Зрительная система Анатомия глаза

Зрительная система

Анатомия глаза • • • • 1 — Склера. 2 — Сосудистая оболочка. 3 —Канал Шлемма. 5 — Роговица. 6 — Радужка. 7 — Зрачок. 8 — Передняя камера глаза. 9 — Задняя камера глаза. 10 — Цилиарное тело. 11 — Хрусталик. 12 — Стекловидное тело. 13 — Сетчатка. 14 — Зрительный нерв.

Передняя камера расположена сразу за роговицей и ограничена сзади радужной оболочкой. Задняя камера находится за радужкой и распространяется до стекловидного тела. В норме камеры имеют постоянный объем, который обеспечивается регулируемым образованием и оттоком внутриглазной влаги. Образование ее происходит при участии ресничных отростков цилиарного тела в задней камере, а отток жидкости происходит большей частью по системе дренажей, которые расположены в углу передней камеры – зоны перехода роговой оболочки в склеру, а цилиарного тела - в радужку. Вся поверхность хрусталика покрыта своеобразной капсулой прозрачной структуры, которая называется передней сумкой, в своей верхней части и задней капсулой – с противоположной стороны. Передняя сумка изнутри покрыта слоем эпителия, в этом состоит ее основное отличие от задней капсулы, которая такого слоя не имеет. Эпителиальный слой принимает важное участие в метаболических процессах данной линзы. Клетки эпителия постоянно размножаются и слегка удлиняются в области экватора, осуществляя рост глазного хрусталика.

• • Светопреломляющий аппарат глаза представляет собой сложную систему линз, формирующую на сетчатке уменьшенное и перевёрнутое изображение внешнего мира, включает в себя роговицу, камерную влагу — жидкости передней и задней камер глаза, хрусталик, а также стекловидное тело, позади которого лежит сетчатка, воспринимающая свет.

• • • Аккомодационный аппарат глаза обеспечивает фокусировку изображения на сетчатке, а также приспособление глаза к интенсивности освещения. Он включает в себя радужку с отверстием в центре — зрачком — и ресничное тело с ресничным пояском хрусталика. Фокусировка изображения обеспечивается за счёт изменения кривизны хрусталика, которая регулируется цилиарной мышцей (аккомодационный рефлекс). При увеличении кривизны хрусталик становится более выпуклым и сильнее преломляет свет, настраиваясь на видение близко расположенных объектов. При расслаблении мышцы хрусталик становится более плоским, и глаз приспосабливается для видения удалённых предметов. Зрачок представляет собой отверстие переменного размера в радужной оболочке. Он выполняет роль диафрагмы глаза, регулируя количество света, падающего на сетчатку. При ярком свете кольцевые мышцы радужки сокращаются, а радиальные расслабляются, при этом зрачок сужается, и количество света, попадающего на сетчатку уменьшается, это предохраняет её от повреждения. При слабом свете наоборот сокращаются радиальные мышцы, и зрачок расширяется, пропуская в глаз больше света (симпатическая реакция – детекторы лжи!). Близорукость и дальнозоркость: нарушение формы глазного яблока (врожденно) либо потеря эластичности хрусталика (приобретенно). Еще проблемы: астигматизм (дефект роговицы), катаракта – помутнение хрусталика (врожденная – дефект белков-кристаллинов), глаукома – повышение внутриглазного давления, расслоение сетчатки и сосудистой оболочки и др. Отдых глаз = расслабление ресничной мышцы (если смотрим вдаль либо закрываем глаза и представляем, что делаем это).

• • Кристаллины – очень стабильные белки; наличие изменений в нуклеотидных последовательностях их генов позволило построить одно из первых молекулярных «филогенетических деревьев» : человек хищники копытные грызуны, кролик тупайя макака 3 5 5 Число означает кол-во изменений (одно за 3 -5 млн. лет). 12 кенгуру

• • Рецепторный аппарат глаза представлен зрительной частью сетчатки, содержащей фоторецепторные клетки, а также тела и аксоны нейронов, расположенных поверх сетчатки и соединяющиеся в слепом пятне в зрительный нерв. Свет входит в глаз через роговицу, проходит последовательно сквозь жидкость передней (и задней) камеры, хрусталик и стекловидное тело, пройдя через всю толщу сетчатки, попадает на отростки светочувствительных клеток — палочек и колбочек. Областью наиболее высокого (чувствительного) зрения, центрального, в сетчатке является так называемое жёлтое пятно с центральной ямкой, содержащей только колбочки (здесь толщина сетчатки до 0, 08— 0, 05 мм) - ответственных за цветовое зрение (цветоощущение). То есть вся световая информация, которая попадает на жёлтое пятно, передается в мозг наиболее полно. Место на сетчатке, где нет ни палочек, ни колбочек называется слепым пятном; оттуда зрительный нерв выходит на другую сторону сетчатки и далее в мозг. У позвоночных позади сетчатки расположен тапетум — особый слой сосудистой оболочки глаза, выполняющий функцию зеркальца. Он отражает прошедший сквозь сетчатку свет обратно на неё, таким образом повышая световую чувствительность глаз. Покрывает всё глазное дно или его часть, визуально напоминает перламутр.

