Det menneskelige øje som et optisk system. Hvordan er vores øjne

Syn og hørelse udvikles hos mennesker meget bedre end lugtesansen. Lysfølsomme celler og celler, der fanger lyde, samles i os, som i alle højt udviklede dyr, i specielle organer - øjne og ører.

Ligesom et kamera har vores øje et "linsevindue" (hornhinden), en mellemgulv (iris), en "justerbar linse" (krystallinsk linse) og et lysfølsomt lag (nethinden, som ligger bagerst i øjet). Nethindeceller sender signaler langs synsnerven til hjernebarken.

Der er to typer lysfølsomme celler i det menneskelige øje: stave og kegler. Stænger skelner mellem mørkt og lyst. Kegler opfatter farve. Begge typer celler er placeret på nethinden - en tynd indre membran penetreret af blodkar øjeæblet. Generelt består øjeæblet af flere tætte lag af bindevæv, der giver det sin form.

Takket være linsen reflekteres alt, hvad vi ser, på hovedet på nethinden. Hjernen korrigerer dog det forvrængede billede. Generelt tilpasser han sig let til alt. Hvis nogen beslutter sig for at stå på hovedet i uger i træk, vil han snart, i stedet for omvendte billeder, igen begynde at se normale, "sætte på fødderne" billeder.

1. Optisk nerve; 2. Muskel; 3. frontal knogle; 4. Hornhinde; 5. Muskel

Den forreste del af øjeæblet - hornhinden - er gennemsigtig, som glas: den sender lys ind i øjet. Derefter fanges lyset af øjets "membran" - iris - og samles i en stråle. Pigmentceller i regnbuehinden giver øjnene en bestemt farve.Hvis der er meget pigment, farves øjnene i Brun farve, hvis den er lille eller slet ikke - i grønliggrå og blå toner. Lyset kommer derefter ind i pupillen, et hul i iris omgivet af to små muskler. I stærkt lys trækker en muskel pupillen sammen, den anden udvider den, hvis det er mørkt. Efter at have passeret pupillen falder lysstrålerne direkte på linsen - et elastisk organ, der konstant forsøger at tage form som en kugle. En ring af muskler forstyrrer det: de strækkes konstant og reducerer linsens bule. Så linsen ændrer let sin krumning. Derfor falder lysstrålerne netop på det lag af nethinden, der er prikket med stænger og kegler, og vi ser tydeligt genstande. Når vi ser på genstande i nærheden, bliver linsen konveks og bryder stråler kraftigere, og når genstande, der er langt væk fra os, bliver den fladere og bryder stråler svagere. Med alderen mister linsen sin elasticitet. For på en eller anden måde at rette op på problemerne, er vi nødt til at hjælpe vores naturlige linse - linsen - og bruge briller.

Ligesom et kamera er øjet udstyret med et "linsevindue", en "membran", en "justerbar linse" og et "lysfølsomt lag", der ligner fotografisk film. Kun dette lag er en del af øjet selv, dets nethinde. Og alligevel ser en person mere end et kamera, han ser trods alt på verden med to øjne. Både venstre og højre øje ser objekter forskelligt. Vores hjerne sammenligner de to modtagne billeder og bedømmer ud fra dem formen af ​​det, den ser. Det er derfor, folk har et rumligt syn. Men for eksempel hos en kylling er øjnene sat på siderne af hovedet, og den er ikke udstyret med tredimensionelt syn.

Nærsynethed og langsynethed

Næsten hver tredje lider af synshandicap. Nærsynethed og langsynethed er de mest almindelige, men korrigeres meget godt med briller el kontaktlinser. Nærsynethed opstår som følge af øjets patologi. nærsynet mand kan se klart tæt på, men når man ser på afstand, bliver billedet meget sløret. Langsynethed er en konsekvens af øjets normale aldring. Fra 40-års alderen ser vi mindre og mindre tydeligt tæt på, da objektivet mister sin fleksibilitet med årene.

