Зрительное восприятие – многозвеньевой процесс, начинающийся с проекции изображения на сетчатку глаза и возбуждения фоторецепторов и заканчивающийся принятием высшими отделами зрительной сенсорной системы решения о наличии в поле зрения того или иного зрительного образа. В связи с необходимостью наводить глаза на рассматриваемый объект, вращая их, природа создала у большинства видов животных шарообразную форму глазного яблока. На пути к светочувствительной оболочке глаза – сетчатке – лучи света проходят через несколько светопроводящих сред – роговицу, влагу передней камеры, хрусталик и стекловидное тело, назначение которых преломлять их и фокусировать в области расположения рецепторов на сетчатке, обеспечивать четкое изображение на ней.

Камера глаза имеет 3 оболочки. Наружная непрозрачная оболочка – склера, переходит спереди в прозрачную роговицу. Средняя сосудистая оболочка в передней части глаза образует ресничное тело и радужную оболочку, обусловливающую цвет глаз. В середине радужки имеется отверстие – зрачок, регулирующий количество пропускаемых световых лучей. Диаметр зрачка регулируется зрачковым рефлексом, центр которого находится в среднем мозге. Внутренняя сетчатая оболочка (сетчатка) содержит фоторецепторы глаза (палочки и колбочки) и служит для преобразования световой энергии в нервное возбуждение.

Основными преломляющими средами глаза человека являются роговица (обладает наибольшей преломляющей силой) и хрусталик, который представляет собой двояковыпуклую линзу. В глазу преломление света проходит по общим законам физики. Лучи, идущие из бесконечности через центр роговицы и хрусталика (т.е. через главную оптическую ось глаза) перпендикулярно к их поверхности, не испытывают преломления. Все остальные лучи преломляются и сходятся внутри камеры глаза в одной точке – фокусе . Такой ход лучей обеспечивает четкое изображение на сетчатке, причем оно получается уменьшенным и обратным (рис. 26).

Рис. 26. Ход лучей и построение изображений в редуцированном глазу:

АВ – предмет; аb – его изображение; Dd – главная оптическая ось

Аккомодация. Для ясного видения предмета необходимо, чтобы лучи от его точек попадали на поверхность сетчатки, т.е. были здесь сфокусированы. Когда человек смотрит на далекие предметы, их изображение сфокусировано на сетчатке и они видны ясно. При этом близкие предметы видны неясно, их изображение на сетчатке расплывчато, т.к. лучи от них собираются за сетчаткой (рис. 27). Видеть одновременно одинаково ясно предметы, удаленные от глаза на разное расстояние, невозможно.

Рис. 27.Ход лучей от близкой и далекой точки:

От далекой точки А (параллельные лучи) изображение а получается на сетчатке при ненапряженном аккомодационном аппарате; при этом от близкой точки В изображениев образуется за сетчаткой

Приспособление глаза к четкому видению различно удаленных предметов называется аккомодацией. Этот процесс осуществляется за счет изменения кривизны хрусталика и, следовательно, его преломляющей способности. При рассматривании близких предметов хрусталик делается более выпуклым, благодаря чему лучи, расходящиеся от светящейся точки, сходятся на сетчатке. При рассмотрении далеких предметов хрусталик становится менее выпуклым, как бы растягиваясь (рис. 28). Механизм аккомодации сводится к сокращению ресничных мышц, которые изменяют выпуклость хрусталика .

Существует две главные аномалии преломления лучей (рефракции) в глазу: близорукость и дальнозоркость. Они обусловлены, как правило, ненормальной длиной глазного яблока. В норме продольная ось глаза соответствует преломляющей силе глаза. Однако у 35 % людей имеются нарушения этого соответствия.

В случае врожденной близорукости продольная ось глаза больше нормы и фокусировка лучей происходит перед сетчаткой, а изображение на сетчатке становится расплывчатым (рис. 29). Приобретенная близорукость связана с увеличением кривизны хрусталика, возникающая, в основном, при нарушении гигиены зрения. В дальнозорком глазу, наоборот, продольная ось глаза меньше нормы и фокус располагается за сетчаткой. В результате изображение на сетчатке тоже расплывчато. Приобретенная дальнозоркость возникает у пожилых людей из-за уменьшения выпуклости хрусталика и ухудшения аккомодации. В связи с возникновением старческой дальнозоркости ближняя точка ясного видения с возрастом отодвигается (от 7 см в 7 – 10 лет до 75 см в 60 лет и более).

Зрение является каналом, посредством которого человек получает примерно 70% всех данных о мире, который его окружает. И возможно это только по той причине, что именно зрение человека представляет собой одну из самых сложных и поражающих воображение зрительных систем на нашей планете. Если бы не было зрения, все мы, скорее всего, просто жили бы в темноте.

Человеческий глаз обладает совершенным строением и обеспечивает зрение не только в цвете, но также в трёх измерениях и с высочайшей резкостью. Он обладает способностью моментально менять фокус на самые разные расстояния, осуществлять регуляцию объёма поступающего света, различать между собой огромное количество цветов и ещё большее количество оттенков, производить коррекцию сферических и хроматических аберраций и т.д. С мозгом глаз связывают шесть уровней сетчатки, в которых ещё перед тем, как информация будет отправлена в мозг, данные проходят через этап компрессии.

Но как же устроено наше с вами зрение? Как посредством усиления цвета, отражённого от предметов, мы трансформируем его в изображение? Если подумать об этом серьёзно, можно сделать вывод, что устройство зрительной системы человека до мельчайших подробностей «продумано» создавшей его Природой. Если же вы предпочитаете верить в то, что за создание человека ответственен Создатель или некая Высшая Сила, то эту заслугу можете приписать им. Но давайте не будем разбираться в , а продолжим разговор об устройстве зрения.

Огромное количество деталей

Строение глаза и его физиологию можно без обиняков назвать действительно идеальными. Подумайте сами: оба глаза находятся в костных впадинах черепа, которые защищают их от всевозможных повреждений, однако выступают из них они именно так, чтобы обеспечивался максимально широкий горизонтальный обзор.

Расстояние, на котором глаза находятся друг от друга, обеспечивает пространственную глубину. А сами глазные яблоки, как доподлинно известно, обладают шарообразной формой, благодаря чему способны вращаться в четырёх направлениях: влево, вправо, вверх и вниз. Но каждый из нас воспринимает всё это, как само собой разумеющееся - мало кому приходит в голову представить, что было бы, если бы наши глаза были квадратными или треугольными или их движение было бы хаотичным - это бы сделало зрение ограниченным, сумбурным и малоэффективным.

Итак, устройство глаза предельно сложно, но как раз это и делает возможным работу примерно четырёх десятков его различных составляющих. И даже если бы не было хоть одного из этих элементов, процесс зрения перестал бы осуществляться так, как ему следует осуществляться.

Чтобы убедиться в том, насколько сложно устроен глаз, предлагаем вам обратить своё внимание на рисунок ниже.

Давайте же поговорим о том, как реализуется на практике процесс зрительного восприятия, какие элементы зрительной системы в этом участвуют, и за что каждый из них отвечает.

Прохождение света

По мере приближения света к глазу световые лучи сталкиваются с роговицей (иначе её называют роговой оболочкой). Прозрачность роговицы позволяет свету проходить сквозь неё во внутреннюю поверхность глаза. Прозрачность, кстати, является важнейшей характеристикой роговицы, и прозрачной она остаётся по причине того, что особый протеин, который в ней содержится, сдерживает развитие кровеносных сосудов - процесс, происходящий практически в каждой из тканей человеческого тела. В том случае если бы роговица прозрачной не была, остальные компоненты зрительной системы не имели бы никакого значения.

Помимо прочего, роговица не даёт попадать во внутренние полости глаза сору, пыли и каким-либо химическим элементам. А кривизна роговой оболочки позволяет ей преломлять свет и помогать хрусталику фокусировать световые лучи на сетчатке.

После того как свет прошёл сквозь роговицу, он проходит через маленькое отверстие, расположенное посередине радужки глаза. Радужка же представляет собой круглую диафрагму, которая находится перед хрусталиком сразу за роговицей. Радужка также является тем элементом, который придаёт глазу цвет, а цвет зависит от преобладающего в радужке пигмента. Центральное отверстие в радужке - это и есть знакомый каждому из нас зрачок. Размер этого отверстия имеет возможность изменяться, чтобы контролировать количество поступающего в глаз света.

