bazanova_t_i_pavichenko_yu_v_biologiya_9_klas
.pdf
1. Розкажіть про будову ока. 2. Яку функцію в процесі зору виконує рогівка? війкове тіло? 3. Розкажіть про зміни в оптичній системі вашого ока під час віддалення від предмета, на який ви дивитеся. 4. Назвіть допоміжні органи ока, розкажіть про їх функції. 5. Чи можна, прицілюючись, однаково добре бачити й мушку рушниці, і мішень?
§62. Зорова сенсорна система. Сприйняття світлових стимулів
Найважливішими характеристиками світлового випромінювання
єінтенсивність і довжина світлових хвиль. Розрізняти світло за інтенсивністю вміють усі тварини, навіть найпростіші. А от зоровий аналізатор, що реєструє відмінності між довжиною світлових хвиль,
єне у всіх. Людині поталанило — її зоровій сенсорній системі така
здатність властива. Наші фоторецептори реагують на хвилі різної довжини (мал. 62.1), а обробка їх сигналів у центральному відділі аналізатора спричиняє в нас виникнення відчуттів, яки ми називаємо кольорами.
Так, якщо джерело світла випромінює хвилі довжиною близько до 560 нм, ми говоримо — світло зеленого кольору. Так само ми називаємо зеленим і предмет, який відбиває світлові хвилі тієї ж довжини. Якщо ж ми бачимо предмет червоним, це означає, що хвилі, які він відбиває, мають довжину близько 650 нм.
Завдяки кольоровому зору ми сприймаємо випромінювання в діапазоні видимого світла, зазнаючи відчуття кольорів від темнофіолетового до темно-червоного. Відчуття, яке ми називаємо чорним кольором, виникає в нас у разі, коли поверхня предмета поглинає всі світлові промені, а білого — якщо відбиває всі світлові хвилі, незалежно від їх довжини.
Довжина хвилі 10-10 |
10-8 |
|
10-6 |
10-4 |
10-2 |
||||||||
( ) м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рентген |
УФ |
|
|
ІЧ |
|
|
Мікрохвилі |
||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Видимий діапазон
СПРИЙНЯТТЯ ІНФОРМАЦІЇ НЕРВОВОЮ СИСТЕМОЮ. СЕНСОРНІ СИСТЕМИ
400 нм |
500 нм |
600 нм |
700 нм |
Мал. 62.1. Діапазон довжин електромагнітних хвиль і їх видимий діапазон (УФ — ультрафіолетове, ІЧ — інфрачервоне випромінювання)
211
|
Проте різнокольоровим світ є для нас лише |
|
1 |
тоді, коли він добре освітлений — Сонцем або |
|
іншими джерелами світла. Зі зменшенням ін- |
||
|
||
2 |
тенсивності освітлення наш образ світу втрачає |
|
3 |
кольори. Уночі джерелами світла є лише зірки |
|
|
і Місяць, а енергія їх випромінювання значно |
4менша, ніж у Сонця. Довжина світлових хвиль, що досягають земної поверхні, зсунута до «си-
ньої» частини діапазону світлових хвиль. Отже,
5й видимими можуть бути лише предмети, що здатні відбивати хвилі такої довжини. Значно знижується й інтенсивність світла, яке відбива-
6ється від предметів. Тому в темряві ми можемо розрізняти тільки градації інтенсивності світло-
вого випромінювання. Суб’єктивною шкалою, якою ми для цього користуємося, є різні ступені
8чорного й білого: чорний — темно-сірий —
світло-сірий — білий.
У який спосіб зоровий аналізатор розрізняє світлові хвилі за інтенсивністю і довжиною, формуючи в нас кольорову картину світу? Як
ми бачимо вдень і вночі?