Øjet er en kompleks og meget delikat mekanisme. Hans robot er stadig ikke fuldt ud forstået af biologer. Selvom videnskaben konstant forsøger at skabe noget, der ligner det menneskelige øje. Nogle gange virker det virkelig. Nu har mange mennesker en eller anden form for enhed, der ligner det menneskelige øje i funktion, funktion og struktur - dette er et kamera og et videokamera. Hvad ligner disse enheder og vores øje? Nu finder vi ud af det.

Formen af ​​det menneskelige øje ligner en uregelmæssig kugle med en diameter på 2,5 cm og kaldes øjeæblet i videnskaben. Når vi ser noget, kommer der lys ind i vores øje. Dette lys er intet andet end refleksioner af det, vi ser på. Lys kommer i form af signaler til tilbageøjeæble - nethinden. Nethinden består af mange lag, men hoveddelene er stænger og kegler.

Det er på nethinden, at den information, vi har set, behandles, og det er gennem den, at signalet overføres til hjernen. For at nethinden skal kunne fokusere på det nødvendige objekt, er der en såkaldt linse i øjet. Den er placeret foran øjeæblet og er naturlig i struktur og form. bikonveks linse. Objektivet fokuserer information nøjagtigt på det nødvendige motiv. Generelt er linsen en af ​​de mest komplekse og "smarte" dele af øjet. Han ejer bolig - dette er evnen til at ændre sin position, størrelse og brydningsstyrke for bedre fokusering. Linsen ændrer sin krumning alt efter situationen – hvis vi skal se objekter i nærheden, øger linsen krumningen, bryder lyset mere og bliver konveks. Dette hjælper med at overveje alle detaljer til mindste detalje.

Hvis vi ser på objekter, der er langt væk, bliver linsen flad og reducerer dens brydningsevne. Alt dette kan han gøre takket være ciliarmusklen. Men objektivet kan selvfølgelig ikke selv klare det – det hjælper glaslegeme.
Dette stof optager 2/3 af øjeæblet og består af et gelélignende væv. Glaslegemet giver udover lysets brydning også øjet form og usammentrykkelighed. Lys kommer ind i linsen gennem pupillen. Det kan ses i spejlet - dette er den sorteste cirkel i den centrale del af vores øjne. Pupillen kan ændre sin diameter og dermed styre mængden af ​​indkommende lys. Irismusklerne hjælper ham med dette. Vi ser det som en cirkel omkring pupillen, og som vi ved, kan denne del af øjet have forskellige farver, er det netop irisens pigmentceller, der bestemmer dette.

Så pupillen ændrer sin størrelse afhængigt af mængden af ​​lys rettet mod den. Hvis du ser dine øjne i spejlet, kan du se en masse interessante ting. Hvis vores øje ser på stærkt lys, trækker pupillen sig sammen og lader dermed ikke skarpt lys komme ind. i stort antal komme på nethinden.

Hvis omgivelserne er mørke, udvides pupillen. Således ødelægger denne sorte cirkel ikke vores syn. Sclera er placeret foran øjet proteinskal 0,3-1 mm i diameter. Dette lag af øjeæblet består af proteinfibre og kollagenceller. Sclera beskytter øjet og udfører en støttende funktion. Dens farve er hvid med en vis mælkeagtig farvetone, kun i den centrale del passerer den ind i hornhinden - en gennemsigtig film.

Hornhinden er placeret over pupillen og regnbuehinden, og det er i den, at lyset brydes i begyndelsen. Under proteinkappen er der en årehinde, hvor pupillen og iris er placeret. Her ligger også tynde blodkapillærer, hvorigennem øjet modtager de nødvendige stoffer fra blodet.

Om vaskulært lag der er en ciliær krop, der indeholder ciliarmusklen, hvilket betyder, at der er bøjet lys i den. Mellem alle disse skaller er der mellemrum, de er fyldt med en lysbrydende gennemsigtig væske, der mætter øjet.

