2.2.1 . Физиологические характеристики зрения .

Непосредственно характеристики :

острота зрения;

устойчивость ясного видения (различие предметов в течение длительного времени);

контрастная чувствительность (разные по яркости);

скорость зрительного восприятия (временной фактор);

адаптация зрения;

аккомодация (различие предметов при изменении расстояния)

Зрение человека (зрительное восприятие) — процесс психофизиологической обработки оптической информации от объектов окружающего мира, осуществляемый зрительной системой человека. Зрение позволяет получать представление о величине, форме и цвете предметов, их взаимном расположении (перспектива) и расстоянии между ними, о скорости перемещения объектов.

Филогенез. Развитие зрительного аппарата

Эволюция зрительной системы

Видимый диапазон электромагнитных волн занимает участок спектра, между ультрафиолетовым и инфракрасным диапазоном. Видимость — понятие чисто человеческое, такие лучи человек и многие представители мира животных воспринимают (видят) с помощью глаз. Кроме человека зрительной системой обладают многие обитатели Земли, которые ориентируются в пространстве прежде всего с помощью зрения; большинство из них в результате эволюции зрительной системы и всего природного мира так или иначе воспринимают цвета.

Цвет — один из множества световых и других раздражителей окружающей среды, воспринимаемых зрительной системой. Для животных самым информативным участком спектра является видимый диапазон, несмотря на то, что он очень узок — видимая область занимает участок всего лишь от 380 нм (или 0,38 миллионной доли метра) до 780 нанометров. Природа вынуждена была использовать его максимально полно, для этого в филогенезе мозга и органа зрения наше оптическое восприятие стало «разукрашеным» всеми цветами радуги, высокоспециализированным для различения многообразных структур объектов.

Приходящие из космоса рентгеновские лучи задерживаются атмосферой. Организму они ни о чем сказать не могут.

Ультрафиолетовые (УФ) лучи частично доходят до земли. Эта часть спектра сильно рассеивается атмосферой, при этом они одинаково сильно поглощаются как живой, так и неживой материей, и сильно поглощается водой при длине волны менее 360 нм. Для человека они принесли бы полезную информацию, но в процессе филогенеза млекопитающие, предки человека, вели ночной образ жизни и частично утратили способность к цветовосприятию в УФ части спектра (вместе с геном, контролирующим чувствительность фоторецепторов к этому диапазону). Видимо поэтому человек, приобретя ночное и дневное зрение, в отличие от некоторых птиц и насекомых, УФ-лучи всё же не воспринимает.

Инфракрасные (ИК) лучи для жизнедеятельности организма также малоинформативны. Дальний инфракрасный диапазон вообще был бы «зашумлен» тепловым излучением нашего тела, так как человек принадлежит к теплокровным животным. Ближний ИК-диапазон позволил бы человеку различать, например, различные виды белков, но это не столь важно. Ещё одна особенность, ИК лучи приходят на землю от нашего светила — Солнца. Частично они поглощаются атмосферой, при этом спектральный состав дошедших до земли лучей зависит от её состояния и беспрерывно меняется. Изменения погоды привели бы к тому, что цвет предметов беспрерывно менялся, и вряд ли организм сумел бы разобраться в этом хаосе.

Иначе обстоит дело с видимой областью спектра. Это информация о том, спелые плоды или нет, можно ли их съесть или следует воздержаться. То есть, это большая часть необходимой живому организму информации. Света достаточно, атмосфера его почти не поглощает, а его спектральный состав в течение дня почти не меняется. Красный плод остается красным весь день и даже на следующий. Свет — это привязка к источнику излучения и жизни на Земле, к Солнцу.

У приматов (и человека) мутации вызвали появление колбочек — цветовых рецепторов приспособленных к анализу состава видимого спектра, т. е. — восприятию цвета (цветному зрению). Это было вызвано расширением экологической ниши млекопитающих, переходом части видов к дневному образу жизни.

В глазу человека содержатся два типа светочувствительных клеток (рецепторов): высоко чувствительные палочки, отвечающие за сумеречное (ночное) зрение, и менее чувствительные колбочки, отвечающие за цветовое зрение. Цветовосприятие у людей в силу ряда факторов несколько различно; оно может меняться в зависимости от характера освещения, а также в силу других причин (возраст, интоксикация, наследственные заболевания).

