З давніх часів око було символом всезнання, таємного знання, мудрості та пильності. І це не дивно. Адже саме завдяки зору ми отримуємо більшу частину інформації про навколишній світ. За допомогою очей ми оцінюємо розміри, форму, віддаленість та взаєморозташування предметів, насолоджуємося різноманіттям фарб та спостерігаємо рух.

Як влаштоване цікаве око?

Людське око нерідко порівнюють із фотоапаратом. Рогівка, прозора і опукла частина зовнішньої оболонки, подібна до лінзи об'єктива. Друга оболонка - судинна - спереду представлена ​​райдужкою, вміст пігменту в якій визначає колір очей. Отвір у центрі райдужної оболонки - зіниця - звужуючись при яскравому і розширюючись при тьмяному освітленні, регулює кількість світла, що надходить усередину ока, подібно до діафрагми. Друга лінза - рухливий і гнучкий кришталик оточений війним м'язом, який змінює ступінь його кривизни. Позаду кришталика розташоване склоподібне тіло — прозора драглиста речовина, яка підтримує пружність і кулясту форму очного яблука. Промені світла, проходячи крізь внутрішньоочні структури, падають на сітківку - найтоншу оболонку з нервової тканини, що вистилає око зсередини. Фоторецептори - світлочутливі клітини сітківки, подібно до фотоплівки фіксують зображення.

Чому кажуть, що ми бачимо мозком?

І все ж орган зору влаштований набагато складніше за найсучаснішу фототехніку. Адже ми не просто фіксуємо побачене, а оцінюємо ситуацію та реагуємо словами, діями та емоціями.

Праве та ліве око бачать предмети під різним кутом. Головний мозок поєднує обидва зображення воєдино, у результаті ми можемо оцінити обсяг предметів та його взаєморозташування.

Таким чином, картина зорового сприйняття формується у головному мозку.

Чому, намагаючись щось розглянути, ми звертаємо погляд у цей бік?

Найбільш чітке зображення формується при попаданні світлових променів у центральну зону сітківки – макулу. Тому, намагаючись розглянути щось уважніше, ми звертаємо погляд у відповідний бік. Вільний рух кожного ока у всіх напрямках забезпечується роботою шести м'язів.

Повіки, вії та брови — не лише гарне обрамлення?

Очне яблуко захищене від зовнішніх впливів кістковими стінками орбіти, м'якою жировою клітковиною, що вистилає її порожнину, та століттями.

Ми примружуємося, намагаючись уберегти очі від сліпучого світла, що висушує вітру та пилу. Густі вії при цьому стуляються, утворюючи захисний бар'єр. А брови призначені затримувати крапельки поту, що стікають з чола.

Кон'юнктива - тонка слизова оболонка, що покриває очне яблуко і внутрішню поверхню повік, містить сотні найдрібніших залізяків. Вони виробляють «мастило», яке забезпечує вільний рух повік при змиканні та захищає рогівку від висихання.

Акомодація ока

Як формується зображення на сітківці?

Для того щоб зрозуміти, як формується зображення на сітківці, необхідно згадати, що при проходженні з одного прозорого середовища в інше світлові промені заломлюються (тобто відхиляються від прямолінійного поширення).

Прозорими середовищами в оці є рогівка з сльозовою плівкою, що покриває її, водяниста волога, кришталик і склоподібне тіло. Найбільшу заломлюючу силу має рогівка, друга за силою лінза - кришталик. Слізна плівка, водяниста волога і склоподібне тіло мають зневажливо малу заломлюючу здатність.

Проходячи крізь внутрішньоочні середовища, світлові промені переломлюються і сходяться на сітківці, формуючи чітке зображення.

Що таке акомодація?

Будь-яка спроба перевести погляд призводить до дефокусування зображення та потребує додаткового налаштування оптичної системи ока. Вона здійснюється за рахунок акомодації – зміни заломлюючої сили кришталика.

Рухомий і гнучкий кришталик прикріплений за допомогою волокон цинової зв'язки до циліарного м'яза. При зорі вдалину м'яз розслаблений, волокна цинової зв'язки знаходяться в натягнутому стані, не дозволяючи кришталику набути опуклої форми. При спробі розглянути предмети поблизу циліарний м'яз скорочується, м'язове коло звужується, циннова зв'язка розслабляється і кришталик набуває опуклої форми. Тим самим збільшується його заломлююча здатність і на сітківці фокусуються предмети, розташовані на близькій відстані. Цей процес називається акомодацією.

Чому нам здається, що «з віком руки стають коротшими»?

З віком кришталик втрачає свої еластичні властивості, стає щільним і важко змінює свою заломлюючу здатність. В результаті ми поступово втрачаємо здатність до акомодації, що ускладнює роботу на близькій відстані. Під час читання ми намагаємося відсунути газету чи книгу далі від очей, але незабаром довжина рук виявляється недостатньою задля забезпечення чіткого зору.

Для корекції пресбіопії застосовують лінзи, що збирають, сила яких збільшується з віком.

Порушення зору

У 38% жителів нашої країни виявляються порушення зору, які потребують корекції очків.

В нормі оптична система ока здатна заломлювати світлові промені таким чином, щоб вони сходилися точно на сітківці, забезпечуючи чіткий зір. Щоб сфокусувати зображення на сітківці, оку з порушенням рефракції потрібна додаткова лінза.

Які бувають порушення зору?

Заломлююча сила ока визначається двома основними анатомічними факторами: довжиною передньозадньої осі ока та кривизною рогівки.

Близорукість або міопія. Якщо довжина осі ока збільшена або рогівка має велику заломлюючу силу, зображення формується перед сітківкою. Таке порушення зору називається короткозорістю чи міопією. Короткозорі добре бачать на близькій відстані і погано вдалину. Корекція досягається носінням окулярів з лінзами, що розсіюють (мінусовими).

Далекозорість чи гіперметропія. Якщо довжина осі ока зменшена або заломлююча сила рогівки невелика, зображення формується у уявній точці за сітківкою. Таке порушення зору називається далекозорістю чи гіперметропією. Існує помилкова думка, що далекозорі добре бачать вдалину. Вони відчувають труднощі при роботі на близькій відстані і часто погано бачать вдалину. Корекція досягається носінням окулярів з лінзами, що збирають (плюсовими).

Астигматизм. При порушенні сферичності рогівки існує різниця у заломлюючій силі за двома головними меридіанами. Зображення предметів на сітківці спотворене: одні чіткі лінії, інші розмиті. Таке порушення зору називається астигматизмом і вимагає носіння окулярів із циліндричними лінзами.

Допоміжний апарат зорової системи та її функції

Зорова сенсорна система забезпечена складним допоміжним апаратом, який включає очне яблуко та три пари м'язів, що забезпечують його рухи. Елементи очного яблука здійснюють первинне перетворення світлового сигналу, що потрапляє на сітківку:
оптична система ока фокусує зображення на сітківці;
зіниця регулює кількість падаючого на сітківку світла;
М'язи очного яблука забезпечують його безперервні переміщення.

Формування зображення на сітківці

Природний світло, відбитий поверхні предметів, є розсіяним, тобто. світлові промені від кожної точки об'єкта виходять у різних напрямках. Тому відсутність оптичної системи ока промені від однієї точки об'єкта ( а) потрапляли б у різні ділянки сітківки ( а1, а2, а3). Таке око змогло б розрізняти загальний рівень освітленості, але з контури предметів (рис.1 А).

Для того, щоб побачити об'єкти навколишнього світу, необхідно, щоб світлові промені від кожної точки об'єкта потрапляли лише до однієї точки сітківки, тобто. потрібно сфокусувати зображення. Цього можна досягти, помістивши перед сітківкою сферичну поверхню, що заломлює. Світлові промені, що виходять з однієї точки ( а), після заломлення на такій поверхні збиратимуться в одній точці а1(Фокус). Таким чином, на сітківці з'явиться чітке перевернуте зображення (рис. 1 Б).

Заломлення світла складає межі розділу двох середовищ, мають різні коефіцієнти заломлення. В очному яблуку знаходиться 2 сферичні лінзи: рогівка та кришталик. Відповідно, є 4 заломлюючі поверхні: повітря/рогівка, рогівка/водяниста волога передньої камери ока, водяниста волога/кришталик, кришталик/склоподібне тіло.

Акомодація

Акомодація – налаштування заломлюючої сили оптичного апарату ока на певну відстань до об'єкта, що розглядається. Відповідно до законів рефракції, якщо промінь світла падає на заломлюючу поверхню, він відхиляється на кут, що залежить від кута його падіння. При наближенні об'єкта, кут падіння променів, що виходять від нього, буде змінюватися, тому заломлені промені зберуться в іншій точці, яка буде знаходитися позаду сітківки, що призведе до «розмиття» зображення (рис 2 Б). Для того щоб його знову сфокусувати, необхідно збільшити заломлюючу силу оптичного апарату ока (рис 2). Це досягається збільшенням кривизни кришталик, що відбувається при підвищенні тонусу циліарного м'яза.

Регуляція освітленості сітківки

Кількість світла, що падає на сітківку, пропорційна площі зіниці. Діаметр зіниці у дорослої людини змінюється від 1.5 до 8 мм, що забезпечує зміну інтенсивності світла, що падає на сітківку, приблизно в 30 разів. Зінні реакції забезпечуються двома системами гладких м'язів райдужної оболонки: при скороченні кільцевих м'язів зіниця звужується, при скороченні радіальних м'язів - розширюється.