Размер зрачка изменятся непосредственно радужкой, а обусловлено это её уникальнейшим строением, ведь состоит она из двух различных видов мышечных тканей (даже здесь есть мышцы!). Первая мышца является круговой сжимающей - она располагается в радужке кругообразно. Когда свет яркий, происходит её сокращение, вследствие чего зрачок сокращается, как бы втягиваясь мышцей внутрь. Вторая мышца является расширяющей - она расположена радиально, т.е. по радиусу радужки, что можно сравнить со спицами в колесе. При тёмном освещении происходит сокращение этой второй мышцы, и радужка раскрывает зрачок.

Многие до сих пор испытывают некоторые затруднения, когда пытаются объяснить, каким же всё-таки образом происходит формирование вышеназванных элементов зрительной системы человека, ведь в любой другой промежуточной форме, т.е. на каком-либо эволюционном этапе работать они просто не смогли бы, но человек видит с самого начала своего существования. Загадка…

Фокусировка

Минуя названные выше этапы, свет начинает проходить через хрусталик, находящийся за радужкой. Хрусталик является оптическим элементом, имеющим форму выпуклого продолговатого шара. Хрусталик абсолютно гладок и прозрачен, в нём нет кровеносных сосудов, а сам он расположен в эластичном мешочке.

Проходя сквозь хрусталик, свет преломляется, после чего происходит его фокусировка на ямке сетчатки - самом чувствительном месте, содержащем максимальное количество фоторецепторов.

Важно заметить, что уникальное строение и состав обеспечивают роговице и хрусталику большую силу преломления, гарантирующую короткое фокусное расстояние. И как же удивительно, что такая сложная система вмещается всего в одном глазном яблоке (подумайте только, как бы мог выглядеть человек, если бы для фокусировки световых лучей, идущих от предметов, требовался бы, например, метр!).

Не менее интересно и то, что совместная преломляющая сила этих двух элементов (роговицы и хрусталика) находится в прекрасном соотношении с глазным яблоком, а это можно смело назвать ещё одним доказательством того, что зрительная система создана просто непревзойдённо, т.к. процесс фокусирования слишком сложен, чтобы говорить о нём, как о чём-то, что произошло лишь благодаря пошаговым мутациям - эволюционным стадиям.

Если же речь идёт о предметах расположенных близко к глазу (как правило, близким считается расстояние менее 6 метров), то здесь всё ещё любопытнее, ведь в этой ситуации преломление световых лучей оказывается ещё более сильным. Обеспечивается же это увеличением кривизны хрусталика. Хрусталик соединён посредством цилиарных поясков с ресничной мышцей, которая, сокращаясь, даёт хрусталику возможность принимать более выпуклую форму, тем самым увеличивая свою преломляющую силу.

И здесь снова нельзя не упомянуть о сложнейшем строении хрусталика: составляют его множество ниточек, которые состоят из соединённых друг с другом клеточек, а тонкие пояски связывают его с цилиарным телом. Фокусировка осуществляется под контролем головного мозга крайне быстро и на полном «автомате» — осуществить такой процесс осознанно для человека невозможно.

Значение «фотоплёнки»

Результатом фокусировки становится сосредоточение изображения на сетчатке, представляющей собой многослойную ткань, чувствительную к свету, покрывающую заднюю часть глазного яблока. В сетчатке содержится примерно 137 000 000 фоторецепторов (для сравнения можно привести современные цифровые фотоаппараты, в которых подобных сенсорных элементов не более 10 000 000). Такое громадное количество фоторецепторов обусловлено тем, что расположены они крайне плотно - примерно 400 000 на 1 мм².

Здесь не будет лишним привести слова специалиста по микробиологии Алана Л. Гиллена, говорящего в своей книге «Тело по замыслу» о сетчатке глаза, как о шедевре инженерного проектирования. Он считает, что сетчатка является самым удивительным элементом глаза, сравнимым с фотоплёнкой. Светочувствительная сетчатка, расположенная на задней стороне глазного яблока, намного тоньше целлофана (её толщина составляет не более 0,2 мм) и гораздо чувствительнее, чем любая, созданная человеком фотоплёнка. Клетки этого уникального слоя способны обрабатывать до 10 миллиардов фотонов, в то время как самый чувствительный фотоаппарат способен обработать лишь несколько их тысяч. Но ещё удивительнее то, что человеческий глаз может улавливать единицы фотонов даже в темноте.

Всего сетчатку составляют 10 слоёв фоторецепторных клеток, 6 слоёв из которых являются слоями светочувствительных клеток. 2 вида фоторецепторов имеют особую форму, по причине чего их называют колбочками и палочками. Палочки крайне восприимчивы к свету и обеспечивают глазу чёрно-белое восприятие и ночное зрение. Колбочки, в свою очередь, не так восприимчивы к свету, но способны различать цвета - оптимальная работа колбочек отмечается в дневное время суток.

Благодаря работе фоторецепторов световые лучи трансформируются в комплексы электрических импульсов и посылаются в мозг на невероятно большой скорости, а сами эти импульсы за доли секунд преодолевают свыше миллиона нервных волокон.

Связь фоторецепторных клеток в сетчатке очень сложна. Колбочки и палочки никак напрямую с мозгом не связаны. Получив сигнал, они переадресовывают его биполярным клеткам, а те перенаправляют уже обработанные собою сигналы ганглиозным клеткам, более миллиона аксонов (нейритов, по которым передаются нервные импульсы) которых составляют единый зрительный нерв, по которому данные и поступают в мозг.

Два слоя промежуточных нейронов, до того как зрительные данные будут отправлены в мозг, способствуют параллельной обработке этой информации шестью уровнями восприятия, находящимися в сетчатке глаза. Необходимо это для того чтобы изображения распознавались как можно быстрее.

Восприятие мозга

После того как обработанная зрительная информация поступает в мозг, он начинает её сортировку, обработку и анализ, а также формирует цельное изображение из отдельных данных. Конечно же, о работе человеческого мозга ещё много чего неизвестно, однако даже того, что научный мир может предоставить сегодня, вполне достаточно, чтобы поразиться.

При помощи двух глаз формируются две «картинки» мира, который окружает человека - по одной на каждую сетчатку. Обе «картинки» передаются в мозг, и в действительности человек видит два изображения в одно и то же время. Но как?

А дело вот в чём: точка сетчатки одного глаза точно соответствует точке сетчатки другого, а это говорит о том, чтоб оба изображения, попадая в мозг, могут накладываться друг на друга и сочетаться вместе для получения единого изображения. Информация, полученная фоторецепторами каждого из глаз, сходится в зрительной коре головного мозга, где и появляется единое изображение.

По причине того, что у двух глаз может быть разная проекция, могут наблюдаться и некоторые несоответствия, однако мозг сопоставляет и соединяет изображения таким образом, что человек никаких несоответствий не ощущает. Мало того - эти несоответствия могут быть использованы с целью получения чувства пространственной глубины.

Как известно, из-за преломления света зрительные образы, поступающие в мозг, изначально являются очень маленькими и перевёрнутыми, однако «на выходе» мы получаем то изображение, которое привыкли видеть.

Помимо этого в сетчатке изображение делится мозгом надвое по вертикали - через линию, которая проходит через ямку сетчатки. Левые части изображений, полученных обоими глазами, перенаправляются в , а правые части - в левое. Так, каждое из полушарий смотрящего человека получает данные только от одной части того, что он видит. И снова - «на выходе» мы получаем цельное изображение без каких бы то ни было следов соединения.

Разделение изображений и крайне сложные оптические пути делают так, что мозг видит отдельно каждым из своих полушарий с использованием каждого из глаз. Это позволяет ускорить обработку потока входящей информации, а также обеспечивает зрение одним глазом, если вдруг человек по какой-либо причине перестаёт видеть другим.

Можно заключить, что мозг в процессе обработки зрительной информации убирает «слепые» пятна, искажения из-за микродвижений глаз, морганий, угла зрения и т.п., предлагая своему хозяину адекватное целостное изображение наблюдаемого.

Ещё одним из важных элементов зрительной системы является . Умалять значение этого вопроса никак нельзя, т.к. чтобы вообще иметь возможность использовать зрение должным образом мы должны уметь поворачивать глаза, поднимать их, опускать, короче говоря - двигать глазами.

Всего можно выделить 6 внешних мышц, которые соединяются с внешней поверхностью глазного яблока. К этим мышцам относятся 4 прямые (нижняя, верхняя, боковая и средняя) и 2 косые (нижняя и верхняя).