В процессе зрительного восприятия можно выделить следующие этапы:

проецирование оптического изображения на сетчатку (фокальная поверхность глаза),

обработка и передача информации нейронными сетями и в мозгу, с обратной связью,

создание (субъективного) образа в мозгу, его запоминание и последующие интерпретации.

Каждый этап зрительного восприятия, различные стороны зрительного процесса у человека детально исследуют с точки зрения офтальмологии, физики, оптики, биохимии, физиологии, психологии; для обсуждения и детализации каждой модели широко используется математическое моделирование.

Бинокулярное и стереоскопическое зрение

Бинокулярное зрение у человека, как и у других млекопитающих, а также птиц и рыб, обеспечивается наличием двух глаз, информация от которых обрабатывается сначала раздельно и параллельно, а затем синтезируется в мозгу в зрительный образ.

Благодаря тому, что поля зрения обоих глаз человека и высших приматов в значительной мере пересекаются, человек способен лучше, чем многие млекопитающие, определять внешний вид и расстояние (тут помогает также механизм аккомодации) до близких предметов в основном за счёт эффекта стереоскопичности зрения. Однако поля зрения обеих глаз у многих птиц (например у кур), пересекается довольно мало, поэтому способ восприятия объёма предметов у курицы и человека сильно различается.

У многих видов, образ жизни которых требует хорошей оценки расстояния до объекта, глаза смотрят скорее вперёд, нежели в стороны. Так, у горных баранов, леопардов, обезьян обеспечивается лучшее стереоскопическое зрение, которое помогает оценивать расстояние перед прыжком. Человек также имеет хорошее стереоскопическое зрение.

Стереоскопический эффект сохраняется на дистанции приблизительно 0,1-100 метров. На расстоянии около 1 м человек может различать «глубину» предметов в 1 мм, но уже на расстоянии 10 м стереовосприятие эффективно ощущается лишь при различии «глубины объектов» не менее 30 см.

[править]

Развитие зрения в онтогенезе

До рождения человеческий глаз проходит длительный процесс развития, и в постнатальный период физиологически меняется не слишком заметно. Созревание мозговых структур на базе непрерывного опыта и экспериментов с окружающими предметами приводит к значительному развитию возможностей зрительного восприятия пространственной перспективы и множества различных цветов.

С возрастом в глазу происходят дегенеративные изменения, приводящие к ухудшению зрения, сужению возможностей цветоразделения и аккомодация глаза. В ряде случаев развивается астигматизм, (приспособительная) близорукость, и возрастная дальнозоркость.

Самый распространённый дефект зрения — нечёткая, неясная видимость близких или удалённых предметов, вызванная изменениями в хрусталике (близорукость, дальнозоркость, катаракта). Слепота — полное отсутствие зрения; иногда используется термин практическая слепота — состояние, при котором человек не может пользоваться зрением, различая лишь свет и тьму.

Дальнозоркость

Видимость предметов меняется с возрастом человека: десятилетний ребёнок видит хорошо предмет не ближе 7 см, в 45 лет — 33 см, а в 70 лет необходимы очки для рассматривания близких предметов. Так в течение жизни падает способность хрусталика менять свою кривизну, развивается дальнозоркость.

Близорукость

Другой дефект зрения — близорукость (миопия). Развивается близорукость от длительного напряжения зрения, связанного с недостатком освещения. Установлено, что в младших классах близоруких немного, но их становится больше в средних и старших классах. Чаще всего близорукость развивается к 16—18 годам.

Близорукость почти никогда не развивается у людей, ведущих образ жизни, требующий наблюдения отдалённых предметов (моряки и др.).

Дефекты близорукости и дальнозоркости могут быть преодолены с помощью очков.

Астигматизм

Данный дефект зрения связан с нарушением формы хрусталика или роговицы, в результате чего человек теряет способность одинаково хорошо видеть по горизонтали и вертикали, начинает видеть предметы искажёнными, в которых одни линии чёткие, другие — размытые. Его легко диагностировать, рассматривая одним глазом лист бумаги с тёмными параллельными линиями — вращая такой лист, астигматик заметит, что тёмные линии то размываются, то становятся чётче.

У большинства людей встречается врождённый астигматизм до 0.5 диоптрий, не приносящий дискомфорта.

Данный дефект компенсируется очками с цилиндрическими линзами, имеющими различную кривизну по горизонтали и вертикали и контактными линзами, (жёсткими или мягкими), также, как и очковыми линзами, имеющими разную оптическую силу в разных меридианах.

Однако официальная медицина не может объяснить, почему степень астигматизма и угол изменяются, "плавают".