При зменшенні просвіту зіниці різкість зображення збільшується. Це тому, що звуження зіниці перешкоджає попаданню світла на периферичні області кришталика і цим усуває спотворення зображення, що виникають з допомогою сферичної аберації.

Рухи очей

Око людини рухається шістьма очними м'язами, які іннервуються трьома черепномозковими нервами – окоруховим, блоковим і відвідним. Ці м'язи забезпечують два типи переміщень очного яблука - швидкі стрибкоподібні (саккади) і плавні рухи.

Стрибкоподібні рухи очей (саккади) виникають під час розгляду нерухомих предметів (рис. 3). Швидкі повороти очного яблука (10-80 мс) чергуються з періодами нерухомої фіксації погляду в одній точці (200-600мс). Кут повороту очного яблука протягом однієї саккади коливається від кількох кутових хвилин до 10°, а при переведенні погляду з одного об'єкта на інший може досягати 90°. При великих кутах усунення саккади супроводжуються поворотом голови; усунення очного яблука зазвичай випереджає рух голови.

Плавні рухи очей супроводжують об'єкти, що переміщуються в поле зору. Кутова швидкість таких рухів відповідає кутову швидкість об'єкта. Якщо остання перевищує 80°/с, то стеження стає комбінованим: плавні рухи доповнюються саккадами та поворотами голови.

Ністагм - періодичне чергування плавних та стрибкоподібних рухів. Коли людина, що їде в поїзді, дивиться у вікно, її очі плавно супроводжують пейзаж, що переміщається за вікном, а потім погляд стрибкоподібно переміщається на нову точку фіксації.

Перетворення світлового сигналу на фоторецептори

Типи фоторецепторів сітківки та їх властивості

У сітківці є два типи фоторецепторів (палички та колбочки), які відрізняються будовою та фізіологічними властивостями.

Таблиця 1. Фізіологічні властивості паличок та колбочок

	Палички	Колбочки
Світлочутливий пігмент	Родопсин	Йодопсін
Максимум поглинання пігменту	Має два максимуми – один у видимій частині спектру (500 нм), інший – в ультрафіолетовій (350 нм)	Існують 3 види йодопсинів, які мають різні максимуми поглинання: 440 нм (синій), 520 нм (зелений) та 580 нм (червоний)
Класи клітин		Кожна колбочка містить лише один пігмент. Відповідно, існують 3 класи колб, чутливих світла з різною довжиною хвилі
Розподіл по сітківці	У центральній частині сітківки щільність паличок становить близько 150 000 мм2, у напрямку до периферії вона знижується до 50 000 мм2. У центральній ямці та сліпій плямі палички відсутні.	Щільність колб у центральній ямці досягає 150 000 на мм 2 , в сліпій плямі вони відсутні, а на всій іншій поверхні сітківки щільність колб не перевищує 10 000 на мм 2 .
Чутливість до світла	У паличок приблизно в 500 разів вище, ніж у колб
Функція	Забезпечують чорно-білий (скототопічний зір)	Забезпечують кольоровий (фототопічний зір)

Теорія подвійності зору

Наявність двох фоторецепторних систем (колбочки і палички), що відрізняються світловою чутливістю, забезпечує підстроювання до мінливого рівня зовнішнього освітлення. В умовах недостатньої освітленості сприйняття світла забезпечується паличками, кольори при цьому невиразні ( скототопічний зіре). При яскравому освітленні зір забезпечується головним чином колбочками, що дозволяє добре розрізняти кольори ( фототопічний зір ).

Механізм перетворення світлового сигналу у фоторецепторі

У фоторецепторах сітківки здійснюється перетворення енергії електромагнітного випромінювання (світла) на енергію коливань мембранного потенціалу клітини. Процес перетворення протікає кілька етапів (рис. 4).

На 1-му етапі фотон видимого світла, потрапляючи в молекулу світлочутливого пігменту, поглинається p-електронами пов'язаних подвійних зв'язків 11- цис-ретиналя, при цьому ретиналь переходить у транс-Форму. Стереомеризація 11- цис-Ретиналь викликає конформаційні зміни білкової частини молекули родопсину.

На 2-му етапі відбувається активація білка трансдуцину, який у неактивному стані містить міцно пов'язаний GDP. Після взаємодії з фотоактивованим родопсином трансдуцин обмінює молекулу GDP на GTP.

На 3-му етапі GTP-містить трансдуцин утворює комплекс з неактивною cGMP-фосфодіестеразою, що призводить до активації останньої.

На 4-му етапі активована cGMP-фосфодіестераза здійснює гідроліз внутрішньоклітинного з GMP до GMP.

На 5-му етапі падіння концентрації cGMP призводить до закриття катіонних каналів та гіперполяризації мембрани фоторецептора.

У ході трансдукції сигналу фосфодіестеразного механізмувідбувається його посилення. За час фоторецепторної відповіді одна єдина молекул збудженого родопсину встигає активувати кілька сотень молекул трансдуцину. Т.о. на першому етапі трансдукції сигналу відбувається посилення у 100 -1000 разів. Кожна активована молекула трансдуцину активує лише одну молекулу фосфодіестерази, проте остання каталізує гідроліз декількох тисяч молекул з GMP . Т.о. цьому етапі сигналу посилюється ще 1 000 -10 000раз. Отже, при передачі сигналу від фотона до cGMP може відбуватися більш ніж 100000-кратне його посилення.

Обробка інформації у сітківці

Елементи нейронної мережі сітківки та їх функції

Нейронна мережа сітківки включає 4 типи нервових клітин (рис.5):

гангліозні клітини,
біполярні клітини,
амакринові клітини,
горизонтальні клітини.

Гангліозні клітини - нейрони, аксони яких у складі зорового нерва виходять з ока і прямують до ЦНС. Функція гангліозних клітин – проведення збудження із сітківки у ЦНС.

Біполярні клітини з'єднують рецепторні та гангліозні клітини. Від тіла біполярної клітини відходять два розгалужені відростки: один відросток утворює синаптичні контакти з кількома фоторецепторними клітинами, інший – з кількома гангліозними клітинами. Функція біполярних клітин – проведення збудження від фоторецепторів до гангліозних клітин.

Горизонтальні клітини з'єднують розташовані поряд фоторецептори. Від тіла горизонтальної клітини відходить кілька відростків, які утворюють синаптичні контакти з фоторецепторами. Основна функція горизонтальних клітин – здійснення латеральних взаємодій фоторецепторів.

Амакринові клітини розташовані подібно до горизонтальних, але їх утворюють контакти не з фоторецепторними, а з гангліозними клітинами.

Поширення збудження у сітківці

При висвітленні фоторецептора в ньому розвивається рецепторний потенціал, який є гіперполяризацією. Рецепторний потенціал, що виник у фоторецепторній клітині, передається біполярним та горизонтальним клітинам через синаптичні контакти за допомогою медіатора.

У біполярній клітині може розвиватися як деполяризація, так і гіперполяризація (докладніше див нижче), яка через синаптичний контакт поширюється на гангліозні клітини. Останні є спонтанно активними, тобто. безперервно генерують потенціали дії з певною частотою. Гіперполяризація гангліозних клітин призводить до зниження частоти нервових імпульсів, деполяризація – її збільшення.

Електричні реакції нейронів сітківки

Рецептивне поле біполярної клітини є сукупністю фоторецепторних клітин, з яким вона утворює синаптичні контакти. Під рецептивним полем гангліозної клітини розуміють сукупність фоторецепторних клітин, з якими ця гангліозна клітина з'єднана через біполярні клітини.

Рецептивні поля біполярних та гангліозних клітин мають круглу форму. У рецептивному полі можна виділити центральну та периферичну частину (рис. 6). Межа між центральною та периферичною частиною рецептивного поля є динамічною і може зміщуватися при зміні рівня освітленості.

Реакції нервових клітин сітківки при освітленні фоторецепторів центральної та периферичної частини їхнього рецептивного поля, як правило, протилежні. При цьому існує кілька класів гангліозних та біполярних клітин (ON-, OFF-клітини), що демонструють різні електричні відповіді на дію світла (рис. 6).

Таблиця 2. Класи гангліозних та біполярних клітин та їх електричні реакції

Класи клітин	Реакція нервових клітин при освітленні фоторецепторів, що знаходяться
	у центральній частині РП	у периферичній частині РП
Біполярні клітини ONтипу	Деполяризація	Гіперполяризація
Біполярні клітини OFFтипу	Гіперполяризація	Деполяризація
Гангліозні клітини ONтипу
Гангліозні клітини OFFтипу	Гіперполяризація та зниження частоти ПД	Деполяризація та збільшення частоти ПД
Гангліозні клітини ON- OFFтипу	Дають короткий ON відповідь на стаціонарний світловий стимул і коротку OFF реакцію на ослаблення світла.

Обробка зорової інформації в ЦНС

Сенсорні шляхи зорової системи

Мієлінові аксони гангліозних клітин сітківки прямують у головний мозок у складі двох зорових нервів (рис.7). Правий і лівий зорові нерви зливаються біля основи черепа, утворюючи зоровий перехрест (хіазму). Тут нервові волокна, що йдуть від медіальної половини сітківки кожного ока переходять на контрлатеральний бік, а волокна від латеральних половин сітківок продовжуються іпсилатерально.

