Det menneskelige øye som et optisk system. Hvordan er øynene våre

Syn og hørsel utvikles hos mennesker mye bedre enn luktesansen. Lysfølsomme celler og celler som fanger opp lyder samles i oss, som i alle høyt utviklede dyr, i spesielle organer - øynene og ørene.

I likhet med et kamera har øyet vårt et "linsevindu" (hornhinne), en membran (iris), en "justerbar linse" (krystallinsk linse) og et lysfølsomt lag (netthinnen, som ligger bakerst i øyet). Netthinneceller sender signaler langs synsnerven til hjernebarken.

Det er to typer lysfølsomme celler i det menneskelige øyet: staver og kjegler. Staver skiller mellom mørkt og lyst. Kjegler oppfatter farge. Begge typer celler er lokalisert på netthinnen - en tynn indre membran penetrert av blodårer øyeeplet. Generelt består øyeeplet av flere tette lag med bindevev som gir dens form.

Takket være linsen reflekteres alt vi ser opp ned på netthinnen. Imidlertid korrigerer hjernen det forvrengte bildet. Generelt tilpasser han seg lett til alt. Hvis noen bestemmer seg for å stå på hodet i flere uker i strekk, vil han snart, i stedet for omvendte bilder, igjen begynne å se normale, "sette på føttene" bilder.

1. Optisk nerve; 2. Muskel; 3. frontal bein; 4. Hornhinne; 5. Muskel

Den fremre delen av øyeeplet - hornhinnen - er gjennomsiktig, som glass: den sender lys inn i øyet. Deretter fanges lyset opp av øyets "membran" - iris - og samles i en stråle. Pigmentceller i iris gir øynene en viss farge.Hvis det er mye pigment, farges øynene inn brun farge, hvis den er liten eller ikke i det hele tatt - i grønn-grå og blå toner. Lyset går så inn i pupillen, et hull i iris omgitt av to små muskler. I sterkt lys trekker en muskel pupillen sammen, den andre utvider den hvis det er mørkt. Etter å ha passert pupillen faller lysstrålene direkte på linsen – et elastisk organ som hele tiden prøver å ta form som en ball. En ring av muskler forstyrrer den: de strekkes konstant og reduserer linsens bule. Så linsen endrer enkelt krumningen. Derfor faller lysstrålene presist på laget av netthinnen prikket med staver og kjegler, og vi ser tydelig gjenstander. Når vi ser på objekter i nærheten, blir linsen konveks og bryter stråler sterkere, og når objekter som er langt unna oss, blir den flatere og bryter strålene svakere. Med alderen mister linsen sin elastisitet. For på en eller annen måte å rette opp problemet, må vi hjelpe vår naturlige linse - linsen - og bruke briller.

Som et kamera er øyet utstyrt med et "linsevindu", en "diafragma", en "justerbar linse" og et "lysfølsomt lag" som ligner fotografisk film. Bare dette laget er en del av øyet selv, dets netthinnen. Og likevel ser en person mer enn et kamera, han ser tross alt på verden med to øyne. Både venstre og høyre øye ser objekter forskjellig. Hjernen vår sammenligner de to mottatte bildene og bedømmer ut fra dem formen på det den ser. Det er derfor folk har romlig syn. Men for eksempel hos en kylling er øynene satt på sidene av hodet, og den er ikke utstyrt med tredimensjonalt syn.

Nærsynthet og langsynthet

Nesten én av tre lider av synshemming. Nærsynthet og langsynthet er de vanligste, men er meget godt korrigert med briller eller kontaktlinser. Myopi oppstår som et resultat av øyets patologi. nærsynt mann kan se klart på nært hold, men når du ser på avstand, blir bildet veldig uskarpt. Langsynthet er en konsekvens av normal aldring av øyet. Fra vi er 40 år ser vi mindre og mindre tydelig på nært hold, da objektivet mister sin fleksibilitet med årene.