De ydre dele af øjet er øjenlågene - nedre og øvre. De indeholder tårekirtlerne, ved hjælp af hvilke øjeæblet fugtes og beskyttes mod pletter. Der er muskler under øjenlågene. Der er kun 3 par af dem, og dem alle er engageret i øjets bevægelse - nogle flytter øjet fra venstre mod højre, andre op og ned, og andre roterer det langs aksen. Disse muskler trækker øjet frem, når man ser på noget tæt på og runder det, når man ser langt væk.

Alt er meget harmonisk og absolut alle dele af øjet er involveret i processen med at fokusere. Hvis der er noget galt med det optiske apparat, udvikles sygdomme som nærsynethed og hypermetropi. Ved disse synssygdomme falder lys, der kommer ind i øjet, ikke ned på nethinden, men på området foran eller bagved. Med sådanne ændringer i øjets optiske system bliver nære eller fjerne objekter slørede.

Nærsynethed er karakteriseret ved strækning af sclera i retning frem og tilbage, og øjeæblet har form af en ellipse. Gennem dette blev aksen forlænget, og lyset blev fokuseret ikke på nethinden, men foran den. En person med denne sygdom bærer linser for at reducere lysets brydning med et minustegn, da alle fjerne objekter slet ikke er klare. Med langsynethed, tværtimod, falder al information bag nethinden, og selve æblet forkortes med. Med langsynethed hjælper kun briller med et plustegn godt.

Så efter at have undersøgt alle hoveddele af øjet og forstået, hvordan de virker, kan vi drage nogle konklusioner - en lysstråle igennem øjets hornhinde kommer ind i nethinden, passerer glaslegemet og linsen, kommer ind i keglerne og stængerne, som behandler information.

Det interessante er, at det billede, der rammer nethinden, slet ikke er det, man ser. Den er reduceret i størrelse og på hovedet. Hvorfor ser vi verden korrekt? Alt udføres af vores hjerne, når den modtager information, analyserer den den og foretager de nødvendige rettelser og ændringer. Men vi begynder at se alt, da det kun er nødvendigt om 3 uger.

Babyer op til denne alder ser alt på hovedet, først da begynder hjernen at vende alt på hovedet efter behov. Forresten har der været mange værker og mange eksperimenter om dette emne. Så hvis en person for eksempel tager briller på, der vender alt om, så er personen først generelt tabt i rummet, men snart opfatter hjernen normalt ændringer, og der dannes nye koordinationsevner i den. Efter at have taget sådanne briller af, kan personen igen ikke forstå, hvad der skete og genopbygger sin visuelle koordination og ser igen alt korrekt. Sådanne muligheder for vores visuelt apparat og hjernens visuelle centrum beviser endnu en gang fleksibiliteten og kompleksiteten af ​​strukturen af ​​alle systemer i den menneskelige krop.

Øjnene er et af de vigtigste menneskelige værktøjer til at få information om verden omkring os. Fra 80 til 90 procent af fornemmelserne mennesker modtager netop gennem syn.

Ved hjælp af øjnene genkender en person formen og farven på objekter, kan spore deres bevægelse i rummet. Uden vision i moderne verden livet er hårdt nok: en stor del af den indkommende information er designet til visuel perception. Enheden af ​​det menneskelige øje gør det muligt at være et af de mest avancerede optiske instrumenter.

Hvad ser vi?

Synets funktion hos mennesker udføres ikke kun af øjnene - parret orgel placeret i kraniets øjenhuler. En del visuel analysator omfatter også synsnerven og hele systemet hjælpesystemer: øjenlåg, tårekirtler og øjeæblets muskler.

Forresten betragtes sidstnævnte med rette som en af ​​de hurtigste muskler i menneskekroppen. Selvom blikket er fokuseret på ét punkt, tillader disse muskler på et sekund øjnene at lave mere end hundrede synkrone bevægelser.

Bag øjet, i hulrummet i kredsløbet, er der en slags "buffer" af fedtvæv, og de lukkede dele af øjeæblet er beskyttet af bindehinden - øjets slimhinde, gennemtrængt af blodkar.

Øjeæblet i alle mennesker er omtrent samme størrelse. Siden fødslen er den cirka fordoblet i størrelse.