Після перехрестя аксони гангліозних клітин у складі зорового тракту слідують у латеральні колінчасті тіла (ЛКТ), де утворюють синаптичні контакти з нейронами ЦНС. Аксони нервових клітин ЛКТ у складі т.зв. зорової променистості досягають нейронів первинної зорової кори (поле 17 за Бродманом). Далі по внутрішньокіркових зв'язках збудження поширюється у вторинну зорову кору (поля 18б 19) та асоціативні зони кори.

Сенсорні шляхи зорової системи організовані по ретинотопічному принципу - збудження від сусідніх гангліозних клітин досягає сусідніх точок ЛКТ та кори. Поверхня сітківки як би проектується поверхню ЛКТ і кори.

Більшість аксонів гангліозних клітин закінчуються в ЛКТ, частина ж волокон слід у верхні горби двоолмія, гіпоталамус, претектальну область стовбура мозку, ядро ​​зорового тракту.

¦ Зв'язок між сітківкою і верхніми пагорбами четверохолмия служить для регуляції рухів очей.

Проекція сітківки в гіпоталамус служить для поєднання ендогенних циркадних ритмів з добовими коливаннями рівня освітленості.

¦ Зв'язок між сітківкою і претектальною областю стовбура виключно важливий для регуляції просвіту зіниці та акомодації.

Нейрони ядер зорового тракту, які також отримують синаптичні входи від гангліозних клітин, пов'язані з вестибулярними ядрами стовбура мозку. Ця проекція дозволяє оцінювати положення тіла у просторі на підставі зорових сигналів, а також служить для здійснення складних окорухових реакцій (ністагм).

Обробка зорової інформації в ЛКТ

Нейрони ЛКТ мають рецептивні поля округлої форми. Електричні реакції цих клітин аналогічні таким гангліозних клітин.

У ЛКТ існують нейрони, які збуджуються за наявності в їхньому рецептивному полі кордону світло/темрява (контрастні нейрони) або при пересуванні цього кордону в межах рецептивного поля (детектори руху).

Обробка зорової інформації у первинній зоровій корі

Залежно від реакцію світлові стимули нейрони кори поділяють кілька класів.

Нейрони із простим рецептивним полем. Найбільше збудження такого нейрона відбувається при освітленні його рецептивного поля світловою смужкою певної орієнтації. Частота нервових імпульсів, що генеруються таким нейроном, зменшується при зміні орієнтації світлової смужки (рис. 8 А).

Нейрони із складним рецептивним полем. Максимальна міра порушення нейрона досягається при пересуванні світлового стимулу в межах ON зони рецептивного поля в певному напрямку. Пересування світлового стимулу в іншому напрямку або вихід світлового стимулу за межі зони ON викликає більш слабке збудження (рис. 8 Б).

Нейрони із надскладним рецептивним полем. Максимальне збудження такого нейрона досягається при дії світлового стимулу складної конфігурації. Наприклад, відомі нейрони, найбільш сильне збудження яких розвивається при перетині двох кордонів між світлим і темним у межах ON зони рецептивного поля (рис. 23.8).

Незважаючи на безліч експериментальних даних про закономірності реагування клітин на різні зорові стимули, до теперішнього часу немає повної теорії, що пояснює механізми обробки зорової інформації в головному мозку. Ми не можемо пояснити, яким чином різноманітні електричні реакції нейронів сітківки, ЛКТ та кори забезпечують розпізнавання образів та інші феномени зорового сприйняття.

Регулювання функцій допоміжного апарату

Регулювання акомодації. Зміна кривизни кришталика здійснюється за допомогою циліарного м'яза. При скороченні циліарного м'яза кривизна передньої поверхні кришталика збільшується і заломлююча сила зростає. Гладком'язові волокна циліарного м'яза інервуються постгангліонарними нейронами, тіла яких розташовуються в циліарному ганглії.

Адекватним стимулом зміни ступеня кривизни кришталика є нечіткість зображення на сітківці, яка реєструється нейронам первинної кори. За рахунок низхідних зв'язків кори відбувається зміна ступеня збудження нейронів претектальної області, що, у свою чергу, викликає активацію або гальмування преганглионарних нейронів окорухового ядра (ядро Едінгера-Вестфаля) і постгангліонарних нейронів циліарного ганглія.

Регуляція просвіту зіниці. Звуження зіниці відбувається при скороченні кільцевих гладком'язових волокон рогівки, які іннервуються парасимпатичними постгангліонарними нейронами циліарного ганглію. Порушення останніх відбувається за високої інтенсивності падаючого сітківку світла, яка сприймається нейронами первинної зорової кори.

Розширення зіниці здійснюється за скорочення радіальних м'язів рогівки, які іннервуються симпатичними нейронами ВШГ. Активність останніх перебуває під контролем циліоспінального центру та претектальної області. Стимулом розширення зіниці є зменшення рівня освітленості сітківки.

Регулювання рухів очей. Частина волокон гангліозних клітин слідують до нейронів верхніх пагорбів четверохолмія (середній мозок), які пов'язані з ядрами окорухового, блокового та відвідного нервів, нейрони яких іннервують поперечно смугасті м'язові волокна м'язів ока. Нервові клітини верхніх пагорбів отримають синаптичні входи від вестибулярних рецепторів, пропріорецепторів м'язів шиї, що дозволяє організму координувати рухи очей із переміщеннями тіла у просторі.

Феномени зорового сприйняття

Розпізнавання образів

Зорова система має чудову здатність розпізнавати об'єкт при різних варіантах його зображення. Ми можемо дізнаватися образ (знайоме обличчя, букву тощо.), коли його частин бракує, що він містить зайві елементи, що він по-різному орієнтований у просторі, має різні кутові розміри, повернутий до нас різними сторонами тощо. п. (Рис. 9). Нейрофізіологічні механізми цього феномена нині інтенсивно вивчаються.

Постійність форми та розмірів

Як правило, ми сприймаємо навколишні предмети незмінними за формою та розмірами. Хоча насправді їх форма та розміри на сітківці не є постійними. Наприклад, велосипедист у зору завжди здається однаковим за величиною незалежно від відстані до нього. Колеса велосипеда сприймаються як круглі, хоч насправді їхні зображення на сітківці можуть бути вузькими еліпсами. Це демонструє роль досвіду у баченні навколишнього світу. Нейрофізіологічні механізми цього феномена нині невідомі.

Сприйняття глибини простору

Зображення навколишнього світу на сітківці є пласким. Проте, бачимо світ об'ємним. Існує кілька механізмів, які забезпечують побудову тривимірного простору на підставі плоских зображень, сформованих на сітківці.

Оскільки очі розташовані на деякій відстані один від одного, то зображення, що формуються на сітківці лівого і правого ока, дещо відрізняються один від одного. Чим ближче об'єкт по відношенню до спостерігача, тим більше будуть відрізнятися ці зображення.

¦ Перекриття зображень також допомагає оцінити їх взаємне розташування у просторі. Зображення близького предмета може перекривати зображення віддаленого, але з навпаки.

При зміщенні голови спостерігача зображення об'єктів, що спостерігаються, на сітківці також будуть зміщуватися (явище паралаксу). При тому самому зміщенні голови зображення близьких об'єктів зміщуватимуться сильніше, ніж зображення віддалених

Сприйняття нерухомості простору

Якщо, заплющивши одне око, натиснути пальцем на друге очне яблуко, то побачимо, що світ навколо нас зміщується убік. У звичайних умовах навколишній світ нерухомий, хоча зображення на сітківці постійно стрибає за рахунок переміщення очних яблук, поворотів голови, зміни положення тіла в просторі. Сприйняття нерухомості навколишнього простору забезпечується тим, що при обробці зорових образів враховується інформація про рух очей, рухи голови і положення тіла в просторі. Зорова сенсорна система вміє «вичитати» власні рухи очей і тіла з переміщення зображення на сітківці.

Теорії колірного зору

Трикомпонентна теорія

Грунтується на принципі трихроматичного адитивного змішування. Відповідно до цієї теорії, три типи колб (чутливі до червоного, зеленого і синього кольору) працюють як незалежні рецепторні системи. Порівнюючи інтенсивність сигналів від трьох типів колб, зорова сенсорна система виробляє «віртуальне адитивне зміщення» і обчислює істинний колір. Автори теорії – Юнг, Максвелл, Гельмгольц.

Теорія опонентних кольорів

Припускає, що будь-який колір можна однозначно описати, вказавши його положення на двох шкалах - синій-жовтий, червоно-зелений. Кольори, що лежать на полюсах цих шкал, називають опонентними. Ця теорія підтверджується тим, що в сітківці, ЛКТ і корі існують нейрони, які активуються, якщо їхнє рецептивне поле висвітлюють червоним світлом і гальмуються, якщо світло зелене. Інші нейрони збуджуються при дії жовтого кольору та гальмуються при дії синього. Передбачається, що порівнюючи ступінь збудження нейронів «червоно-зеленої» та «жовто-синьої» системи, зорова сенсорна система може обчислити колірні характеристики світла. Автори теорії – Мах, Герінг.

Отже, існують експериментальні докази обох теорій кольору. Нині вважається. Що трикомпонентна теорія адекватно описує механізми сприйняття кольорів на втраті фоторецепторів сітківки, а теорія оппеонентних кольорів - механізми сприйняття кольорів на рівні нейронних мереж.

Рецептора

Аферентного провідного шляху

3) зони кори, куди проектується цей вид чутливості-

І. Павлов назвав аналізатором.

У сучасній науковій літературі аналізатор найчастіше називають сенсорною системою. У кірковому кінці аналізатора відбуваються аналіз та синтез отриманої інформації.

