Зрение

1.Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Строение глаза, процесс зрения

1.1.1.Строение глаза

1.1.2. Аккомодация

1.1.3. Строение сетчатки

1.1.4. Строение и функции палочек и колбочек

1.1.5. Различия между палочками и колбочками

1.1.6. Механизм фоторецепции

1.1.7. Цветовое зрение

1.1.8. Бинокулярное зрение и стереоскопическое зрение

1.1.9. Зрительные пути и зрительная кора

1.2. Характеристика источников света

1.2.1. Освещение

1.3. Заболевания органа зрения. Дефекты глаз, способы их устранения

1.3.1. Заболевания органа зрения

1.3.2. Нормы по работе за ПК, чтению

1.3.3. Гимнастика для глаз

1.4. Каротиноиды, витамин А, биологическая активность каротиноидов

1.4.1. Каротиноиды

1.4.2. Биодоступность каротиноидов

1.4.3. Микронизация и эмульгирование

1.4.4. Всасывание или абсорбция

1.4.5. Транспорт бета-каротина из слизистой кишечника в печень

1.4.6. Транспорт каротиноидов из печени в кровь

1.4.7. Биоконверсия каротиноидов

1.4.8. Транспорт РЭ в печень

1.4.9. Мобилизация витамина А из печени в кровь

1.4.10. Транспорт каротиноидов в органы и ткани

1.4.11. Взаимопревращения каротиноидов в организме

1.4.12. Факторы, влияющие на биодоступность каротиноидов

1.5. Витамин А

Глава 2.

2.1. Методы исследования

2.2. Исследование процентного соотношения кабинетов с люминисцентными и электрическими лампами

2.3. Исследование цветовой гаммы

2.4. Исследование естественного освещения

2.5. Исследование искусственного освещения

2.6. Выявление наиболее и наименее комфортного кабинета 406-й гимназии

2.7. Изучение уровня зрения среди учащихся 11-х классов 406-й гшимназии

2.8. Исследование содержания витамина А в рационе учащихся 11-х классов 406-й гимназии

3. Выводы

4.Рекомендации

5. Список литературы.

 1. Введение.

Живое существо не имеет более верного и надежного помощника, чем глаз. Видеть - значит различать врага, друга и окружающее во всех подробностях. Другие органы чувств выполняют то же, но сравнительно грубее и слабее. Наши слова “поживем-увидим” равносильны тому, что видимость-достоверность. В этом смысле надо понимать изречение Анаксагора: зрение - есть явление невидимого. Невидимый мир становится реальностью, явлением посредством зрения.

Задачи идеального глаза ясны. От каждой точки предмета должно получиться свое, отдельное ощущение. Важна пространственная правильность передачи, мозг должен получить верные сведения о форме, размерах и расстоянии.

Но как мог возникнуть вспомогательный орган, решающий оптические трудности, как на зрение влияют природные, экологический факторы, каков уровень зрения среди нынешних подростков, способы его улучшения-все эти и ряд других вопросов я попыталась описать и проанализировать.

Глава 1. Обзор литературы.

1.Строение глаза, процесс зрения.

1.1.1Строение глаза.

Рис 1.

1-склера

2-сосудтистая оболочка

3-сетчатка

4- стекловидное тело

5- стекловидное тело

6- центральная ямка

7- слепое пятно

8- зрительный нерв

9- цилиарная мышца

10- верхнее веко

11- конъюктива

12- роговица

13- водянистая влага

 14- зрачок

15- хрусталик

16- радужная оболочка

17- циннова связка

18- цилиарное тело.

Глаза расположены во впадинах черепа, называемых глазницами; глаз укреплен здесь при помощи четырех прямых и двух косых мышц, управляющих его движениями. Глазное яблоко человека имеет диаметр около 24 мм и весит 6-8г. Большую часть глаза составляют вспомогательные структуры, назначение которых в том, чтобы проецировать поле зрения на сетчатку- слой фоторецепторных клеток, выстилающих глазное яблоко изнутри.

Стенка глаза состоит из трех концентрических слоев: 1) склеры (белковой оболочки) и роговицы; 2) сосудистой оболочки, ресничного тела, хрусталика и радужки; 3) сетчатки. Форма глаза поддерживается за счет гидростатического давления (25 мм рт.ст.) водянистой влаги и стекловидного тела. Схема строения человеческого глаза приведена на рисунке. Ниже дается краткое перечисление различных его частей и выполняемых ими функции.

Склера - самая наружная оболочка глаза. Это очень плотная капсула, содержащая коллагеновые волокна; защищает глаз от повреждения и помогает глазному яблоку сохранять свою форму.