Рецепторний апарат ока. Сітківка людського ока багатошарова (мал. 62.2). У найглибшому її
шарі, на межі із судинною оболонкою, залягають клітини пігментного епітелію. Вони містять пігмент меланін, який поглинає світло. Клітини цього шару отримують поживні речовини з капілярів судинної оболонки і забезпечують
метаболізм фоторецепторів. До пігментного епітелію прилягає шар фоторецепторів, які називають паличками й колбочками. У сітківці
розміщується близько 125 млн паличок і 6 млн колбочок. За ними розташований шар, де містяться біполярні нейрони (біполяри) і допоміжні клітини, що беруть участь в обробці інформації, отриманої від фоторецепторів. Далі розміщується шар гангліозних нейронів, яких у сітківці близько 1 млн. Їх аксони сходяться до центру сітківки, де з них формується зоровий нерв, що прямує до зорових центрів головного мозку.
Як функціонують палички й колбочки? У паличках міститься пігмент — білок родопсин, а в колбочках — різновиди пігменту йодопсину. Структура молекул цих пігментів може змінюватися під дією світла. Як наслідок, виникають сигнали, що передаються до біполярних нейронів, а з них — до гангліозних клітин.
212
Палички налаштовані на сприйняття хвиль довжиною близько 500 нм і надзвичайно чутливі до дії світла. Перетворення родопсину відбувається навіть, якщо паличка в темряві поглинає всього один квант світла (найменшу порцію світлової енергії). З одним біполяром можуть контактувати багато паличок, а декілька біполярів —
з однією гангліозною клітиною. Отже, для гангліозних клітин палички створюють велике рецептивне поле — на одну таку клітину мо-
жуть припадати сотні паличок. Це значно підвищує вірогідність збудження гангліозної клітини, а отже, й отримання інформації головним мозком. Усі ці властивості паличок і дають їм змогу ефективно працювати за низької освітленості, у сутінках і темряві. Складовою родопсину є речовина, похідна від вітаміну А, і за його нестачі в організмі зір у сутінках значно погіршується. Іноді цей дефект зору називають курячою сліпотою.
Колбочки за різновидами йодопсину поділяють на три групи. В одних міститься пігмент, який найкраще поглинає світлове випромінювання з довжиною хвиль у діапазонах 380–560 нм, у інших — 470– 650 нм, у третіх — 470–680 нм. Відповідно, завдяки роботі колбочок першої групи у нас з’являється відчуття фіолетового-блакитного, другої — зеленого, а третьої — жовтого і червоного кольору. Одночасна активність різних видів колбочок у різних поєднаннях забезпечує нас відчуттями всіх кольорових відтінків. Коли ж разом працюють усі три групи колбочок, ми бачимо білий колір. Проте колбочки мають у сто разів меншу світлочутливість, ніж палички — саме тому вони не працюють у темряві, і світ для нас стає безкольоровим.
Фоторецептори розподілені в сітківці нерівномірно. На ній є міс-
це, де фоторецепторів зовсім немає — це сліпа пляма, де формується зоровий нерв (див. мал. 61.1). Збоку від неї розташоване заглиблення — центральна ямка, у якій містяться лише колбочки. Вона розташована в центрі жовтої плями, де є і палички, і колбочки. Проте
в міру віддалення від центра кількість колбочок зменшується, і по краях (на периферії) сітківки розташовуються лише палички. Розглядаючи предмет, ми мимоволі повертаємо очі так, щоб його зображення опинилося на центральній ямці — тут і сприйняття кольорів, і гострота зору є найкращими. Периферія сітківки майже не сприймає кольору, але світлова чутливість у цій зоні значно вища, ніж у центрі жовтої плями.
СПРИЙНЯТТЯ ІНФОРМАЦІЇ НЕРВОВОЮ СИСТЕМОЮ. СЕНСОРНІ СИСТЕМИ
1.Знайдіть у тексті пояснення, чому ми сприймаємо світ різнокольоро-
вим. Запропонуйте товаришеві показати предмети, що відбивають
світлове випромінювання з довжиною хвиль близько 400 нм, 500 нм,
600 нм.
213
2.Скористайтеся мал. 62.2 і текстом та доповніть план повідомлення про
рецепторний апарат ока. Шари сітківки: а) пігментний шар, функція —
... , б) шар фоторецепторів (колбочки і …), функція — ... , в) шар ..., функція — … . Ділянки сітківки: а) сліпа пляма — ... , б) жовта пляма — … , в) ... .