В тот момент, когда какая-либо из мышц сокращается, мышца, являющаяся для неё противоположной, расслабляется - это обеспечивает ровное движение глаз (в противном случае все движения глазами осуществлялись бы рывками).

При повороте двух глаз автоматически изменяется движение всех 12 мышц (по 6 мышц на каждый глаз). И примечательно то, что процесс этот является непрерывным и очень хорошо скоординированным.

По словам знаменитого офтальмолога Питера Джени, контроль и координация связи органов и тканей с центральной нервной системой посредством нервов (это называется иннервацией) всех 12 глазных мышц представляет собой один из очень сложных процессов, происходящих в мозге. Если же добавить к этому точность перенаправления взора, плавность и ровность движений, скорость, с которой может вращаться глаз (а она составляет в сумме до 700° в секунду), и соединить всё это, мы получим на самом деле феноменальную по части исполнения подвижную глазную систему. А то, что человек имеет два глаза, делает её ещё более сложной - при синхронном движении глаз необходима одинаковая мускульная иннервация.

Мышцы, которые вращают глаза, отличны от мышц скелета, т.к. их составляет множество всевозможных волокон, а контролируются они ещё большим числом нейронов, иначе точность движений стала бы невозможной. Данные мышцы можно назвать уникальными ещё и потому, что они способны быстро сокращаться и практически не устают.

Учитывая то, что глаз - это один из наиболее важных органов человеческого организма, он нуждается в непрерывном уходе. Именно для этого как раз и предусмотрена, если так можно назвать, «интегрированная система очистки», которая состоит из бровей, век, ресниц и слёзных желёз.

При помощи слёзных желёз регулярно производится липкая жидкость, с медленной скоростью движущаяся вниз по внешней поверхности глазного яблока. Эта жидкость смывает различный сор (пыль и т.п.) с роговицы, после чего входит во внутренний слёзный канал и затем стекает по носовому каналу, выводясь из организма.

В слезах содержится очень сильное антибактериальное вещество, уничтожающее вирусы и бактерии. Веки выполняют функцию стеклоочистителей - они очищают и увлажняют глаза благодаря непроизвольному морганию с интервалом в 10-15 секунд. Вместе с веками работают ещё и ресницы, предотвращая попадание в глаз любого сора, грязи, микробов и т.п.

Если бы веки не выполняли свою функцию, глаза человека постепенно бы засохли и покрылись рубцами. Если бы не было слёзного протока, глаза бы постоянно заливались слёзной жидкостью. Если бы человек не моргал, в его глаза попадал бы мусор, и он мог бы даже ослепнуть. Вся «очистительная система» должна включать в себя работу всех элементов без исключения, в противном случае она просто перестала бы функционировать.

Глаза как показатель состояния

Глаза человека способны передавать немало информации в процессе его взаимодействия с другими людьми и окружающим миром. Глаза могут излучать любовь, гореть от гнева, отражать радость, страх или беспокойство, или усталости. Глаза показывают, куда смотрит человек, заинтересован он в чём-либо или же нет.

Например, когда люди закатывают глаза, беседуя с кем-то, это можно расценивать совершенно иначе, нежели обычный взгляд, направленный вверх. Большие глаза у детей вызывают у окружающих восторг и умиление. А состояние зрачков отражает то состояние сознания, в котором в данный момент времени находится человек. Глаза - это показатель жизни и смерти, если уж говорить в глобальном смысле. Наверное, именно по этой причине их называют «зеркалом» души.

Вместо заключения

В этом уроке мы с вами рассмотрели устройство зрительной системы человека. Естественно, мы упустили немало деталей (сама по себе эта тема очень объёмна и вместить её в рамки одного урока проблематично), но всё же постарались донести материал так, чтобы вы имели чёткое представление о том, КАК видит человек.

Вы не могли не заметить, что как сложность, так и возможности глаза позволяют этому органу многократно превосходить даже самые современные технологии и научные разработки. Глаз является наглядной демонстрацией сложности инженерии в огромном количестве нюансов.

Но знать об устройстве зрения - это, конечно же, хорошо и полезно, однако наиболее важно знать о том, как зрение можно восстанавливать. Дело в том, что и образ жизни человека, и условия, в которых он живёт, и некоторые другие факторы (стрессы, генетика, вредные привычки, заболевания и многое другое) - всё это нередко способствует тому, что с годами зрение может ухудшаться, т.е. зрительная система начинает давать сбои.

Но ухудшение зрения в большинстве случаев не является необратимым процессом - зная определённые методики, данный процесс можно повернуть вспять, и сделать зрение, если уж и не таким, как у младенца (хотя иногда возможно и это), то хорошим настолько, насколько вообще это возможно для каждого отдельно взятого человека. Поэтому следующий урок нашего курса по развитию зрения будет посвящён методам восстановления зрения.

Зрите в корень!

Проверьте свои знания

Если вы хотите проверить свои знания по теме данного урока, можете пройти небольшой тест, состоящий из нескольких вопросов. В каждом вопросе правильным может быть только 1 вариант. После выбора вами одного из вариантов, система автоматически переходит к следующему вопросу. На получаемые вами баллы влияет правильность ваших ответов и затраченное на прохождение время. Обратите внимание, что вопросы каждый раз разные, а варианты перемешиваются.

Др.Ховард Гликсмен

Как говорят, «видеть – это верить». Возможность физически видеть или определять какой-либо объект или явление, дает нам гораздо больше уверенности в их существовании. Более того, имея возможность интеллектуально видеть или понимать что-либо, обеспечивает нас высшим уровнем оправдания нашей веры в способность знать правду. Все же, выражение «Видеть – значит верить» само по себе представляет фальшивое понимание того, что означает слово «верить». Если можно физически определять или действительно что-то понимать, то не нужно верить в то, что уже известно посредством ощущений или интеллекта. Верование во что-нибудь требует, чтобы оно либо не ощущалось восприятием, либо не полностью понималось интеллектом. Если кое-что можно увидеть с помощью ощущений или полного понимания интеллектом, тогда единственным ограничивающим фактором для каждого из нас является наше доверие тому, что все, что мы видим и думаем, является правдой.

После всего вышесказанного интересно будет порассуждать на тему достаточно сильной зависимости большинства научных исследований от нашей возможности восприятия посредством зрения. От конструирования отслеживающих устройств, необходимых для наблюдений, до сопоставления данных для анализа и интерпретации: везде способность видеть является очень важной для нас, обеспечивая возможность анализировать окружающий мир.

Но как происходит это таинство зрения? Каким образом мы способны воспринимать свет и любоваться теми, кто нам дорог, восторгаться величием природы и рассматривать гениальные произведения искусства? Эта, а также две последующие статьи будут посвящены исследованию данного вопроса. Как в действительности мы способны улавливать определенный диапазон электромагнитной энергии и превращать его в изображение для дальнейшего рассмотрения?

От фокусирования света на сетчатке до создания нервных импульсов, которые посылаются в мозг, где это все интерпретируется как восприятие зрения; мы рассмотрим необходимые компоненты, которые делают зрение реальностью для человечества. Но я вас предостерегаю - несмотря на обширные знания в области процесса зрения, а так же в области причинной диагностики того, почему оно может быть нефункциональным, все же мы абсолютно не имеем понятия, как мозг выполняет этот трюк.

Да, мы знаем о преломлении света и биомолекулярных реакциях в клетках фоторецепторов сетчатки, все это правда. Мы даже понимаем, как эти нервные импульсы влияют на другую смежную нервную ткань и на выделение различных нейротрансмиттеров. Нам известны разные пути, по которым проходит зрение в пределах мозга, что вызывает смешивания нейровозбуждающих сообщений в визуальной коре головного мозга. Но даже эти знания не могут нам подсказать, как мозг может превратить электрическую информацию в панорамное обозрение Большого каньона, в изображение лица новорожденного ребенка, а также искусства Микеланджело или великого Леонардо. Мы только знаем, что мозг делает эту работу. Это все равно, что спросить о том, что могло бы быть биомолекулярной основой для мысли. В наше время наука не имеет необходимых средств для ответа на данный вопрос.

Глаз

Глаз является сложным органом восприятия, который способен принимать лучи света и фокусировать их на светочувствительных рецепторах, содержащихся в сетчатке. Есть много частей глаза, которые играют важную роль либо непосредственно при выполнении этой функций, либо поддерживая ее (рис.1,2,3).

