Вступ до очей та їх роботи
Зір - це, мабуть, наше найголовніше почуття. Більша частина мозку присвячена зору, ніж слуху, смаку, дотику та запаху разом узятим. У цій статті ми пояснюємо анатомію наших очей і те, як вони дозволяють нам бачити.
Бачення - це неймовірно складний процес, який працює настільки добре, що нам ніколи не потрібно над ним довго думати.
Роботу зорової системи можна резюмувати наступним чином: світло потрапляє в нашу зіницю і фокусується на сітківці ока в задній частині ока. Сітківка перетворює світловий сигнал в електричні імпульси. Потім зоровий нерв несе імпульси до мозку, де обробляються сигнали.
Щоб зрозуміти, як відбувається цей дивовижний подвиг, ми почнемо з огляду анатомії ока.
Нижче наведена 3D-модель ока, яка є повністю інтерактивною.
Дослідіть 3D-модель, використовуючи коврик для миші або сенсорний екран, щоб зрозуміти більше про око.
Анатомія ока
Тканини ока можна розділити на три типи:
- заломлюючі тканини, які фокусують світло
- світлочутливі тканини
- опорні тканини
Ми розглянемо кожен з них по черзі.
Заломлюючи тканини
Заломлюючі тканини фокусують надходить світло на світлочутливі тканини, щоб отримати чітке, чітке зображення. Якщо вони неправильної форми, неправильно вирівняні або пошкоджені, зір може бути розмитим.
Заломлюючі тканини включають:
Зіниця: Це темна пляма в центрі кольорової частини ока, яка, в свою чергу, називається райдужкою. Зіниця розширюється і зменшується у відповідь на світло, діючи подібно до апертури на камері.
У дуже яскравих умовах зіниця звужується або стискається приблизно до 1 міліметра (мм) у діаметрі, щоб захистити чутливу сітківку від пошкодження. Коли темно, зіниця може розширюватися або розширюватися до діаметра до 10 мм. Це розширення дозволяє оку приймати якомога більше світла.
Ірис: Це кольорова частина ока. Райдужка - це м’яз, який контролює розмір зіниці і, отже, кількість світла, що доходить до сітківки.
Кришталик: Коли світло проходить крізь зіницю, воно досягає кришталика, який є прозорою опуклою структурою. Кришталик може змінювати форму, допомагаючи оку точно фокусувати світло на сітківці. З віком лінза стає жорсткішою та менш гнучкою, що ускладнює фокусування.
Циліарний м’яз: це м’язове кільце прикріплене до кришталика і, стискаючись або розслабляючись, змінює форму кришталика. Цей процес називається акомодацією.
Рогівка: Це прозорий куполоподібний шар, який покриває зіницю, райдужку та передню камеру або заповнену рідиною область між рогівкою та райдужкою. Він відповідає за більшу частину фокусуючої сили ока. Однак він має фіксований фокус, тому не може регулювати різну відстань.
Рогівка густо заселена нервовими закінченнями і неймовірно чутлива. Це перший захист ока від сторонніх предметів та травм. Оскільки рогівка повинна залишатися чистою, щоб заломлювати світло, вона не має кровоносних судин.
Дві рідини циркулюють по очах, забезпечуючи структуру та поживні речовини. Ці рідини:
Склоподібна рідина: виявляється в задній частині ока, склоподібна рідина густа і схожа на гель. Він становить більшу частину маси ока.
Водна рідина: вона більш водяниста, ніж склоподібна рідина, і циркулює через передню частину ока.
Світлочутливі тканини: сітківка
Сітківка - це внутрішній шар ока. У ньому розміщено понад 120 мільйонів світлочутливих фоторецепторів, які виявляють світло і перетворюють його в електричні сигнали.
Ці сигнали передаються в мозок для обробки.
Фоторецепторні клітини сітківки містять молекули білка, звані опсинами, чутливі до світла.
Дві первинні фоторецепторні клітини називаються паличками та колбочками. У відповідь на частинки світла палички і колбочки посилають електричні сигнали в мозок.
Шишки: Вони знаходяться в центральній частині сітківки, яка називається макула, і вони особливо щільні в невеликій ямці в центрі макули, відомій як ямка. Шишки необхідні для детального кольорового зору. Існує три типи конусів, які зазвичай називають:
• короткий або синій
• середній або зелений
• довгий або червоний
Шишки використовуються для бачення в звичайних умовах освітлення і дозволяють нам розрізняти кольори.
