Методички для студентов / Сенсорные системы

зрительной коры, так как только здесь оценивается резкость изображения.

Поэтому дуга рефлекса следующая: рецепторы сетчатки – латеральное коленчатое тело – зрительная кора – претектальные ядра (область на границе между средним и промежуточным мозгом) – ядро Якубочива-Эдингера-

Вестфаля – ресничный ганглий – ресничная мышца (рис.5).

Рис. 5. Регуляция кривизны хрусталика

Диапазон аккомодации составляет примерно 10-14 D, что позволяет фокусировать предметы, находящиеся на расстоянии 7-10 см от глаза.

Дальняя точка, когда объект виден уже без аккомодации, равна примерно 6

м. Преломляющая сила глаза без явления аккомодации называется

рефракцией глаза. При нормальной рефракции глаза лучи от далеко расположенных предметов после прохождения через оптическую систему глаза собираются в фокусе на сетчатке в центральной ямке. Нормальная рефракция глаза называется эмметропией (рис.6А).

Аномалии рефракции – это такие нарушения оптической системы глаза,

при которых лучи не фокусируются на сетчатке и изображение становится нечетким. Различают следующие основные аномалии рефракции (рис.6):

21

осуществляют цилиндрическими рассеивающими или собирательными

линзами.

Пресбиопия, или старческая дальнозоркость. Данная аномалия встречается у людей старшего возраста (после 60 лет) и связана с потерей эластичности хрусталика, ослаблением цилиарной мышцы и ригидностью цинновых связок. В результате хрусталик теряет способность изменять свою кривизну, и преломляющая сила оптической системы глаза снижается.

Регуляция просвета зрачка. Рефлекс аккомодации глаза (увеличение кривизны хрусталика) включает в себя рефлекторное сужение зрачка, что уменьшает сферическую абберацию и конвергенцию глаз, обеспечивающую фокусировку близкого предмета. Рефлекс зрачка – это сужение (миоз) или расширение (мидриаз) зрачка, регулирующие световой поток на сетчатку в зависимости от степени освещенности, что позволяет обеспечивать оптимальную величину светового потока, падающего на сетчатку. Регуляция просвета зрачка осуществляется за счет мышц радужки: дилататора зрачка и сфинктера зрачка, которые иннервируются вегетативными нервами.

Рис. 7. Регуляция просвета зрачка. Сплошные линии – рефлекторные пути зрачкового рефлекса на изменение освещенности. Пунктирные линии – симпатические волокна. На врезке – зрачковые мышцы и их иннервация. ДЗ – дилататор зрачка; СЗ – сфинктер зрачка; ПН – парасимпатические нервы, СН – симпатические нервы.

23

Рефлекс на изменение освещенности замыкается в пределах ствола мозга.

Его рефлекторная дуга следующая: сетчатка – претектальные ядра – ядро Вестфаля ─ Эдингера − ресничный ганглий – сфинктер зрачка (ацетилхолин

+ М-холинорецептор) – сужение зрачка (рис.7). Так как претектальные ядра иннервируют ядра Вестфаля-Эдингера с обеих сторон, изменение освещенности одного глаза влияет на просвет зрачка не только этого глаза

(прямая реакция на свет), но и противоположного глаза (содружественная реакция на свет).

Сужение зрачка происходит также при рассматривании близко расположенных предметов, а расширение зрачка может возникать при некоторых функциональных состояниях организма (боль, страх, гнев), при удушье, наркозе.

Рецепторный отдел системы зрения

Фоторецепторным отделом глаза является сетчатка. В ней содержатся два типа фоторецепторов – палочки и колбочки, которые распределены по сетчатке неравномерно. В центральной части (желтое пятно) расположены в основном колбочки, число которых по направлению к периферии сетчатки уменьшается. Количество палочек по направлению к периферии, наоборот,

возрастает. Периферия сетчатки содержит исключительно палочки. Центр желтого пятна называется центральной ямкой (рис.3). Здесь находятся только колбочки. Место выхода зрительного нерва из сетчатки не содержит фоторецепторов и поэтому нечувствительно к свету. Его называют слепое пятно (рис.3).

Палочки функционируют при слабом освещении, поэтому обеспечивают сумеречное зрение, т.е. хорошее видение в темноте; а также черно-белое и периферическое зрение. Колбочки работают при ярком свете и могут различать цвета, поэтому их основной функцией является цветовое восприятие и обеспечение центрального зрения и остроты зрения (т.е.