Роговица - прозрачная передняя сторона склеры. Благодаря искривленной поверхности действует как главная светопреломляющая структура.

Конъюктива – тонкий прозрачный слой клеток, защищающий роговицу и переходящий в эпителий век. Конъюктива не заходит на участок роговицы, прикрывающей радужку.

Веко – защищает роговицу от механического и химического повреждения, а сетчатку – от слишком яркого света.

Сосудистая оболочка – средняя оболочка; пронизана сосудами, снабжающими кровью сетчатку, и покрыта пигментными клетками, препятствующими отражению света от внутренних поверхностей глаза.

Ресничное (цилиарное) тело – место соединения склеры и роговицы. Состоит из эпитеальных клеток кровеносных сосудов и цилиарной мышцы.

Цилиарная мышца – кольцо, состоящее из гладких мышечных волокон, кольцевых и радиальных, которые изменяют форму хрусталика при аккомодации.

Цилиарная (циннова связка) – прикрепляет хрусталик к цилиарному телу.

Хрусталик – прозрачное эластичное двояковыпуклое образование. Обеспечивает тонкую фокусировку лучей света на сетчатке и разделяет камеры, заполненные водянистой влагой и стекловидным телом.

Водянистая влага – прозрачная жидкость, представляющая раствор солей. Секретируется цилиарным телом и переходит из глаза в кровь через шлеммов канал.

Радужка – кольцевая мышеченая диафрагма, содержит пигмент, определяющий цвет глаз. Разделяет пространство, заполненное водянистой влагой на переднюю и заднюю камеры и регулирует количество света, проникающего в глаз.

Зрачок – отверстие в радужке, через которое свет проходит внутрь глаза.

Стекловидное тело – прозрачное полужидкое вещество, поддерживающее форму глаза.

Сетчатка – внутренняя оболочка, содержащая фоторецепторные клетки (палочки и колбочки), а также тела и аксоны нейронов, образующих зрительный нерв.

Центральная ямка – наиболее чувствительный участок сетчатки, содержащий только колбочки. В этом участке наиболее точно фокусируются лучи света.

Зрительный нерв – пучок нервных волокон, проводящих импульсы от сетчатки в мозг.

Слепое пятно – место на сетчатке, где из глаза выходит зрительный нерв; оно не содержит ни палочек, ни колбочек и потому не обладает светочувствительностью.

1.1.2Аккомодация.

Аккомодация – это рефлекторный механизм, с помощью которого лучи света, исходящие от объекта, фокусируются на сетчатке. Он включает два процесса, каждый из которых будет рассмотрен отдельно.

Рефлекторное изменение диаметра зрачка.

При ярком свете кольцевая мускулатура радужки сокращается, а радиальная расслабляется; в результате происходит сужение зрачка и количество света, попадающего на сетчатку, уменьшается, что предотвращает его повреждение.

При слабом свете, наоборот, радиальная мускулатура сокращается, а кольцевая расслабляется. Дополнительное преимущество, доставляемое сужением зрачка, состоит в том, что увеличивается глубина резкости, и поэтому различия в расстоянии от объекта до глаза меньше сказываются на изображении.

От объекта, удаленного на расстояние больше шести метров в глаз поступают практически параллельные лучи света, тогда как лучи, идущие от более близких предметов, заметно расходятся. В обоих случаях для того, чтобы свет сфокусировался на сетчатке, он должен быть преломлен (т. е. его путь изогнут), и для близких предметов преломление должно быть более сильным. Нормальный глаз способен точно фокусировать свет от объектов, находящихся на расстоянии от 25 см. до бесконечности. Преломление света происходит при переходе его из одной среды в другую, имеющую иной коэффициент преломления, в частности на границе воздух – роговица и у поверхности хрусталика. Форма роговицы не может изменяться, поэтому рефракция здесь зависит только от угла падения света на роговицу, который в свою очередь зависит от удаленности предмета. В роговице происходит наиболее сильное преломление света, а функция хрусталика состоит из окончательной “наводке на фокус”. Форма хрусталика регулируется цилиарной мышцой: от степени ее сокращения зависит натяжение связки, поддерживающей хрусталик. Последняя воздействует на эластичный хрусталик и изменяет его форму (кривизну поверхности), а тем самым и степень преломления света. При увеличении кривизны хрусталик становится более выпуклым и сильнее преломляет свет. Полная картина этих взаимоотношений представлена в таблице 1.

Таб.1

Взаимоотношения между структурами, участвующими в изменении формы хрусталика, и степенью преломления света.

На сетчатке изображение получается перевернутым, но это не мешает правильному восприятию, так как все дело не в пространственном положении изображения на сетчатке, а в интерпретации его мозгом.