Стрижні: вони в основному знаходяться по краях сітківки і використовуються для бачення в умовах низького освітлення. Хоча вони не можуть розрізнити кольори, вони надзвичайно чутливі і можуть виявляти найменшу кількість світла.
Зоровий нерв: цей товстий пучок нервових волокон передає сигнали від сітківки в мозок. Загалом існує близько 1 мільйона тонких волокон сітківки, які називаються гангліозними клітинами, які несуть світлову інформацію від сітківки до мозку.
Гангліозні клітини залишають око в точці, яка називається зоровим диском. Оскільки паличок і конусів немає, його також називають сліпою плямою.
Різні підмножини гангліозних клітин реєструють різні типи зорової інформації. Наприклад, деякі гангліозні клітини чутливі до контрасту та руху, інші до форми та деталей. Разом вони несуть всю необхідну інформацію з нашого поля зору.
Мозок дозволяє нам бачити тривимірно, даючи нам сприйняття глибини, порівнюючи сигнали обох очей.
Сигнали, що генеруються на сітківці ока, потрапляють у зорову кору, частину мозку, яка спеціалізується на обробці зорової інформації. Тут імпульси зшиваються для створення образів.
Опорні тканини
Склера: це зазвичай називають білком ока. Волокнистий і забезпечує підтримку очного яблука, допомагаючи йому зберегти форму.
Кон’юнктива: Тонка, прозора оболонка, яка покриває більшу частину очей і внутрішню частину повік. Це допомагає змащувати око і захищати його від мікробів.
Хориоидея: шар сполучної тканини між сітківкою та склерою. Він містить високу концентрацію судин. Він має товщину всього 0,5 мм і містить світлопоглинаючі пігментні клітини, які допомагають зменшити відбиття в сітківці.
Стани очей
Як і у будь-якої частини тіла, проблеми із нашим зором можуть виникати внаслідок хвороб, травм або віку. Нижче наведено лише деякі умови, які можуть вплинути на очі:
Вікова дегенерація жовтої плями: макула повільно руйнується, спричиняючи розмитість зору та, іноді, втрату зору в центрі поля зору.
Амбліопія: це починається в дитинстві, і його часто називають ледачим оком. Одне око не розвивається належним чином, оскільки інше, сильніше око домінує.
Анізокорія: Це відбувається, коли зіниці мають неоднаковий розмір. Це може бути нешкідливий стан або симптом серйознішої медичної проблеми.
Астигматизм: рогівка або кришталик неправильно вигнуті, так що світло неправильно фокусується на сітківці.
Катаракта: помутніння кришталика викликає катаракту. Вони призводять до затуманення зору і, якщо не лікувати, сліпоти.
Дальтонізм: Це відбувається, коли клітини конуса відсутні або працюють некоректно. Комусь, хто є дальтоніком, важко розрізнити певні кольори.
Кон’юнктивіт або рожеве око: Це поширена інфекція кон’юнктиви, яка покриває передню частину очного яблука.
Відокремлена сітківка: стан, коли сітківка ослабла. Це вимагає термінового лікування.
Диплопія або подвійне зір: це може бути спричинено декількома серйозними станами, які повинні бути перевірені лікарем якомога швидше.
Поплавці: це цяточки, які дрейфують по полю зору людини. Вони є нормальними, але також можуть бути ознакою чогось більш серйозного, наприклад, відшарування сітківки.
Глаукома: тиск накопичується всередині ока і з часом може пошкодити зоровий нерв. Зрештою це може призвести до втрати зору.
Короткозорість: Це інакше називають короткозорістю. При короткозорості важко побачити речі, які знаходяться далеко.
Неврит зорового нерва: зоровий нерв запалюється, часто через надмірно активну імунну систему.
Косоокість: очі спрямовані в різні боки; це особливо часто серед дітей.
Коротко
Очі та наша зорова система наполегливо працюють кожну секунду, коли ми прокидаємось, плетучи безшовну візуальну реальність із запаморочливого масиву імпульсів на основі світла.
Ми сприймаємо бачення як належне, але наші очі - це один із найдивовижніших подвигів еволюційної інженерії.