Рис.1 Вид глаза с отмеченными частями. Смотрите текст для дальнейшего описания характеристик, функций и эффектов их нарушения. Иллюстрации взяты из сайта: www.99main.com/~charlief/Blindness.htm

Рис.2 Вид глаза снаружи с некоторыми из его наиболее важных частей. Иллюстрации получены из сайта: www.99main.com/~charlief/Blindness.htm

Рис.3 Слезы производятся в слезной железе и протекают по поверхности глаза через веки, затем просачиваются в нос сквозь слезно-носовой канал. Поэтому ваш нос затрудняет дыхание, когда вы много плачете.

Веко должно быть открытым и мускулы глаза должны разместить его таким образом, чтобы он располагался по одной линии с лучами света, которые проектируются от объекта рассматривания. Когда лучи света приближаются к глазу, сначала они сталкиваются с роговой оболочкой, которая омывается в необходимом количестве слезами слезной железы. Кривизна и природа роговицы позволяют фотонам света преломляться, как только они начинают концентрироваться в нашей области центрального зрения, которая называется пятном.

Затем свет проходит через внешнюю камеру, которая находится позади роговицы и перед радужной оболочкой и хрусталиком. Внешняя камера наполнена водяной жидкостью, которая называется водянистой влагой, что произошла от структур, расположенных поблизости, и разрешает свету проникать дальше в глаз.

От внешней камеры свет продолжает направляться через регулируемое отверстие в радужке, называемым зрачком, который позволяет глазу контролировать количество входящего света. Затем свет проникает в переднюю (внешнюю) поверхность хрусталика, где потом происходит преломление. Свет продолжает двигаться через хрусталик и выходит через обратную (заднюю) поверхность, снова преломляясь на своем пути к фокусированию на месте центрального зрения – ямка, которая содержит высокую плотность определенных клеток-фоторецепторов. Именно на этом важном этапе глаз должен сделать все необходимое, чтобы позволить всем фотонам света, отраженным от объекта рассматривания, сфокусироваться на предназначенном месте в сетчатке. Он выполняет это, активно изменяя кривизну хрусталика посредством действия цилиарного мускула.

Затем фотоны света направляются через гелеобразное стекловидное тело, которое в значительной степени поддерживает глазное яблоко, и направляется в сетчатку. После этого активизируются клетки фоторецептора в сетчатке, позволяя, в конечном счете, нервным импульсам посылаться вдоль оптического нерва к визуальной коре головного мозга, где они интерпретируются как «зрение».

Представим, что нам понадобилось объяснить происхождение первого, чувствительного к свету «пятна». Эволюция более сложных глаз, с такой точки зрения, является простой… не так ли? Не совсем. Для каждого из различных компонентов необходимо наличие уникальных протеинов, выполняющих уникальнейшие функции, что, в свою очередь, требует наличия уникального гена в ДНК этого существа. Ни гены, ни протеины, которые они кодируют, не функционируют самостоятельно. Существование уникального гена или протеина означает, что вовлекается уникальная система других генов или протеинов со своей функцией. В такой системе отсутствие хотя бы одного системного гена, протеина или молекулы означает, что целая система становиться нефункциональной. Принимая во внимание тот факт, что эволюция одного гена или протеина никогда не наблюдалась и не воспроизводилась в лабораторных условиях, такие, на первый взгляд незначительные различия, внезапно становятся очень важными и огромными.

Фокус статьи

В этой статье мы рассмотрим некоторые из частей глаза и то, как они выполняют три фундаментальные функции: защита и поддержка; передача света; и фокусирование изображения. Мы также увидим, что происходит, когда возникают проблемы и зрение подвергается риску. Это подведет нас размышлениям над вопросом макроэволюции и постепенного развития механизмов.

В следующей статье мы рассмотрим клетки фоторецепторов и взаимосвязь их размещения в сетчатке с их функциями, а также поговорим о биомолекулярной основе для нервного воспроизведения импульсов вдоль оптического нерва. В мы рассмотрим, как визуальное сообщение отправляется в мозг посредством различных путей, и получим общее представление о сложной природе того, как визуальная кора головного мозга «видит».

Служить и защищать

Существует много компонентов, которые несут ответственность не только за защиту и оберегание глаза, но и обеспечивают его питательными веществами и физической поддержкой. Без наличия какого-либо из этих важных факторов, мы не смогли бы видеть так хорошо, как это происходит сейчас. Вот список одних из наиболее важных частей с кратким изложением того, что они делают для глаза.

Глазная впадина: состоит из пяти разных костей, которые срастаются: лобная кость, решетчатая кость, скуловая кость, челюстная кость, слезная кость, что обеспечивает костную защиту примерно 2/3 глазного яблока. Эти кости также обеспечивают надежную основу для происхождения сухожилий мышц, которые несут ответственность за движение глаза.

Веки: верхние и нижние , каждой из которых нужен нейромышечный контроль и рефлекторная деятельность для защиты глаза; защищают глаз от воздействия света, пыли, грязи, бактерий, т.д. Мигание или рефлекс роговицы обеспечивает быстрое закрытие глаза, как только роговица раздражается при попадании на нее инородного тела, к примеру, пыли или грязи. Ослепительный рефлекс обеспечивает быстрое закрытие век, когда глаз подвергается воздействию очень яркого света, таким образом, блокируя 99% света, проникающего в глаз. Рефлекс угрозы обеспечивает мгновенное закрытие век от разных движений, которые направляются к глазу. Стимулы для инициирования этих двух последних рефлексов происходят из сетчатки. Вдобавок к функции защиты, мигая, веки распространяют слезную оболочку вдоль передней поверхности глаза, что необходимо для роговицы.

Слезная оболочка и ее образование: включает три слоя, состоящих из масла, воды и слизистой жидкости; вырабатывается сальной железой век, слезной железой, клетками конъюнктивы. Слезная оболочка удерживает влагу, сохраняет гладкую поверхность на передней части глаза, облегчая проведение света, оберегает глаз от заражения и повреждения.

Склера: известна также как белок глаза. Это внешний защитный слой, покрытый конъюнктивой, которая вырабатывает и выделяет жидкость, увлажняющую и смазывающую глаз.

Сосудистая оболочка глаза: этот слой расположен между склерой и сетчаткой. Он обеспечивает циркуляцию крови к задней части глаза и к пигментированному эпителию сетчатки (ПЭС), расположенному прямо за ней и поглощающему свет. Таким образом, когда свет проникает сквозь сетчатку, слой, что расположен с задней стороны, поглощает его и предотвращает обратное отражение, тем самым, предотвращая искажение зрения.

Роговая оболочка глаза: эта специализированная соединяющая ткань находится в той же плоскости, что и склера, к которой она примыкает на корнеосклеральной точке соединения. Тем не менее, она находится там, где свет проникает в глаз. В роговице отсутствуют кровяные сосуды, то есть, она бессосудистая. Это одна из наиболее важных характеристик, которая разрешает ей оставаться четкой, чтобы пропускать свет в оставшуюся часть глаза. Роговица получает воду, кислород и питательные вещества от двух источников: с помощью слез, которые, выделяясь слезной железой, равномерно распределяются по роговице под действием век, и от водянистой влаги, присутствующей во внешней камере (смотрите ниже). Пока роговица защищает глаз, веки защищают ее. Нейромускулатурная система в теле обеспечивает роговицу наибольшей густотой чувствительных нервных волокон, чтобы они могли защищать ее от малейшего раздражения, которое может закончиться заражением. Один из последних рефлексов в предсмертном состоянии – это рефлекс роговицы, который проверяется прикосновением клочка ткани до роговицы глаза человека, находящегося без сознания. Позитивный рефлекс вызовет внезапную попытку закрыть веки, что можно увидеть с помощью движения мышц вокруг глаза.

Водянистая влага: это водянистая жидкость, которая производится цилиарным телом и выделяется во внешнюю камеру, расположенную прямо за роговицей и перед радужкой. Эта жидкость питает не только роговицу, но и хрусталик, и играет роль в образовании формы передней части глаза, занимая место в этой области. Водянистая жидкость вытекает во внешнюю камеру через каналы Шлемма.

Стекловидное тело: это толстое, прозрачное и гелеобразное вещество, наполняющее яблоко глаза и придающее ему форму и вид. Оно имеет способность сжиматься, а затем возвращаться к своей обычной форме, тем самым, позволяя глазному яблоку противостоять травмам без серьезных повреждений.

Нарушение защиты

Примеры того, что может случиться в реальной жизни с этими разнообразными компонентами, когда они не функционируют, и как это может повлиять на зрение, дает нам понимание, насколько важным является каждый из этих компонентов для сохранения надлежащего зрения.