Øyet er en kompleks og veldig delikat mekanisme. Roboten hans er fortsatt ikke fullt ut forstått av biologer. Selv om vitenskapen hele tiden prøver å skape noe som ligner på det menneskelige øyet. Noen ganger fungerer det virkelig. Nå har mange mennesker en form for enhet som ligner på det menneskelige øyet i funksjon, drift og struktur - dette er et kamera og et videokamera. Hva er likt mellom disse enhetene og øyet vårt? Nå skal vi finne ut av det.

Formen på det menneskelige øyet ligner en uregelmessig kule med en diameter på 2,5 cm og kalles øyeeplet i vitenskapen. Når vi ser noe, kommer lyset inn i øyet vårt. Dette lyset er ikke annet enn refleksjoner av det vi ser på. Lys kommer i form av signaler til tilbakeøyeeplet - netthinnen. Netthinnen er bygd opp av mange lag, men hoveddelene er staver og kjegler.

Det er på netthinnen at informasjonen vi har sett behandles og det er gjennom den at signalet overføres til hjernen. For at netthinnen skal kunne fokusere på det nødvendige objektet, er det en såkalt linse i øyet. Den er plassert foran øyeeplet og er naturlig i struktur og form. bikonveks linse. Objektivet fokuserer informasjon nøyaktig på det nødvendige motivet. Generelt sett er linsen en av de mest komplekse og "smarte" delene av øyet. Han eier innkvartering - dette er evnen til å endre sin posisjon, størrelse og brytningsstyrke for bedre fokusering. Linsen endrer sin krumning avhengig av situasjonen - hvis vi trenger å se objekter i nærheten, øker linsen krumningen, bryter lyset mer og blir konveks. Dette bidrar til å vurdere alle detaljene til minste detalj.

Hvis vi ser på objekter som er langt unna, blir linsen flat og reduserer brytningskraften. Alt dette kan han gjøre takket være ciliærmuskelen. Men objektivet i seg selv takler selvfølgelig ikke - det hjelper glasslegeme.
Dette stoffet opptar 2/3 av øyeeplet og består av et gelélignende vev. Glasslegemet, i tillegg til lysbrytning, gir også øyet form og usammentrykkbarhet. Lys kommer inn i linsen gjennom pupillen. Det kan sees i speilet - dette er den svarteste sirkelen i den sentrale delen av øynene våre. Pupillen kan endre diameteren og følgelig kontrollere mengden av innkommende lys. Musklene i iris hjelper ham med dette. Vi ser det som en sirkel rundt pupillen, og som vi vet kan denne delen av øyet ha forskjellige farger, er det nettopp pigmentcellene i iris som bestemmer dette.

Så pupillen endrer størrelse avhengig av mengden lys som rettes mot den. Hvis du ser på øynene dine i speilet, kan du se mange interessante ting. Hvis øyet vårt ser på sterkt lys, trekker pupillen seg sammen og slipper dermed ikke sterkt lys inn. i stort antall komme på netthinnen.

Hvis miljøet er mørkt, utvides pupillen. Dermed ødelegger ikke denne svarte sirkelen synet vårt. Sclera er plassert foran øyet proteinskall, 0,3-1 mm i diameter. Dette laget av øyeeplet består av proteinfibre og kollagenceller. Sclera beskytter øyet og utfører en støttefunksjon. Fargen er hvit med en viss melkeaktig fargetone, bare i den sentrale delen går den inn i hornhinnen - en gjennomsiktig film.

Hornhinnen ligger over pupillen og regnbuehinnen og det er i den lyset brytes helt i begynnelsen. Under proteinkappen er det en årehinne, hvor pupillen og iris er plassert. Her ligger også tynne blodkapillærer, gjennom hvilke øyet mottar de nødvendige stoffene fra blodet.

Per vaskulært lag det er en ciliær kropp som inneholder ciliærmuskelen, som betyr at lys er bøyd i den. Mellom alle disse skjellene er det mellomrom, de er fylt med en lysbrytende gjennomsiktig væske som metter øyet.