1.1.3.Строение сетчатки.

Сетчатка развивается как вырост переднего мозга, называемый главным пузырьком. В процессе эмбрионального развития глаза фоторецепторный участок пузырька впячивается внутрь до соприкосновения с сосудистым слоем. При этом рецепторные клетки оказываются лежащими под слоем тел и аксонов нервных клеток, связывающих их с мозгом.

Сетчатка состоит из трех слоев, каждый из которых содержит клетки определенного типа. Самый наружный (наиболее удаленный от центра глазного яблока) светочувствительный слой содержит фоторецепторы-палочки и колбочки, частично погруженные в пигментный слой сосудистой оболочки. Затем идет промежуточный слой, содержащий биполярные нейроны, которые связывают фоторецепторы с клетками третьего слоя.

.В этом же промежуточном слое находятся горизонтальные и амакриновые клетки, обеспечивающие литеральное торможение. Третий слой – внутренний поверхностный слой – содержит ганглиозные клетки, дендриты которых соединены синапсами с биполярными клетками, а аксоны образуют зрительный нерв.

1.1.4.Строение и функция палочек и колбочек.

Палочки и колбочки очень сходны по своему строению: в тех и других - светочувствительные пигменты находятся на наружной поверхности внутриклеточных мембран наружного сегмента; и те и другие состоят из четырех участков, строение и функции которых кратко описаны ниже.

Наружный сегмент.

Это тот светочувствительный участок, где световая энергия преобразуется в рецепторный потенциал. Весь наружный сегмент заполнен мембранными дисками, образованными плазматической мембраной и отделившимися от нее. В палочках число этих дисков составляет 600-1000, они представляют собой уплощенные мембранные мешочки и уложены наподобие стопки монет. В колбочках мембранных дисков меньше, и они представляют собой складки плазматической мембраны.

Перетяжка.

Здесь наружный сегмент почти полностью отделен от внутреннего впячиванием наружной мембраны. Связь между двумя сегментами осуществляется через цитоплазму и пару ресничек, переходящих из одного сегмента в другой. Реснички содержат только 9 периферических дублетов микротрубочек: пара центральных микротрубочек, характерных доя ресничек, отсутствует.

Внутренний сегмент.

Это область активного метаболизма; она заполнена митохондриями, доставляющими энергию для процессов зрения, и полирибосомами, на которых синтезируются белки, участвующие в образовании мембранных дисков и зрительного пигмента. В этом же участке расположено ядро.

Синаптическая область.

В этом участке клетка образует синапсы с биполярными клетками. Диффузные биполярные клетки могут образовывать синапсы с несколькими палочками. Это явление, называемое синаптической конвергенцией, уменьшает остроту зрения, но повышает светочувствительность глаза. Моносинаптические биполярные клетки связывают одну колбочку с одной ганглиозной клеткой, что обеспечивает большую по сравнению с палочками остроту зрения. Горизонтальные и амакриновые клетки связывают вместе некоторое число палочек или колбочек. Благодаря этим клеткам зрительная информация еще до выхода из сетчатки подвергается определенной переработке; эти клетки, в частности, участвуют в латеральном торможении.

1.1.5.Различия между палочками и колбочками.

Палочек в сетчатке содержится больше, чем колбочек (120*10 в шестой степени и 6-7*10 в шестой степени соответственно). Распределение палочек и колбочек тоже неодинаково. Тонкие, вытянутые палочки (размеры 50*3мкм) равномерно распределены по всей сетчатке, кроме центральной ямки, где преобладают удлиненные конические колбочки (60*1.5мкм). Так как в центральной ямке колбочки очень плотно упакованы (15*10 в четвертой степени на 1 мм.кв.), этот участок отличается высокой остротой зрения. В то же время палочки обладают большей чувствительностью к свету и реагируют на более слабое освещение. Палочки содержат только дин зрительный пигмент, не способны различать цвета и используются преимущественно в ночном зрении. Колбочки содержат три зрительных пигмента, и это позволяет им воспринимать свет; они используются главным образом при дневном свете. Палочковое зрение отличается меньшей остротой, так как палочки расположены менее плотно, и сигналы от них подвергаются конвергенции, но именно это обеспечивает высокую чувствительность, необходимую для ночного зрения.

1.1.6.Механизм фоторецепции.

Палочки содержат светочувствительный пигмент родопсин, находящийся на наружной поверхности мембранных дисков. Родопсин, или зрительный пурпур представляет собой сложную молекулу, образующуюся в результате обратимого связывания липопротеина скотопсина с небольшой молекулой поглощающего свет каротиноида – ретиналя. Последний представляет собой альдегидную форму витамина А и может существовать (в зависимости от освещения) в виде двух изомеров (рис 4)

Рис 2.