• Травма глазницы может причинить серьезные повреждения глазному яблоку, что проявляется в его внутреннем повреждении, а также ущемлении нервов и мышц, которые управляют глазом, и это проявляется в двойном зрении и проблемах восприятия глубины.
• Нарушение функционирования век может происходить от воспаления или повреждения 7-го черепно-мозгового нерва (лицевого нерва), когда возможность правильно закрывать глаз подвергается риску. Это может проявиться в повреждении роговицы, поскольку веки больше не смогут ее защищать от окружающей среды и травм, мешая тем временем слезной оболочке проходить через ее поверхность. Зачастую, пациент будет носить глазную повязку и наносить мазь на нижний мешочек, чтобы поддерживать влагу в роговице и предотвратить повреждение.
• Синдром Шегрена и синдром «сухого глаза» проявляются в увеличении риска образования слез, который является не только раздражающим состоянием, но проявляется в нечетком зрении.
• Повреждение роговицы, такое как заражение или травма, может проявляться в последующем повреждении структур, находящихся за ней, редко в эндофтальмите, а так же в сильной инфекции внутренней части глаза, что часто приводит к его хирургическому удалению.
• Полный разрыв через слои роговицы может проявляться в выделении водянистой влаги глаза из внешней камеры, вследствие чего передняя часть глаза становится гладкой, и тогда внешняя камера существует только потенциально, приводя к потере зрения.
• Стекловидное тело глаза часто изнашивается, начинает втягиваться и может стянуть сетчатку с ее места крепления, что приводит к ее отсоединению.

Итак, подведем итоги. Из вышеописанного становиться видно, что каждая часть глаза является абсолютно необходимой для поддержки и функционирования зрения. Сетчатка играет важную роль, имея фоточувствительные клетки, которые могут посылать сообщения в мозг для интерпретации. Но каждый из упомянутых компонентов играет важную роль в поддержке, без которой наше зрение пострадало бы либо вообще не смогло бы существовать.

Макроэволюция и ее последовательный механизм обязан еще более детально объяснять, как человеческое зрение, согласно ее утверждению, развилось посредством случайных мутаций от светочувствительных пятен у беспозвоночных, принимая во внимание сложную структуру, физиологическую природу и взаимозависимость всех вышеупомянутых компонентов.

Разрешите свету проходить

Для того чтобы глаз функционировал должным образом, многие из его частей должны быть способными разрешать свету проходить через них, при этом, не разрушая и не искажая его. Другими словами, они должны быть светопроницаемыми. Посмотрите на остальные части тела, и вы вряд ли найдете другие ткани, обладающие такой жизненной особенностью, которая разрешает проникновения света. Макроэволюция должна быть способной объяснить не только генетические механизмы происхождения макромолекул, составляющих части глаз, но и объяснить также, каким образом получилось так, что они обладают уникальной особенностью быть светопроницаемыми и размещаться в одном органе тела, что необходимо для правильного функционирования.

Роговица защищает глаз от окружающей среды, но также она разрешает свету проникать в глаз на его пути к сетчатке. Прозрачность роговицы зависит от отсутствия в ней кровяных сосудов. Но клетки роговицы сами требуют воды, кислорода и питательных веществ для выживания, как любая другая часть тела. Они получает эти жизненно необходимые вещества от слез, которые покрывают переднюю часть роговицы и от водянистой влаги, которая омывает заднюю часть. Ясно, что выдвигать предположения насчет развития светопроницаемой роговицы, не принимая во внимание то, как она сама могла работать и оставаться светопроницаемой в течение всего процесса, - это, на самом деле, сильное упрощение весьма сложного явления, чем это предполагалось ранее. Повреждение роговицы заражением или травмой может привести к рубцеванию, вследствие чего может развиться слепота, поскольку свет более уже не будет проникать через нее в сетчатку. Самой распространенной причиной слепоты в мире является трахома - инфекция, которая повреждает роговицу.

Внешняя камера , которая с внешней стороны связана с роговицей, наполняется водянистой влагой , производимой из ресничного тела. Эта влага является чистой водяной жидкостью, которая не только разрешает свету проходить невредимым, но и поддерживает роговицу и хрусталик. Существует много других жидкостей, которые вырабатываются в теле, как, например, кровь, моча, синовиальная жидкость, слюна и т.д. Большинство из них не способствуют передаче света в том объеме, который необходим для зрения. Макроэволюция должна также объяснить развитие ресничного тела и его способность вырабатывать эту водяную влагу, которая наполняет, формирует и поддерживает внешнюю камеру. Также должна быть объяснена, с точки зрения макроэволюции, необходимость водяной влаги для зрения, в том смысле, что в реальности она обслуживает еще и другие ткани (роговицу и хрусталик), которые очень важны для продолжения функционирования. Какие из этих компонентов появились первыми, и как они функционировали друг без друга?

Радужка (радужная оболочка) – это протяженность пигментированной сосудистой оболочки глаза, которая придает ему цвет. Радужка контролирует количество света, поступающего далее к сетчатке. Она состоит из двух разных видов мышц, обе из которых контролируются нервными клетками, регулируя размер открытия, которое называются зрачком. Сфинктер зрачка (круговая суживающая мышца), который размещается вдоль края радужки, сокращается, чтобы закрывать отверстие в зрачке. Расширяющая мышца идет радиально через радужку, как спицы колеса, и когда она сокращается, то зрачок открывается. Радужная оболочка очень важна для контролирования количества света, которое проникает в глаз в определенный период. Тот человек, который вследствие болезни глаз, называемой экземой, испытал на себе мучение из-за расширения зрачков, и ему поэтому приходилось выходить на свет, может полностью оценить данный факт.

Макроэволюция должна ответить, как развилась каждая мышца и в каком порядке, обеспечивая в то же время функционирование зрачка. Какая мышца возникла первой, и какие генетические изменения несли за это ответственность? Как функционировала радужка для промежуточного глаза, когда отсутствовала одна из мышц? Как и когда возник контролирующий нервный рефлекс?

Хрусталик расположен непосредственно за радужкой и помещен в специальный мешочек. Он удерживается на месте с помощью поддерживающих связок , присоединенных к цилиарному телу и называемых поясками. Хрусталик состоит из протеинов, которые позволяют ему оставаться прозрачным и светопроницаемым для передачи света в сетчатку. Как и роговица, хрусталик не содержит сосудов и, таким образом, зависит от водянистой влаги для получения воды, кислорода, питательных веществ. Образование катаракты может произойти вследствие травмы или изнашивания хрусталика, причиняя обесцвечивание и жесткость, что является помехой для нормального зрения. Как и роговица, хрусталик состоит из сложной сети тканей, построенных из разных макромолекул, которые зависят от генетического кода в ДНК. Макроэволюция должна объяснить точную природу генетических мутаций или клеточных трансформаций, которые должны были произойти в более примитивных светочувствительных органах, чтобы развить такую сложную ткань со своими уникальными способностями проводить свет.

Стекловидное тело , как упоминалось в предыдущей части, является светлой, гелеобразной субстанцией, которая заполняет большую часть яблока глаза и придает ему форму и вид. Еще раз подчеркнем, что тело может производить материал с нужными качествами и размещать его в органе, которому он нужен. Те же вопросы к макроэволюции, которые касались макромолекулярного развития роговицы и хрусталика, как упоминалось выше, относятся и к стекловидному телу, причем необходимо помнить, что все три ткани, имея различную физическую природу, находятся в правильных положениях, что позволяет человеку видеть.

Фокусирование, фокусирование, фокусирование

Я хотел бы, чтобы вы сейчас обернулись, выглянули в окно или через дверь комнаты, в которой вы находитесь, и посмотрели на какой-нибудь максимально удаленный объект. Как вы полагаете, сколько из всего, что видят ваши глаза, вы по-настоящему фокусируете? Человеческий глаз способен к высокой визуальной резкости. Это выражено в угловой разрешающей способности, т.е. в том, сколько градусов из 360 в визуальном поле может ясно сфокусировать глаз? Человеческий глаз может разрешать одну дуговую минуту, которая представляет 1/60 градуса. Полная луна занимает 30 дуговых минут в небе. Достаточно удивительно, не так ли?

Некоторые хищные птицы могут обеспечивать разрешение до 20 дуговых секунд, что предоставляет им большую визуальную резкость, чем наша.