Hvordan ser vi?

Det menneskelige øje er et kompleks optisk system, bestående af flere linser og en speciel sensor, der opfatter billedet.

Først kommer lysstråler ind i pupillen, der er placeret bag øjets hornhinde, som er den første linse i systemet.

Pupillen er analog med diafragmaen i et kamera. Den er placeret i midten af ​​iris og er i stand til at indsnævre og udvide sig, justere intensiteten af ​​lysstrømmen, der kommer ind i øjet.

Pupillen er kun i stand til at passere de lysstråler, der er placeret direkte foran den, og irisens pigment forsinker sidestråler, der kan forårsage billedforvrængning.

linse

Lysstrålerne, der passerer gennem pupillen, brydes af linsen - øjets anden linse. Linsens form kan ændres ved hjælp af en speciel muskel.

For at fokusere på tættere objekter spændes musklen, og linsen bliver mere konveks. Hvis det er nødvendigt at fokusere på fjerne objekter, slapper musklen af, og linsen bliver flad. Denne proces kaldes indkvartering.

Hvis det er forstyrret, på grund af svagheden af ​​linsens muskler, udvikles det nærsynethed(manglende evne til at skelne fjerne objekter) og langsynethed(vanskeligheder ved at skelne tætsiddende objekter)

Bag linsen er glaslegemet. Det optager næsten hele øjets hulrum op til selve nethinden og giver øjeæblets elasticitet.

Modtagerenhed - nethinden

Efter fokusering med linsen falder lysstrålerne ned på nethinden – en slags konkav skærm, hvorpå der projiceres et omvendt billede af det sete.

Det ydre lag af nethinden består af to typer specielle celler: stænger, der opfatter lys, og kegler, der genkender farver. Med hjælp kemiske processer stimulering af disse celler med lys er kodet ind i en nerveimpuls, som overføres til hjernen.

Den mest følsomme del af nethinden, som giver dig mulighed for at skelne mellem farver og fine detaljer af objekter - gul plet eller makula, placeret i dets centrum.

Der er også en blind plet på nethinden - et område helt uden stænger og kegler. Her kommer synsnerven ud fra nethinden, som overfører det kodede billede til hjernen, hvor det til sidst bearbejdes og fortolkes.

øjensygdomme

Der er mange øjensygdomme. Nogle af dem er forårsaget af lidelser i selve øjet, resten påvirker øjnene hvornår almindelige sygdomme og konsekvenser forkert billede liv: kl diabetes, problemer med kirtelfunktioner indre sekretion, hypertension, alkoholforbrug og så videre.

Øjnene er et af de vigtigste menneskelige værktøjer til at få information om verden omkring os. Dette parrede organ er et komplekst system af to linser og en modtageanordning - nethinden.

Synshandicap er en af ​​konsekvenserne af en usund livsstil.

Det menneskelige øje nævnes ofte som et eksempel på fantastisk naturteknik - men at dømme ud fra det faktum, at dette er en af ​​de 40 enheder, der dukkede op under udviklingen af forskellige organismer, bør vi moderere vores antropocentrisme og indrømme, at strukturen af ​​det menneskelige øje ikke er noget perfekt.

Historien om øjet er bedst at starte med en foton. Et kvantum af elektromagnetisk stråling flyver langsomt strengt ind i øjet på en intetanende forbipasserende, som kniber sammen fra et uventet genskin fra en persons ur.

Den første del af øjets optiske system er hornhinden. Det ændrer lysets retning. Dette er muligt på grund af en sådan egenskab af lys som brydning, som også er ansvarlig for regnbuen. Lysets hastighed er konstant i et vakuum - 300.000.000 m/s. Men når man bevæger sig fra et medium til et andet (i dette tilfælde fra luft til øjet), ændrer lys sin hastighed og bevægelsesretning. For luft er brydningsindekset 1,000293, for hornhinden - 1,376. Det betyder, at lysstrålen i hornhinden bremser sin bevægelse 1.376 gange og afviger tættere på øjets centrum.