Зорова сенсорна система

Орган зору – око – складається з очного яблука та допоміжного апарату. З очного яблука виходить зоровий нерв, що з'єднує його з головним мозком.

Очне яблуко має форму кулі, більш опуклої спереду. Воно лежить у порожнині очної ямки і складається з внутрішнього ядра і оточуючих його трьох оболонок: зовнішньої, середньої та внутрішньої (рис. 1).

Мал. 1. Горизонтальний розріз очного яблука та механізм акомодації (схема) [Косицький Г. І., 1985]. У лівій половині кришталик (7) уплощен при розгляді далекого предмета, а справа він став більш опуклим за рахунок акомодаційного зусилля при розгляді близького предмета 1 - склера; 2 – судинна оболонка; 3 – сітківка; 4 – рогівка; 5 – передня камера; 6 - райдужка; 7 – кришталик; 8 – склоподібне тіло; 9 - війний м'яз, війкові відростки та війна зв'язка (циннова); 10 – центральна ямка; 11 - зоровий нерв

ОЧНЕ ЯБЛУКО

Зовнішня оболонканазивається волокнистої, або фіброзної. Задній відділ її представляє білочну оболонку, або склеру, Що захищає внутрішнє ядро ​​ока і допомагає зберегти його форму. Передній відділ представлений більш опуклою прозорою рогівкоючерез яку в око проникає світло.

Середня оболонкабагата на кровоносні судини і тому називається судинною. У ній виділяють три частини:

передню – райдужку

середню - війкове тіло

задню - власне судинну оболонку.

Райдужка має форму плоского кільця, колір її може бути блакитний, зеленувато-сірий або коричневий залежно від кількості та характеру пігменту. Отвір у центрі райдужної оболонки - зіниця- здатне звужуватися та розширюватися. Величину зіниці регулюють спеціальний очні м'язи, розташовані в товщі райдужної оболонки: сфінктер (зіживач) зіниці і дилататор зіниці, що розширює зіницю. Ззаду від райдужки знаходиться війне тіло - круговий валик, внутрішній край якого має війкові відростки. У ньому закладено війний м'яз, скорочення якого через спеціальну зв'язку передається на кришталик і він змінює свою кривизну. Власне судинна оболонка- велика задня частина середньої оболонки очного яблука, що містить чорний пігментний шар, який поглинає світло.

Внутрішня оболонкаочного яблука називається сітківкою, чи сітчастою оболонкою. Це світлочутлива частина ока, що покриває зсередини судинну оболонку. Вона має складну будову. У сітківці знаходяться світлочутливі рецептори – палички та колбочки.

Внутрішнє ядро ​​очного яблукаскладають кришталик, склоподібне тіло та водяниста волога передньої та задньої камер ока.

Кришталикмає форму двоопуклої лінзи, він прозорий і еластичний, розташований позаду зіниці. Кришталик заломлює світлові промені, що входять в око, і фокусує їх на сітківці. У цьому йому допомагають рогівка та внутрішньоочні рідини. За допомогою вії м'язи кришталик змінює свою кривизну, приймаючи форму, необхідну то для "далекого", то для "ближнього" бачення.

Позаду кришталика знаходиться скловидне тіло- Прозора желеподібна маса.

Порожнина між рогівкою та райдужкою складає передню камеру ока, а між райдужкою та кришталиком – задню камеру. Вони заповнені прозорою рідиною – водянистою вологою та повідомляються між собою через зіницю. Внутрішні рідини ока знаходяться під тиском, який визначають як внутрішньоочний тиск. У разі підвищення його можуть виникнути порушення зору. Підвищення внутрішньоочного тиску є ознакою тяжкого захворювання очей – глаукоми.

Допоміжний апарат окаскладається із захисних пристроїв, слізного та рухового апарату.

До захисних утвореньвідносяться брови, вії та повіки.Брови оберігають око від поту, що стікає з чола. Вії, що знаходяться на вільних краях верхньої та нижньої повіки, захищають очі від пилу, снігу, дощу. Основу століття становить сполучнотканинна пластинка, що нагадує хрящ, зовні вона покрита шкірою, а зсередини - сполучною оболонкою. кон'юнктивою. З століття кон'юнктива переходить на передню поверхню очного яблука, крім рогівки. При зімкнутих повіках утворюється вузький простір між кон'юнктивою повік і кон'юнктивою очного яблука - кон'юнктивальний мішок.

Слізний апарат представлений слізною залозою та сльозовивідними шляхами. Слізна залоза займає ямку у верхньому кутку латеральної стінки очної ямки. Декілька її проток відкривається у верхнє склепіння кон'юнктивального мішка. Сльоза омиває очне яблуко і постійно зволожує рогівку. Руху слізної рідини у бік медіального кута ока сприяють миготливі рухи повік. У внутрішньому кутку ока сльоза скупчується у вигляді слізного озера, на дні якого видно слізний сосочок. Звідси через слізні точки (точкові отвори на внутрішніх краях верхнього та нижнього віків) сльоза потрапляє спочатку у слізні канальці, а потім у слізний мішок. Останній переходить у нососльозну протоку, яким сльоза потрапляє в порожнину носа.

Двигун ока представлений шістьма м'язами.. М'язи починаються від сухожильного кільця навколо зорового нерва в глибині очної ямки і прикріплюються до очного яблука. Виділяють чотири прямі м'язи очного яблука (верхній, нижній, латеральний і медіальний) і два косі м'язи (верхній і нижній). М'язи діють таким чином, що обидва очі рухаються спільно і спрямовані в ту саму точку. Від сухожильного кільця починається також м'яз, що піднімає верхню повіку. М'язи очі скреслені і скорочуються довільно.

Фізіологія зору

Світлочутливі рецептори ока (фоторецептори) – колбочки та палички, що розташовуються у зовнішньому шарі сітківки. Фоторецептори контактують з біполярними нейронами, а ті у свою чергу – з гангліозними. Утворюється ланцюг клітин, які під дією світла генерують і проводять нервовий імпульс. Відростки гангліозних нейронів утворюють зоровий нерв.

Після виходу з ока зоровий нерв ділиться на дві половини. Внутрішня перехрещується і разом із зовнішньою половиною зорового нерва протилежної сторони прямує до латерального колінчастого тіла, де розташований наступний нейрон, що закінчується на клітинах зорової зони кори в потиличній частці півкулі. Частина волокон зорового тракту прямує до клітин ядер верхніх горбків пластинки даху середнього мозку. Ці ядра, як і ядра латеральних колінчастих тіл, є первинні (рефлекторні) зорові центри. Від ядер верхніх горбків починається тектоспінальний шлях, за рахунок якого здійснюються рефлекторні орієнтовні рухи, пов'язані із зором. Ядра верхніх горбків також мають зв'язки з парасимпатичним ядром окорухового нерва, розташованим під дном водопроводу мозку. Від нього починаються волокна, що входять до складу окорухового нерва, які іннервують сфінктер зіниці, що забезпечує звуження зіниці при яскравому світлі (зірочний рефлекс), і війний м'яз, що здійснює акомодацію ока.

Адекватним подразником для ока є світло – електромагнітні хвилі довжиною 400 – 750 нм. Коротші - ультрафіолетові і довші - інфрачервоні промені оком людини не сприймаються.

Заломлюючий світлові промені апарат ока - рогівка та кришталик, фокусує зображення предметів на сітківці. Промінь світла проходить через шар гангліозних та біполярних клітин і досягає колб та паличок. У фоторецепторах розрізняють зовнішній сегмент, що містить світлочутливий зоровий пігмент (родопсин у Галочках та йодопсин у колбочках), і внутрішній сегмент, в якому знаходяться мітохондрії. Зовнішні сегменти занурені у чорний пігментний шар, що вистилає внутрішню поверхню ока. Він зменшує віддзеркалення світла всередині очі та бере участь в обміні речовин рецепторів.

У сітківці налічують близько 7 млн. колб і приблизно 130 млн. паличок. Найбільш чутливі до світла палички, їх називають апаратом сутінкового зору. Колбочки, чутливість до світла яких у 500 разів менша, - це апарат денного та колірного бачення. Відчуття кольору, світ фарб доступний рибам, амфібіям, рептиліям і птахам. Доводиться це можливістю виробити вони умовні рефлекси різні кольори. Не сприймають кольори собаки та копитні тварини. Всупереч уявленню, що міцно встановилося, що бики дуже не люблять червоний колір, в дослідах вдалося довести, що вони не можуть відрізнити зеленого, синього і навіть чорного від червоного. З ссавців тільки мавпи та люди здатні сприймати кольори.

Колбочки та палички розподілені у сітківці нерівномірно. На дні ока, навпроти зіниці, знаходиться так звана пляма, в центрі її є поглиблення – центральна ямка – місце найкращого бачення. Сюди фокусується зображення під час розгляду предмета.

У центральній ямці є лише колбочки. У напрямку до периферії сітківки кількість колб зменшується, а кількість паличок зростає. Периферія сітківки містить лише палички.

Неподалік від плями сітківки, ближче до носа, розташована сліпа пляма. Це місце виходу зорового нерва. У цій ділянці немає фоторецепторів, і вона не бере участі у зорі.

Побудова зображення на сітківці.

Промінь світла досягає сітківки, проходячи через ряд заломлюючих поверхонь та середовищ: рогівку, водянисту вологу передньої камери, кришталик та склоподібне тіло. Промені, що виходять з однієї точки зовнішнього простору, повинні бути сфокусовані в одну точку на сітківці, тільки тоді можливе чітке бачення.

