Основные причины нарушения зрения

1.         Основные причины нарушения зрения

Плохое зрение — это неспособность глаза приспособиться к инстинктивному физиологическому акту видения. Близорукость, или миопия, дальнозоркость, или гиперметропия, астигматизм — основные виды нарушения зрения.

Близорукость, дальнозоркость и их причины.

Нормальное зрение называют соразмерным, или эмметропическим. Близорукие люди (миопы) видят близкие предметы хорошо, далекие — плохо, а дальнозоркие (гиперметропы), наоборот. Почти две трети всего человечества имеют дальнозоркость или близорукость, то есть обладают аметропическими глазами.

У близоруких людей вследствие повышенной силы преломляющих сред из-за увеличенного размера глазного яблока лучи света от далеких предметов фокусируются впереди сетчатки. В результате в области желтого пятна не получается ясного изображения, отдаленные предметы видны расплывчатыми. Зато лучи света от близких предметов в близоруком глазе сходятся точно на сетчатке и дают четкое изображение без напряжения или с минимальным напряжением при аккомодации. Близорукие люди могут часами читать, работать с очень мелкими деталями, не чувствуя утомления зрения.

У дальнозорких глаза, наоборот, отличаются слабой преломляющей силой или недостаточными размерами по передне-задней оси. Лучи света от далеких и близких предметов в таком глазе преломляются меньше, чем нужно, и четкого изображения на сетчатке не получается, так как фокус оказывается за сетчаткой глаза. Эти изменения условий фокусировки изображения в глазе, называемые рефракционными.

Дальнозорким и близоруким людям зрение улучшают при помощи очков. Установленное перед дальнозорким глазом выпуклое стекло увеличивает преломляющую силу глаза, фокус световых лучей переводится точно на сетчатку, и глаз работает с меньшим напряжением. Вогнутое стекло, помещенное перед близоруким глазом, уменьшает его преломляющую силу, лучи от далеких предметов сходятся в желтом пятне — зрение вдаль улучшается. Использование очков, однако, неизбежно приводит к ослаблению внутренних мышц глаза, в связи, с чем со временем очки приходится менять на более сильные.

Способность глаза к аккомодации исследуют с помощью, так называемой глазной эргографии, позволяющей точно определить степень зрительного утомления. Эргография также оказалась ценным методом выявления расстройств динамической рефракции глаза у близоруких детей и подростков, с ее помощью оценивают зрение лиц, занятых на тонких и точных производственных операциях.

Аккомодация глаза — важнейший регулятор функции зрения. С возрастом ее степень постепенно падает, ибо сам хрусталик становится менее эластичным. Возникает явление, называемое пресбиопией, или старческой дальнозоркостью. В связи с ослаблением аккомодации человек стремится отодвинуть книгу или газету от глаз (чтобы облегчить работу цилиарных мышц) или прибегает к помощи очков с выпуклыми линзами.

Из всего сказанного ясно, насколько важно тренировать цилиарные, а также окружающие глаза мышцы, охранять их от преждевременного ослабления.

Астигматизм— искажение изображения оптической системой, связанное с тем, что преломление или отражение лучей в различных сечениях проходящего светового пучка неодинаково. Вследствие, изображение предмета становится нерезким. Каждая точка предмета изображается размытым эллипсом.

Глаз представляет здесь в разрезе. Лучи света попадает в зрачок через роговицу-переднюю прозрачную часть наружной оболочки глаза. Роговица является сильной преломляющей линзой. Радужная оболочка регулирует количество проникающего в глаз света, что позволяет видеть кА при тусклом так, и при ярком свете. Хрусталик фокусирует на сетчатке свет от ближних и дальних предметов. Центральная ямка сетчатки – область наибольшей остроты зрения.

2.         Строение глаза и мышечного аппарата

Природа создала глаз шарообразным. Он легко вращается вокруг трех осей: вертикальной (влево — вправо), горизонтальной (вверх — вниз) и оптической. Вокруг глаза расположены три пары глазодвигательных мышц. Мышцами управляют сигналы, поступающие из мозга.