De ytre delene av øyet er øyelokkene - nedre og øvre. De inneholder tårekjertlene, ved hjelp av hvilke øyeeplet er fuktet og beskyttet mot flekker. Det er muskler under øyelokkene. Det er bare 3 par av dem, og alle er engasjert i øyets bevegelse - noen beveger øyet fra venstre til høyre, andre opp og ned, og andre roterer det langs aksen. Disse musklene trekker øyet fremover når du ser på noe på nært hold og rundt det når du ser langt unna.

Alt er veldig harmonisk og absolutt alle deler av øyet er involvert i prosessen med å fokusere. Hvis det er noe galt med det optiske apparatet, utvikles sykdommer som nærsynthet og hypermetropi. Med disse synssykdommene faller ikke lys som kommer inn i øyet på netthinnen, men på området foran eller bak. Med slike endringer i øyets optiske system blir nære eller fjerne objekter uskarpe.

Nærsynthet er preget av strekking av sclera i retning frem og tilbake, og øyeeplet har form av en ellipse. Gjennom dette ble aksen forlenget, og lyset ble ikke fokusert på netthinnen, men foran den. En person med denne sykdommen bruker linser for å redusere lysbrytningen med et minustegn, siden alle fjerne objekter ikke er klare i det hele tatt. Med langsynthet, tvert imot, faller all informasjon bak netthinnen, og selve eplet blir forkortet sammen. Med langsynthet hjelper bare briller med plusstegn godt.

Så etter å ha undersøkt alle hoveddelene av øyet og forstått hvordan de fungerer, kan vi trekke noen konklusjoner - en lysstråle gjennom øyets hornhinne går inn i netthinnen, passerer glasslegemet og linsen, går inn i kjeglene og stengene, som behandler informasjon.

Det som er interessant er at bildet som treffer netthinnen slett ikke er det du ser. Den er redusert i størrelse og opp ned. Hvorfor ser vi verden riktig? Alt gjøres av hjernen vår, når den mottar informasjon, analyserer den den og gjør de nødvendige korrigeringer og endringer. Men vi begynner å se alt, da det bare er nødvendig om 3 uker.

Babyer opp til denne alderen ser alt opp ned, først da begynner hjernen å snu alt på hodet etter behov. Forresten, det har vært mange arbeider og mange eksperimenter om dette emnet. Så, for eksempel, hvis en person tar på seg briller som snur alt rundt, så er personen først generelt tapt i rommet, men snart oppfatter hjernen normalt endringer og nye koordinasjonsevner dannes i den. Etter å ha tatt av slike briller, kan personen igjen ikke forstå hva som skjedde og gjenoppbygger sin visuelle koordinasjon og ser igjen alt riktig. Slike muligheter hos oss visuelle apparater og hjernens visuelle sentrum beviser nok en gang fleksibiliteten og kompleksiteten til strukturen til alle systemer i menneskekroppen.

Øynene er et av de viktigste menneskelige verktøyene for å få informasjon om verden rundt oss. Fra 80 til 90 prosent av sensasjonene mennesker mottar nettopp gjennom syn.

Ved hjelp av øynene gjenkjenner en person formen og fargen på gjenstander, kan spore deres bevegelse i rommet. Uten innsyn moderne verden livet er vanskelig nok: en stor andel av innkommende informasjon er laget for visuell oppfatning. Enheten til det menneskelige øyet lar det være et av de mest avanserte optiske instrumentene.

Hva ser vi?

Synets funksjon hos mennesker utføres ikke bare av øynene - paret orgel lokalisert i øyehulene i skallen. Del visuell analysator inkluderer også synsnerven og hele systemet hjelpesystemer: øyelokk, tårekjertler og muskler i øyeeplet.

Forresten, sistnevnte regnes med rette som en av de raskeste musklene i menneskekroppen. Selv om blikket er fokusert på ett punkt, lar disse musklene øynene på ett sekund gjøre mer enn hundre synkrone bevegelser.

Bak øyet, i hulrommet i bane, er det en slags "buffer" av fettvev, og de lukkede delene av øyeeplet er beskyttet av bindehinnen - øyets slimhinne, penetrert av blodårer.

Øyeeplet i alle mennesker er omtrent like store. Siden fødselen har den omtrent doblet seg i størrelse.