Зображення на сітківці виходить дійсне, перевернуте та зменшене. Незважаючи на те, що зображення перевернуто, ми сприймаємо предмети у прямому вигляді. Це тому, що діяльність одних органів чуття перевіряється іншими. Для нас "низ" там, куди спрямовано силу земного тяжіння.

Мал. 2. Побудова зображення в оці, а, б - предмет: а ", б" - його перевернуте та зменшене зображення на сітківці; С - вузлова точка, через яку промені йдуть без заломлення, а - кут зору

Гострота зору.

Гостротою зору називається здатність ока бачити окремо дві точки. Нормальному оку доступно, якщо величина їх зображення на сітківці дорівнює 4 мкм, а кут зору становить 1 хв. При меншому куті зору ясного бачення не виходить, крапки зливаються.

Гостроту зору визначають за спеціальними таблицями, на яких зображено 12 рядів букв. З лівого боку кожного рядка написано, з якої відстані вона повинна бути помітна людині з нормальним зором. Випробовуваного поміщають певній відстані від таблиці і знаходять рядок, яку він прочитує без помилок.

Гострота зору збільшується при яскравому освітленні і дуже низька при слабкому світлі.

Поле зору. Весь простір, видиме оку при нерухомо спрямованому вперед погляді, називають полем зору.

Розрізняють центральне (в області жовтої плями) та периферичний зір. Найбільша гострота зору у сфері центральної ямки. Тут лише колбочки, діаметр їх невеликий, вони тісно примикають одна до одної. Кожна колбочка пов'язана з одним біполярним нейроном, а той у свою чергу - з одним гангліозним, від якого відходить окреме нервове волокно, що передає імпульси головного мозку.

Периферичний зір відрізняється меншою гостротою. Це тим, що у периферії сітківки колбочки оточені паличками і кожна вже немає окремого шляху до мозку. Група колб закінчується на одній біполярній клітині, а безліч таких клітин посилає свої імпульси до однієї гангліозної. У зоровому нерві приблизно 1 млн. волокон, а рецепторів на оці близько 140 млн. волокон.

Периферія сітківки погано розрізняє деталі предмета, але сприймає їх руху. Бічний зір має значення для сприйняття зовнішнього світу. Для водіїв різного виду транспорту порушення його є неприпустимим.

Поле зору визначають за допомогою особливого приладу - периметра (рис. 133), що складається з півкола, розділеного на градуси, та підставки для підборіддя.

Мал. 3. Визначення поля зору за допомогою периметра Форстнера

Випробуваний, заплющивши одне око, другим фіксує білу крапку в центрі дуги периметра перед собою. Для визначення меж поля зору по дузі периметра, починаючи від кінця, повільно просувають білу марку і визначають той кут, під яким вона видно нерухомим оком.

Поле зору найбільше назовні, до скроні - 90 °, до носа і вгору і вниз - близько 70 °. Можна визначити межі колірного зору і при цьому переконатись у дивовижних фактах: периферичні частини сітківки не сприймають кольори; колірні поля зору не збігаються для різних кольорів, найвужче має зелений колір.

Акомодація.Око часто порівнюють із фотокамерою. У ньому є світлочутливий екран – сітківка, на якій за допомогою рогівки та кришталика виходить чітке зображення зовнішнього світу. Око здатне до ясного бачення рівновіддалених предметів. Ця його здатність зветься акомодації.

Заломлююча сила рогівки залишається постійною; тонке, точне фокусування йде за рахунок зміни кривизни кришталика. Цю функцію він виконує пасивно. Справа в тому, що кришталик знаходиться в капсулі, або сумці, яка через війну зв'язку прикріплена до війного м'яза. Коли м'яз розслаблений, зв'язка натягнута, вона тягне капсулу, яка сплющує кришталик. При напрузі акомодації для розглядання близьких предметів, читання, листи війковий м'яз скорочується, зв'язка, що натягує капсулу, розслабляється і кришталик через свою еластичність стає більш круглим, а його сила, що заломлює, збільшується.

З віком еластичність кришталика зменшується, він твердіє і втрачає здатність змінювати свою кривизну при скороченні м'яза вій. Це заважає чітко бачити на близькій відстані. Стареча далекозорість (пресбіопія) розвивається після 40 років. Виправляють її за допомогою окулярів - двоопуклих лінз, які надягають при читанні.

Аномалія зору.Аномалія, що зустрічається у молодих, найчастіше є наслідком неправильного розвитку ока, а саме його неправильної довжини. При подовженні очного яблука виникає короткозорість (міопія), зображення фокусується попереду сітківки. Віддалені предмети видно невиразно. Для виправлення короткозорості користуються двояковогнутими лінзами. При укороченні очного яблука спостерігається далекозорість (гіперметропія). Зображення фокусується позаду сітківки. Для виправлення потрібні двоопуклі лінзи (рис. 134).

Мал. 4. Рефракція при нормальному зорі (а), при короткозорості (б) та далекозорості (г). Оптична корекція короткозорості (в) та далекозорості (д) (схема) [Косицький Г. І., 1985]

Порушення зору, що називається астигматизмом, виникає у разі неправильної кривизни рогівки або кришталика. При цьому зображення в оці спотворюється. Для виправлення потрібні циліндричні скла, підібрати які не завжди легко.

Адаптація ока.

При виході з темного приміщення на яскраве світло ми спочатку засліплені і можемо відчувати біль в очах. Дуже швидко ці явища минають, очі звикають до яскравого освітлення.

Зменшення чутливості рецепторів ока до світла називається адаптацією. При цьому відбувається вицвітання зорового пурпуру. Закінчується світлова адаптація у перші 4 – 6 хв.

При переході зі світлого приміщення в темне відбувається темнова адаптація, що триває понад 45 хв. Чутливість паличок при цьому зростає у 200 000 – 400 000 разів. Загалом це явище можна спостерігати при вході в затемнений кінотеатр. Для вивчення ходу адаптації існують спеціальні прилади – адаптоміри.

За допомогою ока, а не оком
Дивитись на світ уміє розум.
Вільям Блейк

Цілі уроку:

Освітні:

• розкрити будову та значення зорового аналізатора, зорових відчуттів та сприйняття;
• поглибити знання про будову та функції ока як про оптичну систему;
• пояснити, як формується зображення на сітківці,
• дати уявлення про короткозорість і далекозорість, про види корекції зору.

Розвиваючі:

• формувати вміння спостерігати, зіставляти та робити висновки;
• продовжувати розвивати логічне мислення;
• продовжувати формувати уявлення про єдність понять навколишнього світу.

Виховні:

• виховувати дбайливе ставлення до свого здоров'я, розкрити питання гігієни зору;
• продовжувати виробляти відповідальне ставлення до навчання.

Обладнання:

• таблиця "Зоровий аналізатор",
• розбірна модель ока,
• вологий препарат "Око ссавців",
• роздатковий матеріал з ілюстраціями.

Хід уроку

1. Організаційний момент.

2. Актуалізація знань. Повторення теми "Будова ока".

3. Пояснення нового матеріалу:

Оптична система ока.

Сітківка. Формування зображень на сітківці.

Оптичні ілюзії.

Акомодація ока.

Перевага зору двома очима.

Рух очей.

Дефекти зору, їх корекція.

Гігієна зору.

4. Закріплення.

5. Підсумки уроку. Постановка домашнього завдання.

Повторення теми "Будова ока".

Вчитель біології:

Минулого уроку ми вивчили тему "Будова око". Згадаймо матеріал цього уроку. Продовжіть фразу:

1) Зорова зона півкуль великого мозку розташована в …

2) Колір оку надає …

3) Аналізатор складається з …

4) Допоміжними органами ока є …

5) Очне яблуко має … оболонок

6) Випукло – увігнутою лінзою очного яблука є …

Користуючись малюнком, розкажіть про влаштування та призначення складових ока.

Пояснення нового матеріалу.

Вчитель біології:

Око - орган зору тварин та людини. Це прилад, що самоналаштовується. Він дозволяє бачити близькі та віддалені предмети. Кришталик то стискається майже в кульку, то розтягується, тим самим змінюючи фокусну відстань.

Оптичну систему ока складають рогівка, кришталик, склоподібне тіло.

Сітківка (сітчаста оболонка, що покриває очне дно) має товщину 0,15 -0,20 мм і складається з кількох шарів нервових клітин. Перший шар прилягає до чорних пігментних клітин. Він утворений зоровими рецепторами - паличками та колбочками. У сітківці очі людини паличок у сотні разів більше, ніж колб. Палички збуджуються дуже швидко слабким сутінковим світлом, але не можуть сприймати колір. Колбочки збуджуються повільно і яскравим світлом - вони здатні сприймати колір. Палички поступово розподіляються по сітківці. Прямо навпроти зіниці в сітківці знаходиться жовта пляма, до складу якої входять винятково колбочки. При розгляді предмета відбувається переміщення погляду отже зображення потрапляє на жовту пляму.

Від нервових клітин відходять відростки. В одному місці сітківки вони збираються в пучок і утворюють зоровий нерв. Понад мільйон волокон передають у мозок зорову інформацію у формі нервових імпульсів. Це місце, позбавлене рецепторів, називають сліпою плямою. Аналіз кольору, форми, освітленості предмета, що почався в сітківці, його деталей закінчується в зоні кори. Тут збирається вся інформація, вона розшифровується та узагальнюється. В результаті складається уявлення про предмет. "Бачить" мозок, а не око.