А сейчас обернитесь снова и посмотрите на этот отдаленный объект. Но в этот раз заметьте, что, хотя с первого взгляда вам кажется, что вы фокусируетесь на большой части поля, когда в действительности вы концентрируетесь на том, куда вы смотрите. Тогда вы поймете, что это представляет всего лишь маленькую часть целого изображения. То, что вы сейчас испытываете – это центральное зрение, которое зависит от ямки и пятна, окружающего его в сетчатке. Этот участок состоит в основном из фоторецепторов-колбочек, которые лучше всего работают при ярком свете и позволяют видеть четкие изображения в цвете. Почему и как это происходит, мы будем рассматривать в следующей статье. По существу, люди, страдающие дистрофией желтого пятна, хорошо знают о том, что может случиться, когда их центральное зрение ухудшается.

Сейчас, обернитесь снова и посмотрите на объект, который находится вдалеке, но в этот раз обратите внимание, насколько неопределенным и недостаточно цветным является все остальное, что находится за пределами центрального зрения. Это ваше периферийное зрение, которое в основном зависит от фоторецепторов-палочек, которые выстилают оставшуюся часть сетчатки и обеспечивают нас ночным зрением. Это также будет обсуждаться в следующей статье. Мы рассмотрим, как сетчатка способна посылать в мозг нервные импульсы. Но для того, чтобы вы могли оценить необходимость в возможности глаза фокусироваться, вам сначала следует понять, как сетчатка работает. В конце концов – это то, на чем фокусируются световые лучи.

Кроме случаев перпендикулярного прохождения, лучи света изгибаются или преломляются, когда они проходят сквозь вещества разной плотности такие, как воздух или вода. Поэтому свет, помимо света, который проходит непосредственно через центр роговицы и хрусталика, будет преломляться в направлении главного фокуса на некотором расстоянии за ними (фокусное расстояние). Это расстояние будет зависеть от совместной силы роговой оболочки и хрусталика, направленной на преломление света и непосредственно связанной с их кривизной.

Для понимания того, как и почему глаз должен фокусировать свет, чтобы мы четко видели, важно знать, что все лучи света, проникающие в глаз от источника на расстоянии более 20 футов, перемещаются параллельно друг к другу. Чтобы глаз мог иметь центральное зрение, роговая оболочка и линза должны быть способными преломлять эти лучи таким образом, чтобы все они сводились на ямке и пятне. (см. рис.4)

Рис. 4 Данный рисунок демонстрирует, как глаз фокусируется на объектах, расположенных на расстоянии более 20 футов. Заметьте, насколько параллельны лучи света друг к другу при их приближении к глазу. Роговица и хрусталик работают вместе, чтобы преломлять свет к фокальной точке на сетчатке, которая совпадает с размещением ямки и пятна, окружающих ее. (см. рис.1) Иллюстрация взята на сайте: www.health.indiamart.com/eye-care.

Преломляющая сила хрусталика измеряется в диоптриях. Эта сила выражается как обратная величина от фокусного расстояния. Например, если фокусная длина линзы составляет 1 метр, тогда преломляющая мощность обозначается как 1/1 = 1 диоптрий. Таким образом, если сила роговой оболочки и хрусталика для сведения в оду точку лучей света составляла бы 1 диоптр, то размер глаза от передней части к задней должен был бы составлять 1 метр для того, чтобы свет мог фокусироваться на сетчатке.

На самом деле, преломляющая сила роговой оболочки – примерно 43 диоптрия, а преломляющая мощность хрусталика в состоянии спокойствия при рассматривании объекта, находящегося на расстоянии более 20 футов, составляет примерно 15 диоптрий. При подсчете объединенной преломляющей мощности роговой оболочки и хрусталика можно увидеть, что она составляет примерно 58 диоптрий. Это означает, что расстояние от роговицы к сетчатке составило примерно 1/58 = 0.017 метров = 17 мм для правильного фокусирования света на ямке. Что же нам известно? Это как раз столько, сколько оно составляет у большинства людей. Конечно же, это аппроксимация средней величины и определенный человек может иметь роговицу или хрусталик с другой кривизной, которая проявляется в разнообразных диоптрических возможностях и длине глазного яблока.

Главное здесь, что совместная преломляющая мощность роговицы и хрусталика отлично соотносится с размером глазного яблока. Макроэволюция должна объяснить генетические мутации, которые были ответственны не только за то, что примитивная светочувствительная ткань была помещена в хорошо защищенном яблоке, заполненном гелеобразным веществом, но и за то, что разные ткани и жидкость позволяют свету передаваться и фокусироваться с силой, которая соответствует размерам этого яблока.

Люди, испытывающие близорукость (миопию), имеют затруднения четкостью зрения, поскольку их глазное яблоко слишком длинное и роговая оболочка с линзой фокусируют свет от объекта перед сетчаткой. Это позволяет свету продолжать проходить через фокусную точку и распределятся на сетчатке, что приводит к расплывчатому зрению. Эту проблему можно разрешить с помощью очков или линз.

А сейчас давайте рассмотрим, что происходит, когда глаз пробует фокусироваться на чем-то, расположенном близко. По определению свет, который проникает в глаз от объекта, расположенного на расстоянии менее 20 футов, не проникает параллельно, а является расходящимся. (см. рис.5). Таким образом, чтобы быть способным фокусироваться на объекте, который находится близко от наших глаз, роговица и хрусталик каким-то образом должны быть способными преломлять свет сильнее, чем они могут сделать это в состоянии покоя.

Рис. 5 Рисунок демонстрирует нам, как глаз фокусируется на объектах, расположенных на расстоянии менее 20 футов. Заметьте, что лучи света, проникающие в глаз, не параллельные, а расходящиеся. Поскольку преломляющая мощность роговицы фиксирована, то хрусталик должен регулировать все необходимое, чтобы фокусироваться на близких объектах. Смотрите текст, чтобы понять, как она это делает. Иллюстрация взята на сайте: www.health.indiamart.com/eye-care.

Отойдите и посмотрите снова вдаль, а затем сфокусируйте свой взгляд на задней стороне своей руки. Вы почувствуете небольшое дергание в глазах, поскольку вы фокусируете взгляд на близком расстоянии. Этот процесс называется приспособлением. Что происходит на самом деле, так это то, что ресничная мышца под нервным контролем может сокращаться, что позволяет хрусталику больше выпучиваться. Это движение увеличивает преломляющую мощность линзы от 15 до 30 диоптрий. Такое действие заставляет лучи света сводиться больше и разрешает глазу фокусировать свет от близко расположенного объекта на ямку и пятно. Опыт нам показал, что существует ограничение насчет того, как близко глаз может фокусировать. Это явление называется ближайшей точкой ясного зрения.

По мере того, как люди стареют, около 40 лет у них развивается состояние, которое называется пресбиопией (старческая дальнозоркость), когда у них появляются затруднения с фокусировкой на близко расположенных объектах, поскольку хрусталик становится жестким и теряет свою эластичность. Поэтому часто можно увидеть пожилых людей, которые держат предметы на расстоянии от глаз, чтобы сфокусироваться на них. Вы также можете заметить, что они носят бифокальные очки или очки для чтения, с помощью которых они могут спокойно читать.

Макроэволюция должна быть в состоянии объяснить независимое развитие каждого компонента, необходимого для приспособляемости. Хрусталик должен быть достаточно эластичным, что позволяет ему изменять форму. Он должна находиться в висящем состоянии, чтобы двигаться. Цилиарная мышца и ее нервный контроль должны также произойти. Целый процесс нейромышечного функционирования и действия рефлекса должны объясняться пошаговым процессом на бимолекулярном и электрофизиологическом уровнях. К сожалению, ничего из перечисленного выше не было объяснено, прозвучали лишь расплывчатые, без особой конкретизации, оптимистические заявления на тему простоты этих заданий. Возможно, этого вполне может быть достаточно для тех, кто ранее был предан понятию макроэволюции, но совершенно не соответствует требованиям, предъявляемым даже к попыткам любого подлинно научного объяснения.

В завершение хочется напомнить, что для того, чтобы иметь такую сложную последовательность в глазе для правильного фокусирования, нужно также быть способным поворачивать глаза к интересующему нас предмету. Существует шесть внешних мышц глаза, функционирующих согласованно. Совместная работа глаз обеспечивает нам правильное восприятие глубины и зрение. Как только какая-нибудь мышца сокращается, противоположная ей расслабляется для обеспечения ровного движения глаз, когда они сканируют окружающую среду. Это происходит под контролем нервов и требует объяснения от макроэволюции.

(См. и ).

Какая мышца возникла первой, и какие генетические мутации несли за это ответственность? Как функционировал глаз без наличия других мышц? Когда и как развился нервный контроль мышц? Когда и каким образом произошла координация?