1. У якій ділянці сітківки зорові сигнали не сприймаються; у якій сприймаються краще за все? 2. Якими є відмінності між властивостями паличок і
колбочок? 3. Яким є біологічне значення значної величини рецептивного поля гангліозних клітин? 4. Яке біологічне обґрунтування має відомий
вираз «уночі всі коти сірі»? 5. Чому в темряві діаметр зіниці є максимальним; як це пов’язано з будовою сітківки?
§63. Центральний відділ зорового аналізатора. Властивості зорової сенсорної системи
1
2 
3
4
5
6
Мал. 63.1. Зоровий аналізатор: 1 — око; 2 — волокна зорового нерва; 3 — перехрест волокон; 4 — таламус; 5 — ядро таламуса; 6 — зорова зона
(потилична частка кори великих півкуль)
Центральний відділ зорового аналізатора
(мал. 63.1). Сигнали від нейронів сітківки лівого й правого ока надходять до центрального аналізатора по волокнах зорових нервів. Перед тим як увійти в мозок, частина цих волокон перехрещується. Після перехрещення зорові нерви спрямовуються до ядер таламуса і стовбура головного мозку. У їх нейронах відбувається наступний етап переробки зорової інформації. Від таламуса нервові імпульси потрапляють далі — у зорову зону кори, яка розташована в потиличній ділянці головного мозку. У зоровій зоні кори завершується аналіз та відбувається процес розпізнавання зорового стимулу — створення його образу. У цьому беруть участь також асоціативні зони кори головного мозку. За ушкодження асоціативних зон, пов’язаних із зоровою зоною кори, порушується зорове розпізнаван-
ня предмета.
Властивості зорової сенсорної системи. Що вміє робити наша зорова сенсорна система? Насамперед зоровий аналізатор постачає нам інформацію про «світло й тінь». Ви вже з’ясували, що поріг чутливості до інтенсивності світлових стимулів у паличок значно нижчий, ніж у колбочок. Проте поріг чутливості не є постійною вели-
214
чиною. Згадайте — коли в кімнаті раптово гасне світло, ви тимчасово сліпнете. Минає кілька хвилин, зір відновлюється: чутливість паличок збільшується, і ви починаєте розрізняти деякі деталі. Процес звикання до слабкого освітлення називають темновою адаптацією. Яким є її механізм?
Під дією інтенсивного світла родопсин у паличках руйнується, а в темряві — синтезується. Увечері, за природного зниження освітленості, відновлення родопсину відбувається поступово, і ми не помічаємо, як палички адаптуються до темряви. За різкого переходу зі світла до темряви родопсин не встигає відновитися, тому ми й сліпнемо на деякий час у темній кімнаті.
Коли ж лампа в кімнаті спалахує, у вас виникає неприємне відчуття сліпучого світла. Це реакція на освітленість, що стала надмірною для паличок, які адаптувалися до темряви. Зіниці очей максимально звужуються, уберігаючи від виснаження палички, розташовані на периферії сітківки. Починається світлова адаптація — зниження чутливості паличок. У цей час до роботи стають колбочки.
Нам здається, що зорові відчуття виникають моментально — лише ми кинули погляд на предмет. Але це не так: на передачу сигналу по чутливому нерву і багаторазові перетворення в центральному відділі аналізатора потрібен час — у середньому 0,03–0,1 с. Зауважмо, що зорове відчуття не зникає одразу по закінченні дії стимулу. Увімкніть ліхтарик й окреслить ним у темряві коло — протягом кількох секунд ви бачитимете світіння там, де ліхтарика вже немає. Так само ми сприймаємо світіння екрану телевізора як неперервне, хоча насправ-
ді цей світловий потік постійно переривається. Відчуття, які тривають після припинення дії стимулу, називають післяобразами.