Отже, зір – це підкірковий процес. Він залежить від якості інформації, що надходить від очей у кору великих півкуль (потилична область).

Вчитель фізики:

Ми з'ясували, що оптичну систему ока складають рогівка, кришталик та склоподібне тіло. Світло, заломлюючись в оптичній системі, дає на сітківці дійсні, зменшені, зворотні зображення предметів, що розглядаються.

Першим, хто довів, що зображення на сітківці ока є перевернутим, побудувавши хід променів в оптичній системі ока, був Йоганн Кеплер (1571 – 1630). Щоб перевірити цей висновок, французький учений Рене Декарт (1596 - 1650) взяв око бика і, зіскобивши з його задньої стінки непрозорий шар, помістив в отворі, виконаному у віконному віконниці. І відразу на напівпрозорій стінці очного дна він побачив перевернуте зображення картини, що спостерігалася з вікна.

Чому тоді ми бачимо всі предмети такими, як вони є, тобто. неперевернутими?

Справа в тому, що процес зору безперервно коригується мозком, який отримує інформацію не тільки через очі, але й через інші органи почуттів.

1896 року американський психолог Дж. Стреттон поставив на собі експеримент. Він одягнув спеціальні окуляри, завдяки яким на сітківці очі зображення навколишніх предметів виявилися не зворотними, а прямими. І що ж? Світ у свідомості Стреттона перекинувся. Всі предмети він став бачити нагору ногами. Через це сталося неузгодженість у роботі очей з іншими органами почуттів. Вченого з'явилися симптоми морської хвороби. Протягом трьох днів він відчував нудоту. Однак на четверту добу організм став приходити в норму, а на п'ятий день Стреттон став відчувати так само, як і до експерименту. Мозок вченого освоївся з новими умовами роботи, і всі предмети знову став бачити прямими. Але коли він зняв окуляри, все знову перевернулося. Вже за півтори години зір відновився, і він знову став бачити нормально.

Цікаво, що подібний пристрій характерний лише для людського мозку. Коли в одному з експериментів окуляри одягнули мавпи, то вона отримала такий психологічний удар, що, зробивши кілька невірних рухів і впавши, прийшла в стан, що нагадує кому. У неї стали згасати рефлекси, впав кров'яний тиск і дихання стало частим і поверховим. У людини нічого подібного немає. Однак, і людський мозок не завжди здатний впоратися з аналізом зображення, що виходить на сітківці ока. У таких випадках виникають ілюзії зору - предмет, що спостерігається, нам здається не таким, яким він є насправді.

Наші очі пізнавати не вміють природи предметів. А тому не нав'язуй їм помилок розуму. (Лукрецій)

Зорові самообмани

Ми часто говоримо про "обман зору", "обман слуху", але ці вислови неправильні. Обманів почуттів немає. Філософ Кант влучно сказав із цього приводу: "Почуття не обманюють нас, - не тому, що вони завжди правильно судять, а тому, що зовсім не судять".

Що ж тоді обманює нас за так званих "обманів" почуттів? Вочевидь те, що у разі " судить " , тобто. наш власний мозок. Дійсно, більшість обманів зору залежить виключно від того, що ми не тільки бачимо, але й несвідомо міркуємо, причому мимоволі вводимо себе в оману. Це - обман судження, а не почуттів.

Галерея образів, або що ви бачите

Дочка, мати та вусатий батько?

Індіанець, що гордо дивиться на сонце і ескімос у капюшоні, повернутий спиною.

Молодий і літній чоловік

Молода і стара жінка

Чи паралельні лінії?

Чи є чотирикутник квадратом?

Який еліпс більше – нижній чи внутрішній верхній?

Що більше у цій фігурі – висота чи ширина?

Яка пряма є продовженням першої?

Чи помічаєте ви "тремтіння" кола?

Є ще одна особливість зору, про яку не можна сказати. Відомо, що при зміні відстані від лінзи до предмета змінюється відстань до зображення. Яким чином на сітківці зберігається чітке зображення, коли ми переводимо свій погляд з віддаленого предмета на ближчий?

Як вам стало відомо, м'язи, які прикріплені до кришталика, здатні змінювати кривизну поверхонь і тим самим оптичну силу ока. Коли ми дивимося на далекі предмети, ці м'язи перебувають у розслабленому стані і кривизна кришталика виявляється порівняно невеликою. При перекладі погляду на довколишні предмети очні м'язи стискають кришталик, та його кривизна, отже, і оптична сила, збільшуються.

Здатність ока пристосовуватися до бачення, як на близькій, так і на далекій відстані називається акомодацією(Від лат. accomodatio – пристосування).

Завдяки акомодації людині вдається фокусувати зображення різних предметів на тому самому відстані від кришталика - на сітківці ока.

Однак при дуже близькому розташуванні предмета, що розглядається, напруга м'язів, що деформують кришталик, посилюється, і робота ока стає стомлюючою. Оптимальна відстань при читанні та при письмі для нормального ока становить близько 25 см. Цю відстань називають відстанню найкращого зору.

Вчитель біології:

Яку перевагу дає зір двома очима?

1. Збільшується поле зору людини.

2. Саме завдяки наявності двох очей ми можемо розрізняти який предмет знаходиться ближче, який далі від нас.

Справа в тому, що на сітківці правого і лівого ока виходять зображення, що відрізняються один від одного (відповідні погляду на предмети як би праворуч і зліва). Чим ближче предмет, тим помітніша ця відмінність. Воно і створює враження різниці у відстанях. Ця ж здатність ока дозволяє бачити предмет об'ємним, а не плоским. Така здатність одержала назву стереоскопічного зору. Спільна робота обох мозкових півкуль забезпечує розрізнення предметів, їх форми, величини, розташування, переміщення. Ефект об'ємного простору може виникнути у випадках, коли ми розглядаємо плоску картину.

Протягом кількох хвилин розглядайте картинку з відривом 20 - 25 див від очей.

Протягом 30 дивись на відьму на мітлі не відриваючись.

Швидко змісти погляд на малюнок замку і дивися, рахуючи до 10, у проріз воріт. У прорізі ти побачиш білу відьму на сірому фоні.

Коли ви розглядаєте свої очі в дзеркалі, то, напевно, помічаєте, що і великі і ледь помітні рухи обидва ока здійснюють строго одночасно, в тому самому напрямку.

Чи завжди очі так все оглядають? Як ми поводимося у вже знайомій кімнаті? Для чого нам потрібні рухи очей? Вони необхідні для початкового огляду. Оглядаючи ми формуємо цілісний образ, і все це передається на зберігання на згадку. Тому для впізнавання добре відомих предметів рух очей необов'язковий.

Вчитель фізики:

Однією з основних характеристик зору є гострота. Зір людей змінюється із віком, т.к. кришталик втрачає еластичність, здатність змінювати свою кривизну. З'являються далекозорість або короткозорість.

Короткозорість - це недолік зору, при якому паралельні промені після заломлення в оці збираються не на сітківці, а ближче до кришталика. Зображення віддалених предметів тому виявляються на сітківці нечіткими, розпливчастими. Щоб на сітківці вийшло різке зображення, предмет необхідно наблизити до ока.

Відстань найкращого зору для короткозорої людини менше 25 см. тому люди з подібним недоліком ренії змушені читати текст, маючи в своєму розпорядженні його близько до очей. Короткозорість може бути обумовлена ​​такими причинами:

• надлишкової оптичної сили ока;
• подовженням ока вздовж його оптичної осі.

Розвивається вона зазвичай у шкільні роки і пов'язана, як правило, з тривалим читанням або листом, особливо при недостатньому висвітленні та неправильному розташуванні джерел світла.

Далекозорість - це недолік зору, при якому паралельні промені після заломлення в оці сходяться під таким кутом, що фокус виявляється розташованим не на сітківці, а за нею. Зображення віддалених предметів на сітківці знову виявляються нечіткими, розпливчастими.

Вчитель біології:

Для профілактики зорової втоми існує низка комплексів вправ. Пропонуємо вам деякі з них:

Варіант 1 (тривалість 3-5 хвилин).

1. Вихідне становище - сидячи у зручній позі: хребет прямий, очі відкриті, погляд спрямований прямо. Виконувати дуже легко, без напруги.

Погляд направити ліворуч - прямо, праворуч - прямо, вгору - прямо, вниз - прямо, без затримки у відведеному положенні. Повторити 1-10 разів.

2. Погляд зміщувати по діагоналі: вліво – вниз – прямо, вправо – вгору – прямо, вправо – вниз – прямо, вліво – вгору – прямо. І поступово збільшувати затримки у відведеному положенні, дихання довільне, але стежити, щоб не було його затримки. Повторити 1-10 разів.

3. Кругові рухи очей: від 1 до 10 кіл ліворуч і праворуч. Спочатку швидше, потім поступово знижувати темп.

4. Дивитися на кінчик пальця або олівця, що утримується на відстані 30 см від очей, а потім у далечінь. Повторити кілька разів.

5. Дивитися прямо перед собою уважно і нерухомо, намагаючись бачити чіткіше, потім моргнути кілька разів. Стиснути повіки, потім моргнути кілька разів.

6. Зміна фокусної відстані: дивитися на кінчик носа, потім у далечінь. Повторити кілька разів.

