16.9. Оптические механизмы зрения

Оптические основы зрения обеспечиваются: 1) построением изображения на сетчатке; 2) взаимосвязью объекта с субъектом, т.е. конечным сенсорным эффектом (образом).

Построение изображения на сетчатке определяется остротой зрения, величиной раздражаемого поля сетчатки, локализацией изображения на сетчатке. Формирование изображения во многом зависит от правильного или неправильного преломления световых лучей (аметропия) в глазу, что может быть обусловлено: 1) длиной осей глазного яблока; 2) сдвигами в кривизне поверхности рого­вой оболочки глаза или хрусталика или изменениями преломле­ния различных оптических сред; 3) изменениями иннервации, меняющей преломляющую силу хрусталика.

Преломляющая сила (рефракция) глаза выражается в диоптриях (D) и связана с фокусным расстоянием оптической системы гла­за. Одна диоптрия равна преломляющей силе линзы, имеющей фокусное расстояние 1 м. Рефракция обратно пропорциональна фокусному расстоянию f(1/f).

Преломляющая сила роговицы колеблется в пределах 38,0 — 46,0 D, хрусталика — 15,0 — 23,0 D; общая преломляющая сила глаза (роговица плюс хрусталик) — составляет 53,0—69,0 D; длина

на оси глаза индивидуальна и у разных людей колеблется в пределах 19,0—30,0 мм. Рефракция глаза без каких-либо аномалий минимальна (около 53,0 D) при рассматривании далеко расположенных объектов и максимальна (около 70,0 D) — при рассматривании близко расположенных объектов.

Аметропия (неправильное преломление), вызванная изменениями длины осей глазного яблока, получила название осевой. Аметропия, возникшая в результате изменения силы диоптрийной системы, названа рефракционной. Аккомодационной, или функциональной, аметропией названа та, при которой изменяется преломляющая сила аккомодации вследствие нарушения иннервации.

Отклонения в длине оси глаза, а также аномалии рефракции I роговицы и/или хрусталика приводят к изменению фокусного расстояния. Лучи света при этом фокусируются перед или позади сетчатки (рис. 102).

Аккомодация глаза — приспособление его к ясному видению предметов, находящихся на разных расстояниях. Аккомодация глаза реализуется посредством фокусировки изображения на сетчатке благодаря непроизвольному изменению рефракции глаза. Аккомодация глаза обеспечивается согласованной работой трех элементов — цилиарной (ресничной) мышцы, цинновой связки и хрусталика. Объем аккомодации измеряется в диоптриях (D).

Подробное разъяснение механизма аккомодации приведено I Г. Гельмгольцем. Согласно разъяснению Г. Гельмгольца, хрусталик, окруженный капсулой, прикреплен к ресничному (цилиарному) телу с помощью цинновой связки. При взгляде вдаль цилиарная мышца расслаблена, вследствие чего цинновая связка туго натянута и хрусталик уплощен. В этих условиях преломляющая сила глаза является наименьшей. При рассмотрении предметов вблизи ресничная мышца сокращается, цилиарное тело переме­щается вперед и внутрь, следом за ним цинновая связка расслабляется и хрусталик приобретает выпуклую форму. Радиус кривизны хрусталика у здорового человека по его передней поверхности уменьшается с 10 до 5,5 мм, в результате чего преломляю­щая сила увеличивается и изображение фокусируется на сетчатке (см. рис. 102). Аккомодация глаз регулируется цент­ральной нервной системой. При нормальном зрении точка фиксирования в пространстве точно отражается на сетчатке. Точки, расположенные ближе

или дальше сетчатки, расплываются. Различия между фиксиро­ванными и расплывчатыми изображениями свидетельствуют о зна­чении аккомодации в пространственном восприятии.

У разных людей пределы ясного видения предметов неодинако­вы. Критерием нормального глаза считается схождение на сетчатке параллельных лучей, идущих от расположенных вдали предметов. С аккомодацией преломляющая сила хрусталика увеличивается. Изменение степени преломляющей силы глаза при переходе от покоя ресничной мышцы до осуществления максимальной акко­модации называется силой, или объемом, аккомодации. Объем аккомодации изменяется при различных физиологических и па­тологических состояниях. Установлено, что сила преломле­ния линзы обратно пропорциональна ее фокусному расстоянию.