Hvordan ser vi?

Det menneskelige øyet er et kompleks optisk system, bestående av flere linser og en spesiell sensor som oppfatter bildet.

Først kommer lysstråler inn i pupillen som ligger bak hornhinnen i øyet, som er den første linsen i systemet.

Pupillen er analog med diafragma i et kamera. Den er plassert i midten av iris og er i stand til å innsnevre og utvide seg, og justere intensiteten av lysstrømmen som kommer inn i øyet.

Pupillen er i stand til å passere bare de lysstrålene som er plassert rett foran den, og pigmentet i iris forsinker sidestråler som kan forårsake bildeforvrengning.

linse

Lysstrålene som passerer gjennom pupillen brytes av linsen - øyets andre linse. Formen på linsen kan endres ved hjelp av en spesiell muskel.

For å fokusere på nærmere objekter, spenner muskelen seg og linsen blir mer konveks. Hvis det kreves fokus på fjerne objekter, slapper muskelen av og linsen blir flat. Denne prosessen kalles overnatting.

Hvis den blir forstyrret, på grunn av svakheten i linsens muskler, utvikler den seg nærsynthet(manglende evne til å skille fjerne objekter) og langsynthet(vansker med å skille mellom objekter med tett avstand)

Bak linsen er glasslegemet. Den opptar nesten hele øyets hulrom opp til selve netthinnen og gir øyeeplets elastisitet.

Mottaksenhet - netthinnen

Etter å ha fokusert med linsen faller lysstrålene på netthinnen – en slags konkav skjerm, hvorpå et omvendt bilde av det som sees projiseres.

Det ytre laget av netthinnen består av to typer spesielle celler: staver som oppfatter lys og kjegler som gjenkjenner farger. Med hjelp kjemiske prosesser stimulering av disse cellene med lys er kodet inn i en nerveimpuls, som overføres til hjernen.

Den mest følsomme delen av netthinnen, som lar deg skille farger og fine detaljer på objekter - gul flekk eller makula, som ligger i sentrum.

Det er også en blind flekk på netthinnen - et område helt blottet for stenger og kjegler. Her kommer synsnerven ut av netthinnen, som overfører det kodede bildet til hjernen, hvor det til slutt bearbeides og tolkes.

øyesykdommer

Det er mange øyesykdommer. Noen av dem er forårsaket av lidelser i selve øyet, resten påvirker øynene når vanlige sykdommer og konsekvenser feil bilde liv: kl diabetes, problemer med kjertelfunksjoner indre sekresjon, hypertensjon, alkoholforbruk og så videre.

Øynene er et av de viktigste menneskelige verktøyene for å få informasjon om verden rundt oss. Dette sammenkoblede organet er et komplekst system av to linser og en mottaksenhet - netthinnen.

Synshemming er en av konsekvensene av en usunn livsstil.

Det menneskelige øyet blir ofte trukket frem som et eksempel på fantastisk naturteknikk - men å dømme etter det faktum at dette er en av de 40 enhetene som dukket opp under utviklingen av forskjellige organismer, bør vi moderere vår antroposentrisme og innrømme at strukturen til det menneskelige øyet ikke er noe perfekt.

Historien om øyet er best å starte med et foton. Et kvantum av elektromagnetisk stråling flyr sakte strengt inn i øyet til en intetanende forbipasserende, som myser fra et uventet gjenskinn fra noens klokke.

Den første delen av øyets optiske system er hornhinnen. Det endrer retningen på lyset. Dette er mulig på grunn av en slik egenskap av lys som brytning, som også er ansvarlig for regnbuen. Lysets hastighet er konstant i vakuum - 300 000 000 m/s. Men når du beveger deg fra ett medium til et annet (i dette tilfellet, fra luft til øyet), endrer lys hastighet og bevegelsesretning. For luft er brytningsindeksen 1,000293, for hornhinnen - 1,376. Dette betyr at lysstrålen i hornhinnen bremser bevegelsen 1.376 ganger og avviker nærmere midten av øyet.

