Поле зрения глаза

Общее поле зрения глаза огромно, по сравнению с каким-либо оптическим прибором: 125° по вертикали и 150° по горизонтали. Но в действительности для ясного различения используется лишь ничтожная часть этого поля:

• поле наиболее совершенного зрения, соответствующее центральной ямке, 11,5°;

• поле достаточно удовлетворительного зрения в области всего желтого пятна около 8° по горизонтали и 6° по вертикали;

• вся остальная часть поля зрения служит только для грубого ориентирования в пространстве.

Вследствие этой особенности светочувствительного аппарата глазу для обозрения окружающего пространства приходится совершать непрерывное вращательное движение в своей орбите. Глазное яблоко может вращаться в пределах 4550°. Это вращение приводит изображения различных предметов на центральную ямку и дает возможность рассмотреть их детально. Движения глаза совершаются без участия сознания и, как правило, не замечаются человеком.

Сетчатая оболочка – это сложное переплетение нервных клеток, связывающих друг с другом рецепторы, и нервных волокон, соединяющих нервные клетки между собой и связывающих глаз с корой головного мозга. Основными светочувствительными элементами (рецепторами), которые преобразуют падающее световое излучение в электрические импульсы, являются два вида клеток:

1. в виде стебелька, называемые палочками (высота 30 мкм, толщина 2 мкм) - обладают большей чувствительностью (порог чувствительности 10^-6 лк), но не различают цветов (строго говоря, чувствительны только к длинам волн от 400 до 650 нм с максимумом при 515 нм), т.е. являются аппаратом сумеречного зрения (зрения при слабом освещении); сумеречное зрение различает только ахроматические цвета – серые полутона; в палочках находится особый пигмент – родопсин, собирающийся в них в темноте и выцветающий на свету, восприятие света палочками обусловлено химическими реакциями под действием света на родопсин;

2. более короткие и более толстые, называемые колбочками (высота 10 мкм, толщина 6-7 мкм) - чувствительны к цветам, но зато ме­нее чувствительны к свету (порог чувствительности 10^-2 лк) и поэтому являются аппаратом дневного зрения; колбочковый аппарат чувствителен к длинам вол от 400 до 700 нм с максимумом при 555 нм, а при высоких интенсивностях света – от 390 до 760 нм; колбочки реагируют на свет за счет реакции йодопсина.

Всего глаз имеет около 130 миллионов палочек и 7 миллионов колбочек.

Замечание: Кроме родопсина и йодопсина дно глаза обладает еще одним пигментом черного цвета, роль которого состоит в предохранении светочувствительного аппарата от чересчур сильных световых раздражений. При отсутствии светового раздражения зёрна этого пигмента находятся на задней поверхности сетчатки. Но при воздействии света начинается перемещение зёрен навстречу падающему свету. Они проникают в слои сетчатки и, поглощая значительную часть световой энергии, заслоняют тем самым в сильной степени палочки и колбочки от светового раздражения.

Желтое пятно обеспечивает наибольшую разрешающую способность глаза.

Распределение рецепторов на сетчатке неравномерно: в области желтого пятна преобладают колбочки (около 50 000), а палочек очень мало; к периферии сетчатки, наоборот, число колбочек быстро уменьшается и остаются одни только палочки. Рецепторы связаны между собой промежуточными нервными клетками, объединяющими группы рецепторов в рецептивные поля. Эти поля представляют собой перестраивающиеся формации, которые увеличиваются при уменьшении освещенности, и наоборот. От каждого рецептивного поля информация передается в мозг по нервным волокнам в виде закодированных групп электрических импульсов.

Замечания:

1. Особенностью рецептивных полей сетчатки является то, что они реагируют не на величину потока излучения (_e ), а на изменение потока излучения (d, _e). Поэтому глаз совершает частые микродвижения – тремор, при этом изображение предмета смещается по сетчатке, меняется интенсивность освещения отдельных рецепторов тем больше, чем больше контраст соседних деталей изображения.

2. Отдельные рецептивные поля различаются по своим функциям: одни реагируют на увеличение освещенности, другие – на уменьшение, третьи – на увеличение и ослабление (в зрительной области коры головного мозга есть аналогично реагирующие нервные клетки). Кроме этого, различные специфические рецептивные поля различают прямолинейные контуры предметов под разными углами наклона, другие – криволинейные контуры, третьи – периодические структуры и т. д. Существуют также и рецептивные поля, по-разному реагирующие на спектральный состав возбуждающего их света.

По направлению к центральной ямке толщина сетчатки в желтом пятне уменьшается, исчезают почти все промежуточные ее слои и остаются практически только палочки и колбочки с их нервными окончаниями. В самой ямке отсутствуют палочки, так что в ней все дно выстлано только колбочками.

В желтом пятне к большинству колбочек подходят отдельные волокна зрительного нерва. По этой причине только в области ямки и желтого пятна глаз может различать тонкие детали.

Вне пределов желтого пятна одно волокно зрительного нерва всегда обслуживает целые группы колбочек или палочек. Поэтому целые группы элементов, занимающих сравнительно большую площадь сетчатки, одновременно передают свое раздражение одному нервному волокну, и воспринимаемая сознанием картина становится грубой, лишенной деталей. Всякое уклонение изображения в сторону от ямки влечет за собою уменьшение четкости изображения, а когда изображение сходит с желтого пятна, то различение мелких деталей предмета совершенно прекращается. Периферическая часть сетчатки служит в основном для ориентирования в пространстве.

На месте ствола зрительного нерва располагается слепое пятно. В области слепого пятна нет ни колбочек, ни палочек, и этот участок сетчатки не чувствителен к свету. Диаметр слепого пятна 1,88 мм, что соответствует полю зрения 6°. Это значит, что человек с расстояния 1 м может не увидеть предмета диаметром 10 см, если его изображение проектируется на слепое пятно.

П ример: Убедиться, что в глазу существует слепое пятно, можно, проделав следующий опыт. Поднести рисунок к глазу на расстояние 10 см, закрыть левый глаз и смотреть на крестик правым глазом (рис.). Если перемещать рисунок, то в какой-то момент изображение другой фигуры будет не видно – оно попадет на слепое пятно.

Замечания:

1. Зрение человека фрагментарно, т.е. объекты в поле зрения фиксируются не все сразу, а последовательным переводом взора с одного на другой. Изображение представляется единым и неподвижным благодаря особому механизму восприятия: координация движений головы и глаз, в результате которой восстанавливается образ в мозгу.

2. Зрительная система способна игнорировать мешающую информацию, возникающую на сетчатке при скачкообразных движениях глаз.

3. Последний этап зрения – осмысливание видимой информации в мозгу и узнавание предметов, при этом возможно появление оптических иллюзий.