7. Масажувати повіки очей, м'яко погладжуючи їх вказівним та середнім пальцем у напрямку від носа до скронь. Або: очі закрити і подушечками долоні, дуже ніжно торкаючись, проводити по верхніх віках від скронь до перенісся і назад, всього 10 разів у середньому темпі.

8. Потерти долоні один про одного і легко, без зусиль, прикрити ними попередньо закриті очі, щоб повністю загородити їх від світла на 1 хв. Уявити занурення в повну темряву. Розплющити очі.

Варіант 2 (тривалість 1-2 хв).

1. За рахунку 1-2 фіксація очей на близькому (відстань 15-20 см) об'єкті, при рахунку 3-7 погляд перекладається на далекий об'єкт. За рахунок 8 погляд знову переводиться на ближній об'єкт.

2. При нерухомій голові на рахунок 1 поворот очей по вертикалі нагору, при рахунку 2-вниз, потім знову нагору. Повторити 10-15 разів.

3. Закрити очі на 10-15 секунд, відкрити і зробити рухи очима вправо і вліво, потім вгору і вниз (5 разів). Вільно, без напруження звернути погляд у далечінь.

Варіант 3 (тривалість 2-3 хвилини).

Вправи виконуються в положенні сидячи відкинувшись на спинку стільця.

1. Дивитись перед собою протягом 2-3 секунд, потім на 3-4 секунди опустити очі вниз. Повторити вправу протягом 30 секунд.

2. Підняти очі вгору, опустити вниз, відвести очі праворуч, потім вліво. Повторити 3-4 рази. Тривалість 6 секунд.

3. Підняти очі вгору, зробити ними кругові рухи проти годинникової стрілки, потім за годинниковою стрілкою. Повторити 3-4 рази.

4. Міцно заплющити очі на 3-5 секунд, відкрити на 3-5 секунд. Повторити 4-5 разів. Тривалість 30-50 секунд.

Закріплення.

Пропонуються нестандартні ситуації.

1. Короткозорий учень сприймає літери, написані на дошці, розпливчастими, нечіткими. Йому доводиться напружувати зір, щоб акомодувати око то на дошку, то на зошит, що шкідливо як для зорової, так і нервової системи. Запропонуйте конструкцію таких окулярів для школярів, щоб уникнути напруги під час читання тексту з дошки.

2. Коли у людини каламутніє кришталик ока (наприклад, при катаракті), його, як правило, видаляють та замінюють пластмасовою лінзою. Така заміна позбавляє очей здатності до акомодації та пацієнту доводиться користуватися окулярами. Нещодавно в Німеччині почали випускати штучний кришталик, який може самофокусуватися. Припустіть, яку конструктивну особливість вигадали для акомодації ока?

3. Герберт Уеллс написав роман "Людина-невидимка". Агресивна невидима особистість хотіла підкорити весь світ. Подумайте, у чому неспроможність цієї ідеї? Коли предмет у середовищі невидимий? Як може бачити око людини-невидимки?

Підсумки уроку. Постановка домашнього завдання.

• § 57, 58 (біологія),
• § 37,38 (фізика), запропонуйте нестандартні завдання з вивченої теми (за бажанням).

За допомогою ока, а не оком
Дивитись на світ уміє розум.
Вільям Блейк

Цілі уроку:

Освітні:

• розкрити будову та значення зорового аналізатора, зорових відчуттів та сприйняття;
• поглибити знання про будову та функції ока як про оптичну систему;
• пояснити, як формується зображення на сітківці,
• дати уявлення про короткозорість і далекозорість, про види корекції зору.

Розвиваючі:

• формувати вміння спостерігати, зіставляти та робити висновки;
• продовжувати розвивати логічне мислення;
• продовжувати формувати уявлення про єдність понять навколишнього світу.

Виховні:

• виховувати дбайливе ставлення до свого здоров'я, розкрити питання гігієни зору;
• продовжувати виробляти відповідальне ставлення до навчання.

Обладнання:

• таблиця "Зоровий аналізатор",
• розбірна модель ока,
• вологий препарат "Око ссавців",
• роздатковий матеріал з ілюстраціями.

Хід уроку

1. Організаційний момент.

2. Актуалізація знань. Повторення теми "Будова ока".

3. Пояснення нового матеріалу:

Оптична система ока.

Сітківка. Формування зображень на сітківці.

Оптичні ілюзії.

Акомодація ока.

Перевага зору двома очима.

Рух очей.

Дефекти зору, їх корекція.

Гігієна зору.

4. Закріплення.

5. Підсумки уроку. Постановка домашнього завдання.

Повторення теми "Будова ока".

Вчитель біології:

Минулого уроку ми вивчили тему "Будова око". Згадаймо матеріал цього уроку. Продовжіть фразу:

1) Зорова зона півкуль великого мозку розташована в …

2) Колір оку надає …

3) Аналізатор складається з …

4) Допоміжними органами ока є …

5) Очне яблуко має … оболонок

6) Випукло – увігнутою лінзою очного яблука є …

Користуючись малюнком, розкажіть про влаштування та призначення складових ока.

Пояснення нового матеріалу.

Вчитель біології:

Око - орган зору тварин та людини. Це прилад, що самоналаштовується. Він дозволяє бачити близькі та віддалені предмети. Кришталик то стискається майже в кульку, то розтягується, тим самим змінюючи фокусну відстань.

Оптичну систему ока складають рогівка, кришталик, склоподібне тіло.

Сітківка (сітчаста оболонка, що покриває очне дно) має товщину 0,15 -0,20 мм і складається з кількох шарів нервових клітин. Перший шар прилягає до чорних пігментних клітин. Він утворений зоровими рецепторами - паличками та колбочками. У сітківці очі людини паличок у сотні разів більше, ніж колб. Палички збуджуються дуже швидко слабким сутінковим світлом, але не можуть сприймати колір. Колбочки збуджуються повільно і яскравим світлом - вони здатні сприймати колір. Палички поступово розподіляються по сітківці. Прямо навпроти зіниці в сітківці знаходиться жовта пляма, до складу якої входять винятково колбочки. При розгляді предмета відбувається переміщення погляду отже зображення потрапляє на жовту пляму.

Від нервових клітин відходять відростки. В одному місці сітківки вони збираються в пучок і утворюють зоровий нерв. Понад мільйон волокон передають у мозок зорову інформацію у формі нервових імпульсів. Це місце, позбавлене рецепторів, називають сліпою плямою. Аналіз кольору, форми, освітленості предмета, що почався в сітківці, його деталей закінчується в зоні кори. Тут збирається вся інформація, вона розшифровується та узагальнюється. В результаті складається уявлення про предмет. "Бачить" мозок, а не око.

Отже, зір – це підкірковий процес. Він залежить від якості інформації, що надходить від очей у кору великих півкуль (потилична область).

Вчитель фізики:

Ми з'ясували, що оптичну систему ока складають рогівка, кришталик та склоподібне тіло. Світло, заломлюючись в оптичній системі, дає на сітківці дійсні, зменшені, зворотні зображення предметів, що розглядаються.

Першим, хто довів, що зображення на сітківці ока є перевернутим, побудувавши хід променів в оптичній системі ока, був Йоганн Кеплер (1571 – 1630). Щоб перевірити цей висновок, французький учений Рене Декарт (1596 - 1650) взяв око бика і, зіскобивши з його задньої стінки непрозорий шар, помістив в отворі, виконаному у віконному віконниці. І відразу на напівпрозорій стінці очного дна він побачив перевернуте зображення картини, що спостерігалася з вікна.

Чому тоді ми бачимо всі предмети такими, як вони є, тобто. неперевернутими?

Справа в тому, що процес зору безперервно коригується мозком, який отримує інформацію не тільки через очі, але й через інші органи почуттів.

1896 року американський психолог Дж. Стреттон поставив на собі експеримент. Він одягнув спеціальні окуляри, завдяки яким на сітківці очі зображення навколишніх предметів виявилися не зворотними, а прямими. І що ж? Світ у свідомості Стреттона перекинувся. Всі предмети він став бачити нагору ногами. Через це сталося неузгодженість у роботі очей з іншими органами почуттів. Вченого з'явилися симптоми морської хвороби. Протягом трьох днів він відчував нудоту. Однак на четверту добу організм став приходити в норму, а на п'ятий день Стреттон став відчувати так само, як і до експерименту. Мозок вченого освоївся з новими умовами роботи, і всі предмети знову став бачити прямими. Але коли він зняв окуляри, все знову перевернулося. Вже за півтори години зір відновився, і він знову став бачити нормально.

Цікаво, що подібний пристрій характерний лише для людського мозку. Коли в одному з експериментів окуляри одягнули мавпи, то вона отримала такий психологічний удар, що, зробивши кілька невірних рухів і впавши, прийшла в стан, що нагадує кому. У неї стали згасати рефлекси, впав кров'яний тиск і дихання стало частим і поверховим. У людини нічого подібного немає. Однак, і людський мозок не завжди здатний впоратися з аналізом зображення, що виходить на сітківці ока. У таких випадках виникають ілюзії зору - предмет, що спостерігається, нам здається не таким, яким він є насправді.

Наші очі пізнавати не вміють природи предметів. А тому не нав'язуй їм помилок розуму. (Лукрецій)

Зорові самообмани

Ми часто говоримо про "обман зору", "обман слуху", але ці вислови неправильні. Обманів почуттів немає. Філософ Кант влучно сказав із цього приводу: "Почуття не обманюють нас, - не тому, що вони завжди правильно судять, а тому, що зовсім не судять".