Глазодвигательные мышцы, пожалуй, самые быстродействующие в организме человека. При осмотре, например, картины плаз совершает огромное количество микродвижений, причем одно Движение совершается всего за несколько сотых долей 1 с. Помимо этого, глаз непрерывно совершает небольшие, но очень быстрые колебания (до 120 в с). Они крайне важны при рассматривании мелких предметов. Как только пристальное рассматривание прекращается, исчезают и колебания. Приемник световых волн

Когда про глаз говорят, что это часть мозга, вынесенная на периферию, имеют в виду, прежде всего сетчатку. По существу, это самостоятельный анализатор, первый приемник всех его световых волн и импульсов. Именно в сетчатке глаза происходит переработка, трансформация световой энергии в электрический импульс, направляющийся в зрительные центры мозга.

Устройство сетчатки у разных живых существ неодинаково. У позвоночных, от рыб до обезьян, и у человека световоспринимающая поверхность глаза представляет собой исключительно сложное, как по структуре, так и по функциям, нервное образование. Толщина сетчатки весьма мала — 0,14 мм. Одним из самых важных ее участков является так называемое желтое пятно место наилучшего зрения. В области желтого пятна сосредоточена основная часть колбочковых фоторецепторов, ответственных за цветовое зрение.

Весьма существенное значение имеет вопрос о месте расположения сетчатки по оси глаза. Дело в том, что любой зрительный образ может быть рассмотрен как совокупность точек. Каждая из них фиксируется на сетчатке именно в виде точки, причем благодаря некоторым оптическим явлениям (дифракции света, аберрации и др.) ее изображение оказывается несколько размытым. Как показали расчеты, сетчатка расположена как раз в том месте (примерно на расстоянии 0,4 мм впереди фокуса глаза), где все оптические дефекты имеют наименьшее значение. Благодаря этому и достигается наиболее четкое зрение.

В сетчатке позвоночных животных обычно различают 10 слоев нервных элементов, связанных между собою не только морфологически, но и функционально. Общее число воспринимающих свет рецепторов сетчатки — 130 млн., и всего 7 млн. из них — колбочковые рецепторы, участвующие в цветовом зрении. От каждой светочувствительной клетки — палочки или колбочки — отходит нервное волокно, соединяющее рецепторы с центральной нервной системой. При этом у каждой колбочки — отдельное волокно, тогда как у палочек одно волокно обслуживает целую их группу. Зрительные нервы перекрещиваются, причем у человека и высших обезьян перекрещивается лишь половина волокон каждого зрительного нерва. Мозговой, или центральный конец зрительного анализатора располагается в задней части затылочной доли коры мозга, где сходятся нервные волокна центра и периферии сетчатки.

Свет представляет собой поток особых частиц — фотонов (квантов). Фотоны поглощаются и отражаются веществами, из которых состоят окружающие нас предметы, и от числа фотонов зависит яркость воспринимаемого нами зрительного образа. Какое же число фотонов проникает через оптические среды глаза и достигает сетчатки? Специальные расчеты показали, что в сумерки или ночью (в условиях слабой освещенности) в сетчатку проникает очень малое число фотонов. В каждую светочувствительную клетку в среднем за 20 мин. попадает один фотон, а при дневном освещении — множество.

Возникает вопрос: сколько же их требуется, чтобы сетчатка пришла в возбужденное состояние, то есть каково минимальное число фотонов, необходимых для зрительного процесса? Этот вопрос детально исследовали академик С. И. Вавилов и его сотрудники. Они установили, что достаточно весьма небольшого числа фотонов, а в отдельных случаях хватает даже одного. Таким образом, чувствительность глаза к свету предельно высока.

«Этажи» зрения

Внутренняя поверхность сетчатки — это светочувствительная мозаика. Она состоит из более чем 130 млн. воспринимающих и перерабатывающих свет фоторецепторов — палочек и колбочек, плотно прилегающих друг к другу. Размеры их чрезвычайно малы (около 2 мкм в диаметре); это обеспечивает невиданную даже для современной микроэлектронной техники плотность «упаковки» нервных элементов. Так, в макулярной зоне сетчатки человека насчитывается 140 тыс. колбочек на 1 кв. мм. У орла плотность клеток еще больше, соответственно, выше и острота зрения.