Изменения в фокусировании?

Из информации этой статьи все еще могут подниматься вопросы к макроэволюции, на которые не было ответа. Мы даже не затрагивали проблему биомолекулярной основы для функционирования фоторецептора, образования нервного импульса, оптического пути к мозгу, результатом чего является нервная возбуждающая система, интерпретируемая мозгом как «зрением». Множество экстраординарных сложных частей необходимы человеческому глазу для существования, длительности действия и функционирования. Наука сейчас обладает новой информацией об образовании макромолекул и тканей, лежащих в основе электрофизиологических механизмов функционирования фоторецепторов, и о взаимозависимых анатомических компонентах глаза, необходимых для надлежащего функционирования и выживания. Макроэволюция обязательно должна исследовать все эти вопросы, чтобы обеспечить объяснение происхождения такого сложного органа.

Несмотря на то, что в то время Дарвин не знал этого, интуиция на самом деле его не подвела, когда он высказал свое мнение в книге «О происхождении видов»: «Предполагать, что глаз […] мог сформироваться путем естественного отбора, кажется, я свободно признаю, что это является в высшей степени абсурдом».

Сегодня для принятия теории происхождения исследователи, обладающие современным пониманием того, каким образом на самом деле работает жизнь, потребовали бы намного больше доказательств, чем простое существование разных типов глаз в различных организмах. Каждый аспект функционирования глаза и зрения - генетический код, отвечающий за макромолекулярные структуры, содержащиеся в пределах каждой необходимой части, физиологическая взаимозависимость каждого компонента, электрофизиология «зрения», механизмы мозга, которые позволяют получать нервные импульсы и преобразовывать их в то, что мы называем «зрением» и т.д. - все это должно быть представлено в виде пошагового процесса для того, чтобы макроэволюцию можно было считать приемлемым механизмом происхождения.

Принимая во внимание все требования к макроэволюции, рассматривая логическое и тщательное объяснение развития человеческого глаза, одним из рациональных подходов к объяснению может быть сравнения функционирования глаза с фактическим данными, которые содержатся в человеческих изобретениях. Обычно говорят, что глаз похож на камеру, но на самом деле, это несколько не точное предположение. Поскольку в человеческих отношениях является, так сказать, универсальным понимание, что если «у» похож на «х», тогда согласно определению «х» хронологически предшествовал «у». Таким образом, при сравнивании глаза с камерой наиболее правдивым утверждением будет высказывание, что «камера похожа на глаз». Для любого здравомыслящего читателя очевидно, что камера не произошла сама собою, а образовалась человеческим интеллектом, то есть, она была произведением разумного дизайна.

Таким образом, является ли прыжком веры мнение, что, поскольку на основе опыта нам известно, что камера была создана интеллектуально и очень похожа на человеческий глаз, то глаз также был создан разумно? Что является более рациональным для разума: предложения макроэволюции или же разумный замысел?

В следующей статье мы тщательно исследуем мир сетчатки с ее клетками-фоторецепторами, а также биомолекулярную и электрофизиологическую основу для улавливания фотона, и как результат, передачу импульсов в мозг. Определенно, это добавит еще один слой сложности, требующий макроэволюционного объяснения, которое пока, на мой взгляд, еще не было представлено должным образом.

Доктор Ховард Гликсмен окончил университет в Торонто в 1978 году. Он практиковал медицину почти 25 лет в г. Оквилле, Онтарио и Спринг Хилл, Флорида. Недавно д-р Гликсмен оставил свою частную практику и начал практиковать паллиативную медицину для хосписа в своей общине. У него особый интерес к вопросам влияния на характер нашей культуры достижений современной науки, также в круг его интересов входят исследования на тему, что означает быть человеком.

В повседневной жизни мы с вами часто используем устройство, которое по своему строению очень похоже на глаз и работает по такому же принципу. Это фотоаппарат. Как и во многом другом, изобретя фотографию, человек просто сымитировал то, что уже существует в природе! Сейчас вы убедитесь в этом.

Глаз человека по форме - неправильный шар диаметром примерно 2,5 см. Этот шар называют глазным яблоком. В глаз поступает свет, который отражается от окружающих нас предметов. Аппарат, который воспринимает этот свет, находится на задней стенке глазного яблока (изнутри) и называется СЕТЧАТКОЙ . Он состоит из нескольких слоев светочувствительных клеток, которые обрабатывают поступающую к ним информацию и отправляют ее в мозг по зрительному нерву.

Но для того, чтобы лучи света, поступающие в глаз со всех сторон, сфокусировались на такой небольшой площади, которую занимает сетчатка, они должны претерпеть преломление и сфокусироваться именно на сетчатке. Для этого в глазном яблоке есть естественная двояковыпуклая линза - ХРУСТАЛИК . Он находится в передней части глазного яблока.

Хрусталик способен менять свою кривизну. Разумеется, он делает это не сам, а с помощью специальной цилиарной мышцы. Чтобы настроиться на видение близко расположенных объектов, хрусталик увеличивает кривизну, становится более выпуклым и сильнее преломляет свет. Для видения удалённых предметов хрусталик становится более плоским.

Свойство хрусталика менять свою преломляющую силу, а вместе с этим и фокусную точку всего глаза, называется АККОМОДАЦИЕЙ .

В преломлении света участвует также вещество, которым заполнена большая часть (2/3 объема) глазного яблока - стекловидное тело. Оно состоит из прозрачного желеобразного вещества, которое не только участвует в преломлении света, но также обеспечивает форму глаза и его несжимаемость.

Свет поступает на хрусталик не по всей передней поверхности глаза, а через маленькое отверстие - зрачок (мы видим его как черный кружок в центре глаза). Размер зрачка, а значит, количество поступающего света, регулируется специальными мышцами. Эти мышцы находятся в радужной оболочке, окружающей зрачок (РАДУЖКЕ ). Радужка, помимо мышц, содержит пигментные клетки, которые определяют цвет наших глаз.

Понаблюдайте за своими глазами в зеркало, и вы увидите, что если на глаз направить яркий свет, то зрачок сужается, а в темноте он, наоборот, становится большим - расширяется. Так глазной аппарат защищает сетчатку от губительного действия яркого света.

Снаружи глазное яблоко покрыто прочной белковой оболочкой толщиной 0,3-1 мм - СКЛЕРОЙ . Она состоит из волокон, образованных белком коллагеном, и выполняет защитную и опорную функцию. Склера имеет белый цвет с молочным отливом, за исключением передней стенки, которая прозрачна. Ее называют РОГОВИЦЕЙ . В роговице происходит первичное преломление лучей света

Под белковой оболочкой находится СОСУДИСТАЯ ОБОЛОЧКА , которая богата кровеносными капиллярами и обеспечивает клетки глаза питанием. Именно в ней находится радужка со зрачком. По периферии радужка переходит в ЦИЛИАРНОЕ , или РЕСНИЧНОЕ, ТЕЛО . В его толще расположена цилиарная мышца, которая, как вы помните, изменяет кривизну хрусталика и служит для аккомодации.

Между роговицей и радужкой, а также между радужкой и хрусталиком находятся пространства – камеры глаза, заполненные прозрачной, светопреломляющей жидкостью, которая питает роговицу и хрусталик.

Защиту глаза обеспечивают также веки - верхнее и нижнее - и ресницы. В толще век находятся слезные железы. Жидкость, которую они выделяют, постоянно увлажняет слизистую оболочку глаза.

Под веками находится 3 пары мышц, которые обеспечивают подвижность глазного яблока. Одна пара поворачивает глаз влево и вправо, другая - вверх и вниз, а третья вращает его относительно оптической оси.

Мышцы обеспечивают не только повороты глазного яблока, но и изменение его формы. Дело в том, что глаз в целом тоже принимает участие в фокусировке изображения. Если фокус находится за пределами сетчатки, глаз немного вытягивается, чтобы видеть вблизи. И наоборот, округляется, когда человек рассматривает далёкие предметы.

Если в оптической системе есть изменения, то в таких глазах появляются близорукость или дальнозоркость. У людей, страдающих этими заболеваниями, фокус попадает не на сетчатку, а перед ней или за ней, и поэтому они видят все предметы размытыми.

При близорукости в глазу происходит растяжение плотной оболочки глазного яблока (склеры) в передне-заднем направлении. Глаз вместо шаровидной приобретает форму эллипсоида. Из-за такого удлинения продольной оси глаза изображения предметов фокусируются не на самой сетчатке, а перед ней, и человек стремится все приблизить к глазам или пользуется очками с рассеивающими ("минусовыми") линзами для уменьшения преломляющей силы хрусталика.