24

способность различать мелкие детали). Когда яркость света невелика,

функционируют и палочки, и колбочки, обеспечивая мезопическое зрение.

Всетчатке происходит не только преобразование световых раздражителей

вэлектрические сигналы, но и процессы первичной обработки зрительной информации. Поэтому она имеет сложное гистологическое строение, в

которой выделяют пять типов клеток: фоторецепторы, биполярные,

ганглиозные, горизонтальные и амакриновые клетки (рис.8).

Рис.8. Строение сетчатки.

В процессе кодирования зрительной информации участвуют фоторецепторы, биполярные и ганглиозные нейроны, аксоны которых образуют зрительный нерв. Передача возбуждения от одного слоя клеток к другому осуществляется по принципу конвергенции, то есть к одной биполярной клетке конвергируют импульсы от многих фоторецепторов, а к одной ганглиозной клетке – от многих биполярных клеток. В результате каждая ганглиозная клетка получает импульсы от множества фоторецепторов, что обеспечивает большую светочувствительность сетчатки. Только в центральной ямке каждая колбочка связана с одной

25

биполярной клеткой, а та – с одной ганглиозной. Поэтому эта область сетчатки обладает наибольшей остротой зрения.

Горизонтальные и амакриновые клетки за счет латерального торможения участвуют в регуляции взаимодействия между рецепторами и биполярами

(горизонтальные нейроны) и биполярными и ганглиозными нейронами

(амакриновые клетки) (рис.8).

Сенсорное преобразование.

Вфоторецепторах содержатся светочувствительные протеиды –

зрительные пигменты, состоящие из белка опсина и ретиналя (альдегид витамина А1). Палочки содержат родопсин, а колбочки – близкие к нему протеиды (эритролаб, цианолаб, хлоролаб).

Сенсорное преобразование в фоторецепторах отличается от сенсорного преобразования в других рецепторах и происходит следующим образом: в

темноте фоторецепторы постоянно выделяют тормозной медиатор глутамат,

действующий на биполярные клетки сетчатки. На свету происходит поглощение фотона ретиналем зрительного пигмента. Он изомеризуется, что приводит к распаду пигмента на опсин и ретиналь. В результате изменяется активност внутриклеточных систем вторых посредников (усиление распада цГМФ), снижается проницаемость натриевых каналов и возникает рецепторный потенциал, который является гиперполяризующим за счет уменьшения входа натрия в клетку. Под действием рецепторного потенциала из фоторецепторов уменьшается выделение тормозного медиатора,

действующего на следующую (биполярную) клетку сетчатки. Поэтому при освещении биполярная клетка деполяризуется и выделяет медиатор ацетилхолин, вызывающий появление генераторного потенциала на мембране ганглиозной клетки. Данный потенциал приводит к генерации ПД на аксонном холмике нейрона, который будет передаваться по зрительному нерву в кору.

Каждая ганглиозная клетка отвечает на изменение интенсивности освещения ограниченной области сетчатки, которая называется

26

рецепторным полем. Стимулирование определенной части поля (центра или периферии) вызывает повышение или ослабление активности ганглиозных клеток. Выделяют две основных группы клеток: ON-клетки, увеличивающие свою активность при освещении центра рецепторного поля, и OFF-клетки,

увеличивающие активность при освещении периферии поля. Это позволяет выходу из сетчатки сигнализировать об относительной яркости и темноте каждого участка, стимулированного в зрительном поле.

Темновая и световая адаптации. В условиях постоянного и равномерного освещения фотохимический распад и ресинтез пигментов находятся в равновесии. При уменьшении освещенности (в темноте)

равновесие сдвигается в сторону ресинтеза пигмента; глаз становится более чувствительным к свету. На ярком свету происходят обратные процессы,

вследствие чего чувствительность фоторецепторов уменьшается. Данные процессы лежат в основе светотемновой адаптации фоторецепторов. При недостатке в организме витамина А или его предшественника β-каротина,

может развиваться гемералопия («куриная слепота») – нарушение темновой адаптации, проявляющейся в снижении ночного и сумеречного зрения.