Микроскоп дает нам возможность проникнуть внутрь фоторецептора. Удивительно! Фоторецептор напоминает небоскреб, причем колбочка имеет острый шпиль. Пусть воображаемый лифт пронесет нас снизу вверх по палочковому фоторецептору (его длина — 50 мкм). Мы будем пересекать многочисленные «этажи» из сложенных в правильную стопку зрительных мембран, которых в каждой клетке — несколько тысяч.

Давайте задержимся на одном из этажей и внимательно присмотримся к его удивительной архитектуре. Перед нами открывается ажурный «архитектурный ансамбль» из молекул жиров и светочувствительных белков, главным из которых является родопсин, или зрительный пурпур.

Каждый из 1 тыс. этажей палочки имеет свыше 1 тыс. мембран (в колбочке их около 750); этаж — «трехслойный пирог», в середине которого—двойной слой жиров (толщиной всего 80 ангстрем), а сверху и снизу—тончайшие слои родопсина (90% от всего количества белка, образующего мембрану); его молекулярные превращения под действием света «запускают» начальные этапы процесса зрения.

Оказавшись внутри колбочки, мы заметили бы, что здесь зрительные мембраны контактируют с наружной мембраной клетки, чего нет в палочке. Хотя пока и не найден ответ на вопрос о причинах различия внутренней структуры фоторецепторов двух типов, но очевидно, что оно как-то связано с различием их функций: палочкам приходится работать ночью, когда фотоны попадают на сетчатку довольно редко, и светочувствительная клетка приходит в возбуждение даже при поглощении единичных фотонов; колбочка же, напротив, работает днем, при ярком солнечном свете, и ее буквально пронизывает обильный поток квантов света.

В последние годы английские и американские ученые использовали для изучения ультратонкого строения зрительных мембран рентгеноструктурный анализ. Он и результаты исследований с помощью электронного микроскопа позволили выявить даже распределение молекул родопсина в мембране: 90% всего их количества располагается перпендикулярно длинной оси палочек, 10% — параллельно. Такое их расположение обеспечивает максимальное поглощение света, а следовательно, и очень высокую чувствительность фоторецептора.

Для чего же фоторецепторам такое многоэтажное строение? Как известно, небоскребы возникли из-за дефицита площади, но что заставило природу создать мозаику из «небоскребов» внутри глаза? Чтобы попытаться ответить на этот далеко нелегкий вопрос, обратимся к молекулярным механизмам начальных этапов процесса зрения.

Основные светочувствительные элементы сетчатки — палочки и колбочки — состоят из внешних и внутренних сегментов. Внешние сегменты более узкие и вытянутые, диаметр палочки — 2 мкм, длина — 5 мкм, диаметр и длина колбочки несколько меньше. При попадании нескольких квантов света на сетчатку глаза она возбуждается, но только 7 из 10 попадающих на нее фотонов способны возбудить ее.

Учитывая, что возбудить мембрану способны не все молекулы родопсина, поглощающие фотоны, а лишь те из них, которые не­посредственно прилегают к ней, английские ученые установили, что палочки фоторецептора способны реагировать на 1 фотон, поглощенный молекулой, лежащей непосредственно на мембране. Такая сверхчувствительность может быть объяснена только наличием усилительного или множительного механизма в самом фоторецепторе.

Химическая структура органов зрения животных и человека формировалась в процессе эволюции, а также под влиянием их образа жизни. При всех различиях зрительных систем у них есть и много общего, в частности — зрительные пигменты, которые поглощают свет и запускают сложнейший фотохимический механизм зрения. Пигменты для зрения играют ту же роль, что хлорофилл для фотосинтеза. Главными среди них являются родопсин — пигмент палочек сетчатки и йодопсин — пигмент колбочек. Родопсин и йодопсин состоят из хромофорной группы и белка — опсина. Область максимального поглощения света у родопсина находится в зеленой части спектра (500 нм), у йодопси-на — в желто-зеленой (550 нм).

Соответственно в этих же участках спектра отмечается наиболее высокая чувствительность глаза днем, когда в основном работают колбочки, и ночью, когда функционируют палочки.