En favoritt måte å splitte partisaner på er å skinne en lys lampe i ansiktet deres. Det gjør vondt av to grunner. Sterkt lys- dette er en kraftig elektromagnetisk stråling: billioner av fotoner angriper netthinnen, og nerveendene blir tvunget til å overføre en hektisk mengde signaler til hjernen. Fra overspenning brenner nerver, som ledninger, ut. Musklene i regnbuehinnen tvinges til å trekke seg sammen så hardt de kan, i et desperat forsøk på å lukke pupillen og beskytte netthinnen.

Og flyr opp til pupillen. Alt er enkelt med ham - dette er et hull i iris. På grunn av de sirkulære og radielle musklene kan iris trekke seg sammen og utvide pupillen tilsvarende, og regulere mengden lys som kommer inn i øyet, som en diafragma i et kamera. Menneskelig pupilldiameter kan variere fra 1 til 8 mm avhengig av belysningen.

Etter å ha fløyet gjennom pupillen, treffer fotonet linsen - den andre linsen som er ansvarlig for banen. Linsen bryter lys mindre enn hornhinnen, men den er mobil. Linsen henger på sylindriske muskler som endrer krumningen, og dermed lar oss fokusere på objekter i forskjellige avstander fra oss.

Det er med fokus at synshemminger er assosiert. De vanligste er nærsynthet og langsynthet. Bildet i begge tilfeller fokuserer ikke på netthinnen, som det skal, men foran den (nærsynthet), eller bak den (langsynthet). Det er øyet som har skylden for dette, som endrer form fra rund til oval, og deretter beveger netthinnen seg bort fra linsen eller nærmer seg den.

Etter linsen flyr fotonet gjennom glasslegemet (gjennomsiktig gelé - 2/3 av volumet av hele øyet, 99% - vann) rett til netthinnen. Det er her fotoner registreres og ankomstmeldinger sendes langs nervene til hjernen.

Netthinnen er foret med fotoreseptorceller: når det ikke er lys, produserer de spesielle stoffer - nevrotransmittere, men så snart et foton kommer inn i dem, slutter fotoreseptorceller å produsere dem - og dette er et signal til hjernen. Det finnes to typer av disse cellene: stenger, som er mer følsomme for lys, og kjegler, som er bedre til å oppdage bevegelse. Vi har rundt hundre millioner stenger og ytterligere 6-7 millioner kjegler, totalt mer enn hundre millioner lysfølsomme elementer – dette er mer enn 100 megapiksler, som ingen «Hassel» kunne drømme om.

En blind flekk er et gjennombruddspunkt der det ikke er noen lysfølsomme celler i det hele tatt. Den er ganske stor - 1-2 mm i diameter. Det har vi heldigvis kikkertsyn og det er en hjerne som kombinerer to bilder med flekker til ett normalt.

På tidspunktet for signaloverføring menneskelig øye det er et problem med logikken. Undervannsblekkspruten, som egentlig ikke trenger syn, er mye mer konsekvent i denne forstand. Hos blekkspruter treffer et foton først et lag med kjegler og staver på netthinnen, rett bak som et lag med nevroner venter og sender et signal til hjernen. Hos mennesker bryter lys først gjennom lagene av nevroner – og først deretter treffer fotoreseptorene. På grunn av dette er det en første flekk i øyet - en blind flekk.

Den andre flekken er gul, dette er det sentrale området av netthinnen rett overfor pupillen, litt høyere synsnerven. Dette stedet ser øyet best: konsentrasjonen av lysfølsomme celler her er kraftig økt, så synet vårt i sentrum av synsfeltet er mye skarpere enn perifert.

Bildet på netthinnen er omvendt. Hjernen vet hvordan den skal tolke bildet riktig, og gjenoppretter det opprinnelige bildet fra det omvendte. Barn ser alt opp ned de første par dagene mens hjernen deres setter opp sin photoshop. Hvis du tar på deg briller som snur bildet (dette ble først gjort tilbake i 1896), så vil hjernen vår i løpet av et par dager lære å tolke et slikt omvendt bilde riktig.