Завдяки післяобразам ми зазвичай не помічаємо, що зображення предметів зникає із сітківки, коли ми мимоволі блимаємо. Ці властивості зору дають нам змогу формувати образ видимого світла як відносно неперервний у часі.
У які способи за допомогою зорового аналізатора ми сприймаємо простір? Коли ми фіксуємо погляд на певному предметі, ми бачимо його чітко. Проте в поле зору потрапляють й інші предмети, зображення яких проектується на периферію сітківки, й тому є нечітким. Кут, що визначає поле зору людини, дорівнює майже 180° — таку частину простору ми здатні сприймати одночасно за допомогою обох очей. У межах поля зору, ґрунтуючись на чіткості зображень предметів на сітківці, ми вирізняємо предмети, які розташовані в напрямку оптичної осі ока, тобто перед нами. Інформацію про те, де саме — ліворуч або праворуч від нас — розташовані предмети, постачають рухи очей і голови. Аби отримати чітке зображення предмета, ми повертаємо очі або голову так, щоб воно потрапило на центральну ямку
СПРИЙНЯТТЯ ІНФОРМАЦІЇ НЕРВОВОЮ СИСТЕМОЮ. СЕНСОРНІ СИСТЕМИ
215
|
|
сітківки. Сигнали від м’язів очей або шиї, рецеп- |
|
|
4 |
торів сітківки надходять до сенсомоторної зони |
|
|
|
кори головного мозку, де вони обробляються |
|
|
3 |
і визначається напрямок розміщення предмета. |
|
|
Зоровий аналізатор відповідає і за сприйнят- |
||
|
|
||
|
|
тя глибини простору, тобто відстаней до предме- |
|
|
|
тів. У нас бінокулярний зір: ми дивимося на світ |
|
|
|
двома очима, і наш зоровий аналізатор склада- |
|
|
|
ється з двох симетричних частин. Поля зору лі- |
|
|
|
вого й правого ока співпадають неповністю |
|
1 |
2 |
(мал. 63.2). Аби впевнитися в цьому, заплю- |
|
щуйте по черзі ліве і праве око — виявиться, що |
|||
|
|
||
|
|
||
Мал. 63.2. Схема |
предмети ніби різко зміщуються. Проте і ліва |
||
бінокулярного зору: 1 — ліве |
і права частини центрального відділу аналізато- |
||
око; 2 — праве око; |
ра одночасно отримують інформацію від обох |
||
3 — ділянка перетину полів |
очей, а під час обробки вона синтезується в єди- |
||
зору лівого і правого очей; |
ний образ предмета. Це допомагає сприймати |
||
4 — предмет |
|
предмети об’ємно. |
|
Як за допомогою зорового аналізатора ми сприймаємо глибину простору, тобто відстань до предметів? Коли ми розглядаємо людину на відстані 100 м, оптичні осі очей майже паралельні. Що ближче до нас людина, то більший кут перетину між оптичними осями очей, спрямованих на неї. Водночас збільшується і зображення на сітківці. Сигнали від сітківок про розміри і детальність зображень від м’язів, які повертають очі, від війчастих м’язів, що відповідають за акомодацію, одночасно потрапляють до сенсомоторної зони кори головного мозку. Аналіз цієї інформації дає змогу сприймати відстань до предмета. Допомагає оцінювати глибину простору пам’ять про реальні розміри предметів та їх співвідношення.
1. За допомогою тексту разом з товаришем проведіть експеримент: визначте час, потрібний зоровій сенсорній системі кожного з вас для темнової адаптації. Обговоріть план експерименту, з’ясуйте, яке обладнання вам потрібне. Презентуйте в класі свої результати.
2.Виокремте в описі властивостей зорового аналізатора ключові слова,
які допоможуть розказати про ті його особливості, що обумовлюють неперервність зорового сприйняття світу; про сприйняття простору.
1. Розкажіть про механізм темнової адаптації. 2. Наведіть приклади ситу-
ацій, у яких виникають зорові післяобрази. 3. Чому між якістю зоро-
вих образів предметів, що потрапляють на периферію поля зору і в його
216