Под действием света в родопсине и йодопсине протекают сложные фотохимические процессы, в результате которых часть молекул зрительных пигментов распадается. Их восстановление происходит в темноте с участием витамина А, который доставляется к рецепторам по кровеносной системе глаза.

Между палочковым и колбочковым зрением имеется существенная разница. При помощи колбочек мы различаем цвета предметов, тогда как палочки ответственны за черно-белое зрение.

Человек различает почти бесконечное количество цветов и оттенков, для определения которых даже не хватает слов. Самой распространенной и наиболее признанной в настоящее время является трехцветная, или трехкомпонентная, теория цветового зрения. Все многообразие цветов воспринимается благодаря существованию в сетчатке колбочек трех типов. Одни из них возбуждаются красными лучами, другие — зелеными, а третьи — сине-фиолетовыми, благодаря чему мы различаем три этих цвета. Если одновременно и в одинаковой степени возбуждаются все виды колбочек, мы видим белый цвет, если же возбуждение колбочек разных типов выражено неодинаково, возникает ощущение других цветов.

Опыты показывают, что любой цвет, воспринимаемый глазом человека, можно получить, комбинируя красный, зеленый и сине-фиолетовый цвета разной насыщенности. Например, смесь красного с желтым дает оранжевый цвет, синего с зеленым — голубой и т. д. Законы оптического смешения цветов действуют и тогда, когда оно происходит в сетчатке.

Различные расстройства цветового зрения встречаются у 4% мужчин и 0,7% женщин. Это — невосприятие красного и зеленого цветов, снижение способности воспринимать зеленый цвет, нечувствительность к синему цвету и др. Для определения нарушений цветового зрения созданы специальные таблицы, которые применяются при освидетельствовании железнодорожников, шоферов и т. д.

Итак, главное «действующее лицо» процесса зрения — свет. Однако биологам и физиологам известно, что свет проникает через кожу и костные покровы к центральной нервной системе и обуславливает, в частности, явление фотопериодизма у птиц и других животных, у которых были удалены глаза. Эксперименты, проведенные на зрительных системах животных, показали, что кванты проникают через глаз и далее по нервным волокнам в зрительные центры мозга и могут вызывать непосредственное световое раздражение их клеточных структур. Предложенная гипотеза названа оптоэлектронной. Ее дальнейшее экспериментальное обоснование ведется в настоящее время в ряде лабораторий. Факт передачи квантов света от глаза в мозг был подтвержден и учеными Московского медицинского стоматологического института. Наряду с фотохимическими, в глазу протекают и электрические процессы. Информация об их ходе используется для диагностики глазных заболеваний. Сейчас в любой солидной глазной клинике есть кабинет электродиагностики. Зафиксированная электрическая реакция сетчатки глаза на освещение называ­ется электроретинограммой, а ее запись и анализ — электроретинографией.

Как работают органы зрения.

Роговица и хрусталик фокусируют на сетчатке попадающие в глаз световые лучи. Цилиарная мышца изменяет толщину хрусталика - расслабляет или сжимает его, чтобы свет, поступающий с разного расстояния - от ближних и дальних объектов, - фокусировался точно на сетчатке. Радужная оболочка регулирует количество проникающего в глаз света. Ее мышцы непрерывно меняют диаметр зрачка, увеличивая его, когда нужно впустить больше света, и уменьшая, когда избыток света грозит повредить сетчатку. Сетчатка содержит 2 вида фоторецепторов - палочки и колбочки. Около 125 млн. палочек обеспечивают сумеречное зрение. Они обладают высокой чувствительностью к очень слабому свету, но позволяют различать только черное и белое. Колбочки, которых около 7 млн., обеспечивают цветовое зрение, но им для работы нужен яркий свет. Выделяют 3 типа колбочек в зависимости от содержащегося в них светочувствительного пигмента. Одни колбочки различают зеленый цвет, другие - красный, третьи - синий. Палочки и колбочки генерируют импульсы, которые по зрительному нерву передаются в зрительные зоны головного мозга. Мозг преобразует эти импульсы в изображение. Каждый глаз видит окружающий мир немного по-разному. Совмещая эти образы, мозг строит трехмерное изображение, которое позволяет оценивать расстояния и расположение объектов в пространстве.