Зрительные пути и центры

Зрительные нервы, идущие от двух глаз, соединяются в основании черепа

(область турецкого седла) в структуре, названной перекрестом зрительных нервов (chiasma opticum). Здесь медиальные волокна зрительных нервов перекрещиваются, а латеральные – нет (рис.9). В результате образуются два зрительных тракта, которые содержат нервные волокна от обоих глаз. Левый зрительный путь содержит нервные волокна из височной области сетчатки левого глаза и носовой области сетчатки правого глаза. Правый зрительный путь формируется из нервов носовой части левого глаза и височной части

правого глаза. От зрительных трактов нервы расходятся в трех основных направлениях: ─ к стволу мозга (верхние холмики и ядро покрышки) для первичного реагирования и управления вспомогательными системами глаза

(зрительные рефлексы и ориентировочные реакции);

27

─к супрахиазмальному ядру гипоталамуса (регуляция биоритмов и циркадных ритмов организма);

─к латеральным коленчатым телам таламуса, от которых волокна расходятся веером назад и вверх в пучке (названном зрительной лучистостью) через теменную и височную доли и оканчиваются в шпорной борозде затылочной доли коры головного мозга (первичная зрительная кора) (рис.9).

Рис.9. Зрительные пути и центры.

28

Корковый отдел

Корковые зрительные зоны (поля 17,18,19 по Бродману) делятся на первичную и вторичную зрительную кору. Первичная сенсорная зона (поле

17) локализована в шпорной борозде затылочной доли. Эта кора организована ретинотопически – каждому участку коры соответствует определенный участок сетчатки. В ней происходит формирование зрительных образов. Повреждение затылочных долей вызывает у человека

слепоту. Вторичные зоны располагаются спереди от первичной зрительной зоны (поля 18,19). Вторичная сенсорная зона осуществляет распознавание сложных образов, их анализ, цвет, движение предметов.

Из зрительной зоны коры информация поступает в ассоциативные зоны – лобную и теменную доли мозга, благодаря чему происходит окончательное формирование и распознавание зрительного образа и ощущения. Если у больного повреждены теменные ассоциативные участки мозга, то он перестает узнавать знакомые предметы – развивается зрительная агнозия.

Роль правого и левого полушария в зрительном восприятии.

Правое полушарие: воспринимает зрительный образ целостно, сразу во всех подробностях; легче опознает неконкретные предметы, которые трудно описать словами и решает задачу: «В чем различие предъявляемых предметов?»; создает предпосылки наглядного мышления.

Левое полушарие: оценивает зрительный образ расчленено, аналитически,

при этом каждый признак (форма, величина и др.) анализируются отдельно;

легче опознает знакомые предметы и решает задачу: «В чем сходство предъявляемых предметов?»; формирует зрительные образы, лишенные конкретных подробностей, имеющие высокую степень абстракции; создает предпосылки логического мышления.

Цветовосприятие. Наличие в колбочках зрительных пигментов,

обладающих разной спектральной чувствительностью к фотонам, позволяет человеку воспринимать и различать разные длины световых волн в виде субъективного ощущения цвета. Это называется цветовым зрением. Согласно

29

трехкомпонентной теории цветовосприятия Ломоносова-Юнга-Гельмгольца-

Лазарева в сетчатке есть 3 типа колбочек, каждый из которых воспринимает определенную длину волны: красную (700 нм), зеленую (546 нм) и синюю

(435 нм). Комбинация возбуждений данных рецепторов приводит к ощущению разных цветов и оттенков.

Аномалии цветового зрения. Нарушение восприятия цвета называется цветовой слепотой и связано с отсутствием или недостатком какого-либо вида колбочек. Различают 3 вида нарушений цветового зрения:

1.Протанопия (дальтонизм) – слепота на красный свет. Описана в 1794 г.

Физиком Дж.Дальтоном;

2.Дейтеранопия – невосприятие зеленого цвета (самая частая аномалия,

встречается в 75% случаев дихромазии);

3.Тританопия – цветовая слепота на фиолетовый цвет и дефектное

зрение на синий.

Полная цветовая слепота – ахромазия или монохроматия, встречается редко. Цветоаномалии чаще встречаются среди мужчин (у 8-10%), чем у женщин (0,5%) и связаны с отсутствием определенного гена в Х-хромосоме.

Внутриглазная жидкость

Внутриглазная жидкость – водянистая влага – заполняет пространство между хрусталиком и роговицей (переднюю и заднюю камеры глаза). Она обеспечивает, в частности, необходимое для поддержания формы глаза

внутриглазное давление. Водянистая влага секретируется ресничным телом путем ультрафильтрации из каппиляров, а всасывается в кровь в области радужно-роговичного угла (область контакта радужки и роговицы).

Внутриглазное давление зависит от соотношения количества вырабатываемой и отводимой из глаза жидкости (в норме 18-26 мм рт.ст.). В

случае если секреция водянистой влаги преобладает над ее всасыванием,

повышается внутриглазное давление и развивается глаукома.

30