• • • Движения глаз: с каждым глазом связано по 6 мышц, управляемых III, IV и V нервами; два основных типа движений глаз – слежения и саккады (быстрые скачки – до 900 /сек); в основе врожденные программы, но мы учимся ими управлять (исходно – произвольные движения, затем автоматизируются древней частью мозжечка); тесты на рассматривание картинок – одно из «окон в бессознательное» . И. Е. Репин «Не ждали»

• Иллюзия вращения, связанная с движениями глаз.

• СЕТЧАТКА: палочки (120 млн) и колбочки (6 млн) (rods and cones) – фоторецепторы; кроме того – 4 типа обрабатывающих нейронов. • • • Фоторецепторы включают: внутренний сегмент (ядро, митохондрии); синаптическую терминаль (медиатор – глутамат); наружный сегмент (ближе всего к сосудистой оболочке). Наружный сегмент содержит несколько сот мембранных дисков (палочки) либо складок (колбочки). На их мембранах располагаются светочувствительные пигменты – родопсин (палочки) либо один из 3 -х йодопсинов (колбочки). Распад пигмента под действием света изменяет состояние рецептора (гиперполяризует его). При длительной засветке – «увядание» изображения (снижение входа Са 2+ приводит к восстановлению концентрации ц. ГМФ); для «борьбы» с адаптацией – постоянные микросаккады. С большой длительностью рецепторного потенциала палочек и колбочек связана иллюзия непрерывного изображения при достаточно высокой «частоте мельканий» (20 -25 Гц в зависимости от индивидуальных особенностей, степени утомления и т. п. ). На этом основано кино…

• Три типа колбочек (и три типа йодопсинов): красно-, зелено- и синечувствительные. Наследование «красного» и «зеленого» (но не «синего» ) сцеплено с Х-хромосомой; около 7% мужчин и 0. 5% женщин – дальтоники. • Родопсин (и палочки) обладают более высокой и «широкой» светочувствительностью; не различая цвета, позволяют видеть в сумерках (адаптация млекопитающих к ночному образу жизни). • «Синий» и «красный» йодопсины наиболее древние; родопсин – от «синего» йодопсина. У млекопитающих обычно не более 2 -х типов колбочек (как правило, красно- и синечувствительные; ген «зеленого» йодопсина – дополнительная мутация гена «красного» ).

• Биполярные и ганглионарные клетки проводят сигнал от фоторецепторов; горизонтальные и амакриновые клетки осуществляют тормозную модуляцию такой передачи. • Конвергенция сигналов (125 млн рецепторов и 1 млн ганглиозных клеток). • Рецептивное поле – область сетчатки, в пределах которой соответствующий зрительный стимул вызывает возбуждение или торможение данного нейрона.

• ON-клетки, активируются при появлении светлой точки на темном фоне. Обычно засветка зоны, окружающей рецептивное поле, ведет к торможению ON-клетки. • OFF-клетки снижают активность при засветке, но зато активируются при появлении темной точки на светлом фоне. • На равномерную засветку центра и периферии ON- и OFF-клетки реагируют слабо. • В целом вся эта система представляет изображение в виде совокупности точек разного цвета и яркости.

• • • 140 млн. палочек и 7 млн. колбочек передают сигнал всего 1 млн. ганглионарных клеток (в зрительном нерве около 1 млн. аксонов); далее происходит ретинотопическая передача в ЦНС. В целом принцип кодировки сходен с принципами работы сканера и цифрового фотоаппарата: изображение считывается «поточечно» , и в нем около 1 млн. пикселей. Почему так мало? Очевидно, приходится выбирать между объемом информации (скоростью ее обработки) и качеством «картинки» . Но, в отличие от матрицы фотоаппарата, «пиксели» сетчатки имеют разный размер. В результате качество изображения в центре поля зрения намного выше, чем на периферии. Нормальная острота зрения: различаем точки на расстоянии 1 м, если между ними более 0. 3 мм.

Равномерная матрица фотокамеры: 144 «пикселя» Неравномерная матрица сетчатки: 72 «пикселя» . В центральной ямке (Fovea) наибольшая плотность фоторецепторов, а у ганглионарных клеток – минимальный уровень конвергенции.

• В центральной ямке нет палочек, на периферии мало колбочек (в сумерках лучше смотреть «немного искоса» ); • плотность палочек на периферии примерно в 8 раз меньше, чем в центре; • слепое пятно (область выхода зрительного нерва) можно обнаружить, рассматривая центр круга левым глазом (исчезнет крестик в левой части поля зрения); • в нашей сетчатке нет нейронов – детекторов движения (в отлич. , например, от лягушки). Число палочек и колбочек на 1 мм 2 сетчатки. Чем дальше от fovea, тем выше уровень конвергенции фоторец-ов.

Открытое состояние каналов связано с ц. ГМФ. В мембрану фоторецепторов встроено большое число открытых натриевых каналов; постоянный вход ионов натрия задает ПП на уровне -30 м. В. Распад пигментов под действием света ведет к снижению концентрации ц. ГМФ, закрытию каналов и гиперполяризации рец-ов (за счет постоянной работы Na+-K+насосов, выка 19 чивающих Na+).

Немного подробнее: родопсин состоит из белка опсина и небелковой части (цис-ретиналь; производное витамина А). Под действием света цис-ретиналь переходит в транс-ретиналь и отщепляется от молекулы опсина. Далее ретиналь активирует трансдуцин, который активирует фосфодиэстеразу, которая расщепляет ц. ГМФ, что и приводит к закрыванию части натриевых каналов. 20