Переход 11-цис-ретиналя в полностью- транс-ретиналь под действием света.

Установлено, что при воздействии света на родопсин один фотон способен вызывать изомеризацию, показанную на рисунке 4. Ретиналь играет роль простетической группы, и полагают, что он занимает определенный участок на поверхности молекулы скотопсина и блокируют реактивные группы, участвующие в генерации электрической активности в палочках. Точный механизм фоторецепции пока неизвестен, но предполагается, что он включает 2 процесса. Первый из которых – это превращение 11-цис-ретиналя в полностью-транс-ретиналь под воздействием света, а второй – расщепление родопсина через ряд промежуточных продуктов на ретиналь и скотопсин (процесс, называемый выцветанием) :

После прекращения воздействия света родопсин тотчас же ресинтезируется. В начале полностью – транс – ретиналь при участии фермента ретинальизомеразы превращается в 11-цис-ретиналь, а затем последний соединяется со скотопсином. Этот процесс лежит в основе темновой адаптации. В полной темноте требуется около 30 минут, чтобы все палочки адаптировались и глаза приобрели максимальную чувствительность. Однако во время этого процесса проницаемость мембраны наружного сегмента для Na+ уменьшается, в то время как внутренний сегмент продолжает откачивать ионы Na+ наружу, и в результате внутри палочки возрастает отрицательный потенциал, то есть происходит гиперполяризация(рис 5.)

Рис.3

Схема строения палочки, иллюстрирующая предполагаемые изменения проницаемости наружного сегмента для Na+ под воздействием света. Отрицательные заряды на правой стороне палочки соответствуют потенциалу покоя, а на левой стороне – гипреполяризации.

Это прямо противоположно тому, что обычно наблюдается в других рецепторных клетках, где раздражение вызывает деполяризацию, а не гиперполяризацию. Гиперполяризация замедляет высвобождение из палочек возбуждающего медиатора, который в темноте выделяется в наибольшем количестве. Биполярные клетки, связанные через синапсы с палочками, тоже отвечают гиперполяризацией, но в ганглиозных клетках, аксоны которых образуют зрительный нерв, в ответ на сигнал от биполярной клетки возникает распространяющийся потенциал действия.

1.1.7.Цветовое зрение.

В видимой части спектра человеческий глаз поглощает свет всех длин волны, воспринимая их в виде шести цветов, каждый из которых соответствует определенному участку спектра.

Таб.2

Цвета видимого спектра и приблизительно соответствующие им длины волн.

Существует три вида колбочек – “красные”, “зеленые”, “синие”, которые содержат разные пигменты и, по данным электрофизиологических исследований, поглощают свет с различной длиной волны.

Цветовое зрение объясняют с позиций трехкомпонентной теории, согласно которой ощущения различных цветов и оттенков определяются степенью раздражения каждого типа колбочек светом, отражаемым от объекта. Так, например, одинаковая стимуляция всех колбочек вызывает ощущение белого цвета. Первичное различение цветов осуществляется в сетчатке, но окончательный цвет, который будет воспринят, определяется интегративными функциями мозга. Эффект смешения цветов лежит в основе цветного телевидения, фотографии, живописи.

1.1.8.Бинокулярное зрение и стереоскопическое зрение.

Бинокулярное зрение имеет место в том случае, когда зрительные поля обоих глаз перекрываются таким образом, что их центральные ямки фиксируются на одном и том же объекте. Бинокулярное зрение имеет ряд преимуществ по сравнению с использованием одного глаза, в том числе расширяет поле зрения и дает возможность компенсировать повреждения одного глаза за счет другого. Кроме того, бинокулярное зрение снимает эффект слепого пятна и, наконец, лежит в основе стереоскопического зрения. Стереоскопическое зрение обусловлено тем, что на сетчатках двух глаз одновременно возникают слегка различающиеся изображения, которые мозг воспринимает как один образ. Чем больше глаза направлены вперед, тем больше стереоскопическое поле зрения. У человека, например, общее поле зрения охватывает 180 градусов, а стереоскопическое – 140 градусов. Для хорошего стереоскопического зрения необходимы глаза, направленные вперед, с центральными ямками, лежащими посередине их полей, что обеспечивает большую остроту зрения. В этом случай стереоскопическое зрение позволяет получать более точное представление о размерах и форме предмета, а также о расстоянии, на котором он находится. Анализ изображений, получаемых на сетчатке при стереоскопическом зрении, осуществляется в двух симметричных участках, составляющих зрительную кору.