Как мы видим?

Светочувствительный аппарат глаза выстилает заднюю стенку глазного яблока и занимает 72% площади его внутренней поверхности. Он называется СЕТЧАТКОЙ. Сетчатка имеет форму пластинки толщиной приблизительно в четверть миллиметра и состоит из 10 слоев.

По своему происхождению сетчатка является выдвинутой вперед частью мозга: в процессе развития эмбриона сетчатка образуется из глазных пузырей, которые являются выпячиваниями передней стенки первичного мозгового пузыря. Главный из ее слоев - это слой светочувствительных клеток - ФОТОРЕЦЕПТОРОВ. Они бывают двух видов: ПАЛОЧКИ и КОЛБОЧКИ. Такие названия они получили благодаря своей форме:

Палочки и колбочки. Схема строения


Палочки (серые) и колбочки (фиолетовые) в сетчатке
(фото Steve Gschmeissner, Science Photo Library)

Палочек в каждом глазу насчитывается около 125-130 миллионов. Они характеризуются высокой чувствительностью к свету и работают при низкой освещенности, то есть отвечают за сумеречное зрение. Однако палочки не способны различать цвета, и с их помощью мы видим в черно-белом цвете. Они содержат зрительный пигмент РОДОПСИН.

Палочки расположены по всей сетчатке, кроме самого центра, поэтому благодаря именно им обнаруживаются предметы на периферии поля зрения.

Колбочек гораздо меньше, чем палочек - около 6-7 миллионов в сетчатке каждого глаза. Колбочки обеспечивают цветовое зрение, но они в 100 раз менее чувствительны к свету, чем палочки. Поэтому цветное зрение - дневное, и в темноте, когда работают только палочки, человек не может различать цвета. Колбочки гораздо лучше, чем палочки, воспринимают быстрые движения.

Пигмент колбочек, которому мы обязаны цветным зрением, называется ЙОДОПСИН. Палочки бывают «синие», «зеленые» и «красные», в зависимости от длины световой волны, которая они преимущественно поглощают.

Колбочки расположены, главным образом, в центре сетчатки, в так называемом ЖЁЛТОМ ПЯТНЕ (еще его называют МАКУЛА). В этом месте толщина сетчатки минимальная (0.05-0.08 мм) и отсутствуют все слои, кроме слоя колбочек. Макула имеет желтый цвет из-за высокого содержания желтого пигмента. Желтым пятном человек видит лучше всего: вся световая информация, попадающая на эту область сетчатки, передается наиболее полно и без искажений, с максимальной четкостью.

Сетчатка человека устроена необычно: она как бы перевернута. Слой сетчатки со светочувствительными клетками находится не спереди, со стороны стекловидного тела, как можно было бы ожидать, а сзади, со стороны сосудистой оболочки. Чтобы добраться до палочек и колбочек, свет должен сначала пробраться через 9 остальных слоев сетчатки.

Между сетчаткой и сосудистой оболочкой находится пигментный слой, содержащий черный пигмент - меланин. Этот пигмент поглощает свет, идущий через сетчатку, и не дает ему отражаться обратно, рассеиваться внутри глаза. У альбиносов - людей с врождённым отсутствием меланина во всех клетках тела - при высокой освещенности свет внутри глазного яблока отражается во всех направлениях поверхностями сетчатки. Как результат, одиночное дискретное пятно света, которое в норме возбудило бы только несколько палочек или колбочек, отражается повсюду и возбуждает много рецепторов. Поэтому у альбиносов острота зрения редко бывает выше 0,2-0,1 при норме 1,0.

Структура сетчатки глаза

Под воздействием световых лучей в фоторецепторах происходит фотохимическая реакция - распад зрительных пигментов. В результате этой реакции выделяется энергия. Эта энергия в виде электрического сигнала передается на промежуточные клетки - БИПОЛЯРЫ (их еще называют интернейроны или вставочные нейроны), а затем на ГАНГЛИОНАРНЫЕ КЛЕТКИ, которые генерируют нервные импульсы и по нервным волокнам отправляют их в мозг.

Каждая колбочка соединяется через биполярную клетку с одной ганглионарной клеткой. А вот сигналы палочек, идущие к ганглионарным клеткам, подвергаются так называемой конвергенции: к одной биполярной клетке подсоединяется несколько палочек, она суммирует их сигналы и передает на одну ганглионарную клетку. Конвергенция позволяет увеличивать световую чувствительность глаза, а также чувствительность периферийного зрения к движениям, тогда как в случае колбочек отсутствие суммирования позволяет увеличивать остроту зрения, но при этом чувствительность "колбочного" зрения понижена.

Нервные волокна со всей сетчатки собираются в единый зрительный нерв в особой области сетчатки - СЛЕПОМ ПЯТНЕ. Оно расположено в том месте, где зрительный нерв выходит из глаза, и называется так, потому что все, что попадает на эту область, исчезает из поля зрения человека (подробнее читайте здесь и здесь).

По зрительному нерву информация об изображении с сетчатки поступает в мозг и там обрабатывается, таким образом, что мы видим конечную картину окружающего мира.

Подробнее: мозговая часть зрительной системы (зрительного анализатора)

Строение зрительного аппарата человека
1 - сетчатка,
2 - неперекрещенные волокна зрительного нерва,
3 - перекрещенные волокна зрительного нерва,
4 - зрительный тракт,
5 - наружное коленчатое тело,
6 - зрительная лучистость,
7 - зрительная кора головного мозга
8 - глазодвигательный нерв
9 - верхние бугры четверохолмия

У человека и высших обезьян половина волокон каждого зрительного нерва правой и левой стороны перекрещиваются (так называемый зрительный перекрест, или ХИАЗМА). В хиазме совершают перекрест только те волокна, которые передают сигнал от внутренней половины сетчатки глаза. А это означает, что зрение левой половины изображения каждого глаза направляется в левое полушарие, а зрение правой половины каждого глаза - в правое!

Пройдя через хиазму, волокна каждого зрительного нерва образуют зрительный тракт. Зрительные тракты проходят по основанию мозга и достигают подкорковых зрительных центров - наружных коленчатых тел. Отростки нервных клеток, расположенных в этих центрах, формируют зрительную лучистость, которая образует большую часть белого вещества височной доли головного мозга, а также теменной и затылочной доли.

В конечном счете, вся зрительная информация передается в виде нервных импульсов в головной мозг, его высшую инстанцию - кору, где и происходит формирование зрительного образа.

Зрительная кора расположена - представьте себе! - в затылочной доле головного мозга.

В настоящее время уже многое известно о механизмах зрительной системы, но нужно честно признать, что современная наука еще не знает до конца, как именно мозг справляется со сложнейшей задачей преобразования электрических сигналов сетчатки в зрительную сцену в том виде, как мы ее воспринимаем - со всей сложностью форм, глубины, движения и цвета. Но изучение этого вопроса не стоит на месте, и, будем надеяться, наука в будущем разгадает все тайны зрительного анализатора и сможет использовать их на практике - в медицине, кибернетике и других областях.

Учебный видеофильм:
Строение и работа зрительного анализатора

Читайте также

Как устроен глаз?