Що ж тоді обманює нас за так званих "обманів" почуттів? Вочевидь те, що у разі " судить " , тобто. наш власний мозок. Дійсно, більшість обманів зору залежить виключно від того, що ми не тільки бачимо, але й несвідомо міркуємо, причому мимоволі вводимо себе в оману. Це - обман судження, а не почуттів.

Галерея образів, або що ви бачите

Дочка, мати та вусатий батько?

Індіанець, що гордо дивиться на сонце і ескімос у капюшоні, повернутий спиною.

Молодий і літній чоловік

Молода і стара жінка

Чи паралельні лінії?

Чи є чотирикутник квадратом?

Який еліпс більше – нижній чи внутрішній верхній?

Що більше у цій фігурі – висота чи ширина?

Яка пряма є продовженням першої?

Чи помічаєте ви "тремтіння" кола?

Є ще одна особливість зору, про яку не можна сказати. Відомо, що при зміні відстані від лінзи до предмета змінюється відстань до зображення. Яким чином на сітківці зберігається чітке зображення, коли ми переводимо свій погляд з віддаленого предмета на ближчий?

Як вам стало відомо, м'язи, які прикріплені до кришталика, здатні змінювати кривизну поверхонь і тим самим оптичну силу ока. Коли ми дивимося на далекі предмети, ці м'язи перебувають у розслабленому стані і кривизна кришталика виявляється порівняно невеликою. При перекладі погляду на довколишні предмети очні м'язи стискають кришталик, та його кривизна, отже, і оптична сила, збільшуються.

Здатність ока пристосовуватися до бачення, як на близькій, так і на далекій відстані називається акомодацією(Від лат. accomodatio – пристосування).

Завдяки акомодації людині вдається фокусувати зображення різних предметів на тому самому відстані від кришталика - на сітківці ока.

Однак при дуже близькому розташуванні предмета, що розглядається, напруга м'язів, що деформують кришталик, посилюється, і робота ока стає стомлюючою. Оптимальна відстань при читанні та при письмі для нормального ока становить близько 25 см. Цю відстань називають відстанню найкращого зору.

Вчитель біології:

Яку перевагу дає зір двома очима?

1. Збільшується поле зору людини.

2. Саме завдяки наявності двох очей ми можемо розрізняти який предмет знаходиться ближче, який далі від нас.

Справа в тому, що на сітківці правого і лівого ока виходять зображення, що відрізняються один від одного (відповідні погляду на предмети як би праворуч і зліва). Чим ближче предмет, тим помітніша ця відмінність. Воно і створює враження різниці у відстанях. Ця ж здатність ока дозволяє бачити предмет об'ємним, а не плоским. Така здатність одержала назву стереоскопічного зору. Спільна робота обох мозкових півкуль забезпечує розрізнення предметів, їх форми, величини, розташування, переміщення. Ефект об'ємного простору може виникнути у випадках, коли ми розглядаємо плоску картину.

Протягом кількох хвилин розглядайте картинку з відривом 20 - 25 див від очей.

Протягом 30 дивись на відьму на мітлі не відриваючись.

Швидко змісти погляд на малюнок замку і дивися, рахуючи до 10, у проріз воріт. У прорізі ти побачиш білу відьму на сірому фоні.

Коли ви розглядаєте свої очі в дзеркалі, то, напевно, помічаєте, що і великі і ледь помітні рухи обидва ока здійснюють строго одночасно, в тому самому напрямку.

Чи завжди очі так все оглядають? Як ми поводимося у вже знайомій кімнаті? Для чого нам потрібні рухи очей? Вони необхідні для початкового огляду. Оглядаючи ми формуємо цілісний образ, і все це передається на зберігання на згадку. Тому для впізнавання добре відомих предметів рух очей необов'язковий.

Вчитель фізики:

Однією з основних характеристик зору є гострота. Зір людей змінюється із віком, т.к. кришталик втрачає еластичність, здатність змінювати свою кривизну. З'являються далекозорість або короткозорість.

Короткозорість - це недолік зору, при якому паралельні промені після заломлення в оці збираються не на сітківці, а ближче до кришталика. Зображення віддалених предметів тому виявляються на сітківці нечіткими, розпливчастими. Щоб на сітківці вийшло різке зображення, предмет необхідно наблизити до ока.

Відстань найкращого зору для короткозорої людини менше 25 см. тому люди з подібним недоліком ренії змушені читати текст, маючи в своєму розпорядженні його близько до очей. Короткозорість може бути обумовлена ​​такими причинами:

• надлишкової оптичної сили ока;
• подовженням ока вздовж його оптичної осі.

Розвивається вона зазвичай у шкільні роки і пов'язана, як правило, з тривалим читанням або листом, особливо при недостатньому висвітленні та неправильному розташуванні джерел світла.

Далекозорість - це недолік зору, при якому паралельні промені після заломлення в оці сходяться під таким кутом, що фокус виявляється розташованим не на сітківці, а за нею. Зображення віддалених предметів на сітківці знову виявляються нечіткими, розпливчастими.

Вчитель біології:

Для профілактики зорової втоми існує низка комплексів вправ. Пропонуємо вам деякі з них:

Варіант 1 (тривалість 3-5 хвилин).

1. Вихідне становище - сидячи у зручній позі: хребет прямий, очі відкриті, погляд спрямований прямо. Виконувати дуже легко, без напруги.

Погляд направити ліворуч - прямо, праворуч - прямо, вгору - прямо, вниз - прямо, без затримки у відведеному положенні. Повторити 1-10 разів.

2. Погляд зміщувати по діагоналі: вліво – вниз – прямо, вправо – вгору – прямо, вправо – вниз – прямо, вліво – вгору – прямо. І поступово збільшувати затримки у відведеному положенні, дихання довільне, але стежити, щоб не було його затримки. Повторити 1-10 разів.

3. Кругові рухи очей: від 1 до 10 кіл ліворуч і праворуч. Спочатку швидше, потім поступово знижувати темп.

4. Дивитися на кінчик пальця або олівця, що утримується на відстані 30 см від очей, а потім у далечінь. Повторити кілька разів.

5. Дивитися прямо перед собою уважно і нерухомо, намагаючись бачити чіткіше, потім моргнути кілька разів. Стиснути повіки, потім моргнути кілька разів.

6. Зміна фокусної відстані: дивитися на кінчик носа, потім у далечінь. Повторити кілька разів.

7. Масажувати повіки очей, м'яко погладжуючи їх вказівним та середнім пальцем у напрямку від носа до скронь. Або: очі закрити і подушечками долоні, дуже ніжно торкаючись, проводити по верхніх віках від скронь до перенісся і назад, всього 10 разів у середньому темпі.

8. Потерти долоні один про одного і легко, без зусиль, прикрити ними попередньо закриті очі, щоб повністю загородити їх від світла на 1 хв. Уявити занурення в повну темряву. Розплющити очі.

Варіант 2 (тривалість 1-2 хв).

1. За рахунку 1-2 фіксація очей на близькому (відстань 15-20 см) об'єкті, при рахунку 3-7 погляд перекладається на далекий об'єкт. За рахунок 8 погляд знову переводиться на ближній об'єкт.

2. При нерухомій голові на рахунок 1 поворот очей по вертикалі нагору, при рахунку 2-вниз, потім знову нагору. Повторити 10-15 разів.

3. Закрити очі на 10-15 секунд, відкрити і зробити рухи очима вправо і вліво, потім вгору і вниз (5 разів). Вільно, без напруження звернути погляд у далечінь.

Варіант 3 (тривалість 2-3 хвилини).

Вправи виконуються в положенні сидячи відкинувшись на спинку стільця.

1. Дивитись перед собою протягом 2-3 секунд, потім на 3-4 секунди опустити очі вниз. Повторити вправу протягом 30 секунд.

2. Підняти очі вгору, опустити вниз, відвести очі праворуч, потім вліво. Повторити 3-4 рази. Тривалість 6 секунд.

3. Підняти очі вгору, зробити ними кругові рухи проти годинникової стрілки, потім за годинниковою стрілкою. Повторити 3-4 рази.

4. Міцно заплющити очі на 3-5 секунд, відкрити на 3-5 секунд. Повторити 4-5 разів. Тривалість 30-50 секунд.

Закріплення.

Пропонуються нестандартні ситуації.

1. Короткозорий учень сприймає літери, написані на дошці, розпливчастими, нечіткими. Йому доводиться напружувати зір, щоб акомодувати око то на дошку, то на зошит, що шкідливо як для зорової, так і нервової системи. Запропонуйте конструкцію таких окулярів для школярів, щоб уникнути напруги під час читання тексту з дошки.

2. Коли у людини каламутніє кришталик ока (наприклад, при катаракті), його, як правило, видаляють та замінюють пластмасовою лінзою. Така заміна позбавляє очей здатності до акомодації та пацієнту доводиться користуватися окулярами. Нещодавно в Німеччині почали випускати штучний кришталик, який може самофокусуватися. Припустіть, яку конструктивну особливість вигадали для акомодації ока?

3. Герберт Уеллс написав роман "Людина-невидимка". Агресивна невидима особистість хотіла підкорити весь світ. Подумайте, у чому неспроможність цієї ідеї? Коли предмет у середовищі невидимий? Як може бачити око людини-невидимки?

Підсумки уроку. Постановка домашнього завдання.

• § 57, 58 (біологія),
• § 37,38 (фізика), запропонуйте нестандартні завдання з вивченої теми (за бажанням).