Аккомодация хрусталика иногда оказывается недостаточной, чтобы спроецировать изображение точно на сетчатку. Если рас­стояние между хрусталиком и сетчаткой больше фокусного рас­стояния хрусталика, то возникает близорукость (миопия). Если сетчатка расположена слишком близко к хрусталику и фокусиро­вание удается только при рассматривании далеко расположенных предметов, возникает дальнозоркость (гиперметропия). Близору­кость и дальнозоркость корректируются очками с вогнутыми и выпуклыми линзами соответственно.

Недостаточность освещения во время учебных занятий, за­ставляющих учащихся низко наклоняться над книгой, может вы­зывать напряжение, или спазм аккомодации (судорожные сокраще­ния мышц), продолжающийся и после того, как глаза перестали фиксировать близкий предмет. В некоторых случаях спазм акко­модации у детей принимают за развитие близорукости. Чтобы снять спазм аккомодации и точно установить вид и степень клиниче­ской рефракции глаза, проводят атропинизацию.

Ослабление и паралич аккомодации (потеря способности раз­личать мелкий шрифт и мелкие детали на близком расстоянии) сильно затрудняют обучение, особенно при дальнозоркости вы­соких степеней.

Пределы удаленности объектов, на которые может фокусиро­ваться глаз, т.е. в пределах которых возможна аккомодация, на­зываются дальней и ближней точками ясного зрения. Для нормаль­ного глаза дальняя (или дальнейшая) точка, фокусируемая без уси­лий, лежит в бесконечности, а ближняя (или ближайшая) — на расстоянии, зависящем от «возраста» нормального глаза. У пожи­лых людей пределы аккомодации сужаются. Это возрастное со­стояние глаз, связанное с потерей эластичности хрусталика, на­зывается пресбиопией. Максимальный объем аккомодации соот­ветствует возрасту 10 лет и составляет в среднем 14 D, а для 20— 30 лет — 8 D. С возрастом объем аккомодации убывает почти по линейной зависимости в связи с потерей упругости и эластично­сти

всех трех элементов аппарата аккомодации. После 75 лет объем аккомодации практически равен нулю.

Некоторые заболевания органа зрения, травмы глаза, после­операционная афакия (отсутствие хрусталика), заболевания цент­ральной нервной системы, вызывающие параличи или ослабление аккомодационной мышцы, и другие причины сопровождаются рас­стройством аккомодации. В этих случаях кроме очков, назначен­ных для постоянного ношения, при учебных занятиях необходимо пользоваться специальными очками.

Конвергенция — это процесс сведения зрительных осей до их пересечения на рассматриваемом предмете, т. е. в точке фикса­ции. При рассматривании удаленных предметов зрительные оси глаз располагаются параллельно благодаря тому, что мышечные аппа­раты находятся в состоянии относительного покоя. Восприятие предметов близких обеспечивается сведением зрительных осей с по­мощью сокращения прямых мышц глаза, или конвергенции. У де­тей с нарушением зрения величина (сила) конвергенции может значительно отличаться от конвергенции детей с нормально раз­вивающимися глазами. Конвергенция может нарушаться также у здоровых детей, обучающихся в массовых школах, при аномалиях рефракции и приводить к нарушениям бинокулярного зрения.

Различие кривизны роговицы в вертикальной и горизонтальной плоскостях является причиной изменения ее преломляющей силы и расфокусировки изображения на сетчатке. Этот недостаток называ­ется астигматизмом. Если он больше 0,5 D, необходима коррекция зрения с помощью сложных контактных линз или очков. Они по­зволяют компенсировать астигматизм практически полностью.

Глаз является оптическим фильтром, поскольку роговица и хрус­талик не пропускают ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, а пигмент фоторецепторов задерживает синюю часть спектра света.

Преломляющая сила глаза существенно зависит от радиуса кри­визны роговицы, который определяется упругостью роговицы и внутриглазным давлением. Если внутриглазное давление не по­вышено, то можно менять рефракцию глаза, изменяя упругость роговицы. Это используют хирурги для компенсации близоруко­сти с помощью метода радиальной кератотомии.

Компенсация недостатков роговицы возможна только при по­мощи внешних воздействий — хирургических и оптических, внут­рисистемных механизмов коррекции нет.