, чем йодопсин в колбочках. Потому палочки слабее реагируют на динамику светового потока и плохо различают объекты в движении. По этой же причине острота зрения тоже не специализация палочек.
Колбочки сетчатки глаза
Колбочки получили такое название благодаря своей форме, похожей на лабораторные колбы. Длина колбочки равна 0,00005 метра, или 0,05 мм. Ее диаметр в самом узком месте составляет около 0,000001 метра, или 0,001 мм, и 0,004 мм в самом широком. На сетчатке здорового взрослого человека около 7 миллионов колбочек.
Колбочки менее чувствительны к свету, другими словами, для их возбуждения потребуется световой поток в десятки раз интенсивнее, чем для возбуждения палочек. Однако колбочки способны обрабатывать свет интенсивнее палочек, из-за чего они лучше воспринимают изменение светового потока (например, лучше палочек различают свет в динамике при движении объектов относительно глаза), а также определяют более четкое изображение.
Колбочка человеческого глаза состоит из 4 сегментов:
1 — Наружный сегмент (содержит мембранные диски с йодопсином),
2 — Связующий сегмент (перетяжка),
3 — Внутренний сегмент (содержит митохондрии),
4 — Область синаптического соединения (базальный сегмент).
Причиной вышеописанных свойств колбочек является содержание в них биологического пигмента йодопсина. На момент написания этой статьи были найдены (выделены и доказаны) два вида йодопсина: эритролаб (пигмент, чувствительный к красной части спектра, к длинным L-волнам), хлоролаб (пигмент, чувствительный к зеленой части спектра, к средним M-волнам). На сегодняшний день пигмент, который чувствителен к синей части спектра, к коротким S-волнам, не найден, хотя за ним уже закреплено название – цианолаб.
Разделение колбочек на 3 вида (по доминированию в них цветовых пигментов: эритролаба, хлоролаба, цианолаба) носит название трехкомпонентной гипотезы зрения. Однако существует и нелинейная двухкомпонентная теория зрения, приверженцы которой считают, что каждая колбочка одновременно содержит в себе и эритролаб, и хлоролаб, а значит, способна воспринимать цвета красного и зеленого спектра. При этом роль цианолаба принимает на себя выцветший родопсин из палочек. В поддержку этой теории говорит и то, что люди, страдающие дальтонизмом, а именно слепотой в синей части спектра (тританопией), так же испытывают трудности с сумеречным зрением (куриная слепота), что является признаком ненормальной работы палочек сетчатки глаза.
Как работает сумеречное зрение?
Наши органы зрения — уникальная система которая обеспечивает возможность видеть не только днем, но и при низком освещении. Конечно, мы не обладаем такой остротой зрения в темноте, как братья наши меньшие, но различать формы и цвета, ориентироваться в затемненном пространстве вполне способны. А как работает механизм сумеречного зрения?
Понятие «сумерки» применительно к среде, в которой подразумевается ориентация. Оно означает степень освещенности на улице в момент, когда солнце начинает уходить за горизонт до момента, когда на небе луна находится в половинной фазе. В помещении же это может быть небольшой относительно пространства источник освещения, например, свеча или тусклый ночник. Совсем без источника света наши глаза видеть не могут.
Ночное, или мезопическое зрение (синонимы термина «сумеречный») возможно благодаря слаженной работе палочек и колбочек. Наши глаза довольно чувствительны, а зрительное ощущение появляется из-за попадания света на сетчатку, которая содержит два вида рецепторов — палочки и колбочки. Цветовое зрение нам обеспечивают колбочки, а палочки содержат пигмент родопсин, реагирующий на интенсивность освещения. Эти два элемента и отвечают за ночное и дневное зрение. Днем за яркость зрения отвечают колбочки, а ночью работают оба типа клеток.
При изменении степени освещения вокруг (например, при переходе из темного помещения в светлое или наоборот) происходит процесс адаптации — приспособление глаз к данной яркости света. При этом изменяется площадь зрачка, причем адаптация из темноты к свету происходит практически сразу, тогда как обратный процесс занимает дольше времени.
Что происходит, если сумеречное зрение нарушено?
При каких-либо сбоях механизма мезопического зрения у человека диагностируется заболевание, называемое гемералопий, а в просторечии куриной слепотой. При этом отмечаются следующие симптомы:
Самым ярким признаком гемералопии, пожалуй, можно назвать очень долгое привыкание при переходе из темноты в светлое помещение и наоборот. При нормальном состоянии человеческий глаз делает это за относительно короткое время. Если процесс затягивается, это повод обязательно посетить офтальмолога.