En favorit måde at splitte partisaner på er at skinne en lys lampe i deres ansigt. Det gør ondt af to årsager. Skarpt lys- dette er en kraftig elektromagnetisk stråling: billioner af fotoner angriber nethinden, og dens nerveender tvinges til at sende en hektisk mængde signaler til hjernen. Fra overspænding brænder nerver, ligesom ledninger, ud. Musklerne i regnbuehinden tvinges til at trække sig sammen så hårdt de kan, i et desperat forsøg på at lukke pupillen og beskytte nethinden.

Og flyver op til pupillen. Alt er enkelt med ham - dette er et hul i iris. På grund af de cirkulære og radiale muskler kan iris trække sig sammen og udvide pupillen i overensstemmelse hermed og regulere mængden af ​​lys, der kommer ind i øjet, som en membran i et kamera. Menneskers pupildiameter kan variere fra 1 til 8 mm afhængigt af belysningen.

Efter at have fløjet gennem pupillen rammer fotonen linsen - den anden linse, der er ansvarlig for dens bane. Linsen bryder lys mindre end hornhinden, men den er mobil. Linsen hænger på cylindriske muskler, der ændrer dens krumning, og derved tillader os at fokusere på objekter i forskellige afstande fra os.

Det er med fokus, at synshandicap er forbundet. De mest almindelige er nærsynethed og langsynethed. Billedet fokuserer i begge tilfælde ikke på nethinden, som det burde, men foran (nærsynethed) eller bagved (langsynethed). Dette er øjet skyld i, som skifter form fra rund til oval, og så bevæger nethinden sig væk fra linsen eller nærmer sig den.

Efter linsen flyver fotonen gennem glaslegemet (gennemsigtig gelé - 2/3 af hele øjets volumen, 99% - vand) direkte til nethinden. Det er her fotoner registreres og ankomstmeddelelser sendes langs nerverne til hjernen.

Nethinden er beklædt med fotoreceptorceller: Når der ikke er lys, producerer de specielle stoffer - neurotransmittere, men så snart en foton kommer ind i dem, stopper fotoreceptorceller med at producere dem - og det er et signal til hjernen. Der er to typer af disse celler: stænger, som er mere lysfølsomme, og kegler, som er bedre til at registrere bevægelse. Vi har omkring hundrede millioner stænger og yderligere 6-7 millioner kegler, i alt mere end hundrede millioner lysfølsomme elementer – det er mere end 100 megapixel, som ingen "Hassel" kunne drømme om.

En blind plet er et gennembrudspunkt, hvor der slet ikke er lysfølsomme celler. Den er ret stor - 1-2 mm i diameter. Det har vi heldigvis kikkertsyn og der er en hjerne, der kombinerer to billeder med pletter til et normalt.

På tidspunktet for signaloverførsel menneskeligt øje der er et problem med logikken. Undervandsblæksprutten, som egentlig ikke har brug for syn, er meget mere konsekvent i denne forstand. Hos blæksprutter rammer en foton først et lag af kegler og stænger på nethinden, lige bag hvilket et lag af neuroner venter og sender et signal til hjernen. Hos mennesker bryder lys først igennem lagene af neuroner – og først derefter rammer fotoreceptorerne. På grund af dette er der en første plet i øjet - en blind plet.

Den anden plet er gul, dette er det centrale område af nethinden lige overfor pupillen, lidt højere optisk nerve. Dette sted ser øjet bedst: Koncentrationen af ​​lysfølsomme celler her er stærkt øget, så vores syn i midten af ​​synsfeltet er meget skarpere end perifert.

Billedet på nethinden er omvendt. Hjernen ved, hvordan man fortolker billedet korrekt og gendanner det originale billede fra det omvendte. Børn ser alt på hovedet de første par dage, mens deres hjerne sætter sin photoshop op. Hvis du tager briller på, der vender billedet (dette blev først gjort tilbage i 1896), så vil vores hjerne om et par dage lære at fortolke sådan et omvendt billede korrekt.