Дальнозоркость развивается, если глазное яблоко укорочено в продольном направлении. Световые лучи при этом состоянии собираются за сетчаткой. Для того чтобы такой глаз хорошо видел, перед ним нужно поместить собирающие - "плюсовые" очки.

Суммируем всё, что было сказано выше. Свет входит в глаз через роговицу, проходит последовательно сквозь жидкость передней камеры, хрусталик и стекловидное тело, и в конечном итоге попадает на сетчатку, состоящую из светочувствительных клеток

А теперь вернемся к устройству фотоаппарата. Роль светопреломляющей системы (хрусталика) в фотоаппарате играет система линз. Диафрагма, регулирующая размер светового пучка, который поступает в объектив, играет роль зрачка. А "сетчатка" фотоаппарата - это фотопленка (в аналоговых фотоаппаратах) или светочувствительная матрица (в цифровых фотоаппаратах). Однако важное отличие сетчатки от светочувствительной матрицы фотоаппарата состоит в том, что в ее клетках происходит не только восприятие света, но и начальный анализ зрительной информации и выделение наиболее важных элементов зрительных образов, например направления и скорости движения объекта, его размеров.

Кстати...

На сетчатке глаза и светочувствительной матрице фотоаппарата формируется уменьшенное перевернутое изображение внешнего мира - результат действия законов оптики. Но вы видим мир не перевернутым, потому что в зрительном центре мозга происходит анализ полученной информации с учетом этой "поправки".

А вот новорожденные видят мир перевёрнутым примерно до трех недель. К трём неделям мозг обучается переворачивать увиденное.

Известен такой интересный эксперимент, автор которого - Джордж М. Стрэттон из Калифорийского университета. Если человеку надеть очки, которые переворачивают зрительный мир вверх ногами, то в первые дни у него происходит совершенная дезориентация в пространстве. Но уже через неделю человек привыкает к "перевернутому" миру вокруг него, и даже все меньше осознает, что окружающий мир перевернут; у него формируются новые зрительно-двигательные координации. Если после этого снять очки-перевертыши, то у человека снова происходит нарушение ориентации в пространстве, которое вскоре проходит. Этот эксперимент демонстрирует гибкость работы зрительного аппарата и мозга в целом.

Обучающий видеофильм:
Как мы видим

Отдельные части глаза (роговица, хрусталик, стекловидное тело) обладают способностью преломлять проходящие через них лучи. С точки зрения физики глаз представляет собой оптическую систему, способную собирать и преломлять лучи.

Преломляющую силу отдельных частей (линз в прибо ре) и всей оптической системы глаза измеряют в диоптриях.

Под одной диоптрией понимают преломляющую силу линзы, фокусное расстояние которой составляет 1 м. Если преломляющая сила увеличивается, фокусное расстояние уко рачивается. Отсюда следует, что линза, у которой фокусное расстояние равно 50 см, будет обладать преломляющей силой, равной 2 диоптриям (2 D).

Оптическая система глаза является весьма сложной. Достаточно указать, что только преломляющих сред имеется несколько, причем каждая среда имеет свою преломляющую силу и особенности строения. Все это крайне усложняет изучение оптической системы глаза.

Рис. Построение изображения в глазу (объяснение в тексте)

Глаз часто сравнивают с фотоаппаратом. Роль камеры играет полость глаза, затемненная сосудистой оболочкой; светочувствительным элементом является сетчатка. В камере имеется отверстие, в которое вставлена линза. Лучи света, попадая в отверстие, проходят через линзу, преломляются и падают на противоположную стенку.

Оптическая система глаза представляет собой преломляющую собирательную систему. Она преломляет проходящие через нее лучи и опять собирает их в одну точку. Таким образом возникает действительное изображение реального предмета. Однако изображение предмета на сетчатке получается обратное и уменьшенное.

Чтобы понять это явление, обратимся к схематическому глазу. Рис. дает представление о ходе лучей в глазу и получении обратного изображения предмета на сетчатке. Луч, отходящий от верхней точки предмета, обозначенной буквой а, проходя через линзу, преломляется, меняет направление и занимает на сетчатке положение нижней точки, обозначенной на рисунке а 1 Луч от нижней точки предмета в, преломляясь, падает на сетчатку как верхняя точка в 1 . Соответствующим же образом падают лучи от всех точек. Следовательно, на сетчатке получается действительное изображение предмета, но оно обратное и уменьшенное.

Так, расчеты показывают, что размер букв данной книги, если при чтении она находится на расстоянии 20 см от глаза, на сетчатке будет равен 0,2 мм. обстоятельство, что мы видим предметы не в их перевернутом изображении (вверх ногами), а в их естественном виде, вероятно, объясняется накопленным жизненным опытом.

Ребенок в первые месяцы после рождения путает верхнюю и нижнюю сторону предмета. Если такому ребенку показать горящую свечку, ребенок, стараясь схватить пламя, протянет руку не к верхнему, а к нижнему концу свечи. Контролируя в течение дальнейшей жизни показания глаза руками и другими органами чувств, человек начинает видеть предметы так, как они есть, несмотря на их обратное изображение на сетчатке.

Аккомодация глаза. Человек не может одновременно одинаково четко видеть предметы, находящиеся на разных расстояниях от глаза.

Для того чтобы хорошо видеть предмет, надо, чтобы лучи, отходящие от этого предмета, собирались на сетчатке. Только в том случае, когда лучи падают на сетчатку, мы видим ясное изображение предмета.

Приспособление глаза к получению отчетливых изображений предметов, находящихся на разных расстояниях, называется аккомодацией.

Для того чтобы в каждом случае получить четкое изобра жение, необходимо изменять расстояние между светопреломляющей линзой и задней стенкой камеры. Так устроен фотоаппарат. Чтобы получить четкое изображение на задней стенке камеры, отодвигают или приближают объектив. По такому принципу происходит аккомодация у рыб. У них хрусталик при помощи специального приспособления отодвигается или приближается к задней стенке глаза.

Рис. 2 ИЗМЕНЕНИЕ КРИВИЗНЫ ХРУСТАЛИКА ПРИ АККОМОДАЦИИ 1 - хрусталик; 2 - сумка хрусталика; 3 - ресничные отростки. Верхний рисунок - увеличение кривизны хрусталика. Ресничная связка расслаблена. Нижний рисунок - кривизна хрусталика уменьшена, ресничные связки натянуты.

Однако четкое изображение можно получить и в том случае, если изменяется преломляющая сила линзы, а это возможно при изменении ее кривизны.

По этому принципу происходит аккомодация у человека. При видении предметов, находящихся на разных расстояниях, кривизна хрусталика изменяется и благодаря этому точка, где сходятся лучи, приближается или удаляется, попадая каждый раз на сетчатку. Когда человек рассматривает близкие предметы, хрусталик делается более выпуклым, а при рассмотрении дальних предметов - более плоским.

Как же происходит изменение кривизны хрусталика? Хрусталик находится в специальной прозрачной сумке. От степени натяжения сумки зависит кривизна хрусталика. Хрусталик обладает эластичностью, поэтому, когда сумка натягивается, он становится плоским. При расслаблении же сумки хрусталик в силу своей -эластичности приобретает более выпуклую форму (рис.2). Изменение натяжения сумки происходит при помощи специальной круговой аккомодационной мышцы, к которой прикреплены связки капсулы.

При сокращении аккомодационных мышц связки сумки хрусталика ослабевают и хрусталик приобретает более выпуклую форму.

От степени сокращения этой мышцы зависит и степень изменения кривизны хрусталика.

Если находящийся на далеком расстоянии предмет постепенно приближать к глазу, то на расстоянии 65 м начинается аккомодация. По мере дальнейшего приближения предмета к глазу аккомодационные усилия возрастают и на расстоянии 10 см оказываются исчерпанными. Таким образом, точка ближнего видения будет находиться на расстоянии 10 см. С возрастом эластичность хрусталика постепенно уменьшается, а следовательно, меняется и способность к аккомодации. Ближайшая точка ясного видения у 10-летнего находится на расстоянии 7 см, у 20-летнего - на расстоянии 10 см, у 25-летнего - 12,5 см, у 35-летнего - 17 см, у 45-летнего - 33 см, у 60-летнего - 1 м, у 70-летнего - 5 м, у 75-летнего способность к аккомодации почти теряется и ближайшая точка ясного видения отодвигается в бесконечность.