Причины гемералопии
Причин возникновения болезни может быть несколько. Бывает врожденная гемералопия, и ребенок появляется на свет уже с этим нарушением. При различных воспалительных процессах в глазах диагностируют так называемую симптоматическую куриную слепоту, которая может пройти, если пациент вылечится. Эссенциальная гемералопия возникает при острой нехватке в организме витаминов А или С, но при восполнении витаминного баланса это явление также проходит. Наличие куриной слепоты влияет на разные аспекты здоровья: она может указывать на развивающиеся болезни глаз, глаукому, катаракту, кроме того, болезнь опасна в психологическим плане: у детей возникает навязчивый страх темноты, а взрослые испытывают фобию совсем ослепнуть.
Если Вы испытываете ухудшение зрения при низком освещении или какой-то либо из вышеперечисленных симптомов, то необходимо как можно скорее показаться врачу, который после сбора анализов выявит истинную причину. Ведь если это, например, признак глазного заболевания, то при его запущенной стадии может быть уже поздно лечить его.
Как устроен механизм работы ночного зрения?
Органы зрения — уникальный механизм, благодаря которому мы наделены способностью видеть не только днем, но и в темное время суток. Человек, конечно, не имеет такой остроты ночного зрения, как некоторые животные, но различать в темноте объекты, их цвет и формы мы вполне способны. Как же устроена система сумеречного зрения?
Прежде всего определим, что следует понимать под значением «сумерки», чтобы понять, при какой степени освещенности работает механизм ночного зрения человека. Сумерками считается период с момента, когда солнце начинает свое движение за линию горизонта и до момента, когда становится освещена половина луны. Если же речь идет о помещении, то подразумевается освещение от тусклого источника, например, от свечи или ночника. При полном отсутствии света органы зрения не способны видеть.
Работа мезопического зрения (синоним определения «сумеречное») осуществляется благодаря работе специальных рецепторов, расположенных на сетчатке — так называемых палочек и колбочек. В дневное время за четкость и цвет отвечают колбочки, а палочки не задействованы в этом процессе. Как только освещение снижается, к нему подключаются и палочки. Они содержат пигмент родопсин, который реагирует на интенсивность света.
При переходе из светлого пространства в затемненное (и наоборот) фиксируется процесс адаптации — привыкания органов зрения к яркости освещения. Зрачок при этом сужается от яркого света и расширяется в более слабом. Адаптация к свету происходит почти моментально, а вот обратный процесс требует более длительного периода времени.
Последствия нарушения сумеречного зрения
При сбое в работе этого важного механизма, отвечающего за видение в темноте, развивается заболевание, именуемое гемералопией, более известным нам под названием «куриная слепота». Признаками расстройства служат следующие симптомы:
Самым верным симптомом гемералопии можно считать долгое привыкание при переходе от светлого пространства к темному или наоборот. Глаз в нормальном состоянии совершает эти процессы за четко определенное время, а если оно затягивается, это может быть свидетельством гемералопии.
Причины снижения мезопического зрения
В офтальмологии классифицируют куриную слепоту по видам, в зависимости от причины возникновения. При врожденной гемералопии, передающейся генетически, никакая терапия не поможет. Куриная слепота нередко возникает при нехватке в организме витаминов А и С, она называется эссенциальной. В этом случае офтальмолог назначает специальную диету, богатую указанными элементами, а также дополнительно прописывает курс витаминных препаратов. После того как баланс витаминов будет восстановлен, сумеречное зрение также придет в норму. Наконец, симптоматическая гемералопия диагностируется при наличии у человека какого-либо глазного заболевания воспалительного характера или, например, глаукомы. В этом случае лечение и результат зависят от степени тяжести заболевания.
Куриная слепота также опасна в психологическом плане: у детей нередко развивается страх темноты вплоть до паники, а взрослые боятся ослепнуть, когда очень плохо различают в темноте предметы. Куриная слепота также может указывать на развитие глазных заболеваний, о которых сам человек пока не догадывается (катаракта, глаукома и другие патологии). Вот почему так важно обращать внимание на состояние своего зрения, ведь нередко бывает так, что негативные последствия происходят именно из-за того, что мы не сразу обращаемся к врачу, ссылаясь на вечную занятость, мол, поболит и перестанет. А ведь своевременная диагностика на ранних стадиях способна предотвратить множество проблем.