§ 38. Зорова сенсорна система. Око

Сенсорним стимулом для рецепторів зорового аналізатора є світло — електромагнітне випромінювання з довжиною хвиль від 400 до 700 нм. Це лише 1/70 частина всього діапазону електромагнітних випромінювань, але його сприйняття забезпечує нас майже 90 % усієї сенсорної інформації про навколишній світ.

Ми сприймаємо випромінювання Сонця й інших джерел світла, можемо бачити й предмети, які нас оточують, завдяки тому, що вони відбивають світло. Проте ми сприймаємо цей сенсорний стимул лише в разі, коли промені світла досягають фоторецепторів (зорових рецепторів), що розташовані в органі зору — оці. Які особливості будови ока дають йому змогу спрямовувати світлові промені до фоторецепторів, у який спосіб це відбувається?

Будова ока (мал. 38.1). Очі мають округлу форму, їхній діаметр становить близько 23 мм. Вони розташовані в очних ямках черепа. До очної ямки прикріплені три пари м’язів, які керують рухами ока.

Око вкрите трьома оболонками. Щільну зовнішню оболонку білого кольору називають склерою. Склера непрозора, але в передній частині ока вона переходить у тонку прозору рогівку. Під склерою міститься судинна оболонка, де розгалужуються кровоносні судини. Попереду, під рогівкою, судинна оболонка переходить у райдужну оболонку, клітини якої містять пігмент меланін. Його концентрація визначає колір очей: від сіро-блакитного до темно-карого.

У центрі райдужної оболонки розташована зіниця — круглий отвір, крізь який світло потрапляє всередину ока.

На внутрішній поверхні райдужної оболонки розміщені м’язи — радіальний та коловий, скорочення яких регулюють розмір зіниці. Зовнішній край райдужної оболонки переходить у війкове тіло, що складається зі сполучної тканини, судин, м’язів, зв’язок. За допомогою зв’язок війкове тіло з’єднується

з капсулою кришталика. Кришталик — еластичне прозоре тіло, що має форму двоопуклої лінзи.

Основний об’єм очного яблука займає округле прозоре утворення — склисте тіло. Воно надає очному яблуку кулеподібної форми. Порожнини між рогівкою, кришталиком і склистим тілом заповнені водянистою вологою, яку продукує війкове тіло. Завдяки цій рідині забезпечується метаболізм у кришталику, рогівці та склистому тілі, що не мають власних судин. Внутрішня поверхня очного яблука вистелена сітківкою, у якій містяться фоторецептори.

Допоміжні органи ока виконують захисні функції. Завдяки бровам піт з чола не потрапляє в очі. Повіки й вії оберігають їх від механічних ушкоджень. У верхньому зовнішньому кутку очних ямок розміщуються слізні залози, які виробляють слізну рідину. Слізна рідина захищає око від мікроорганізмів і запобігає його висиханню.

Оптична система ока (мал. 38.2). Зоровий образ предмета формується за умови, якщо промені від кожної точки його поверхні, потрапляючи на сітківку, створюють на ній чітке його зображення.

Аби це забезпечити, працюють майже всі структури ока. Очні м’язи повертають око, наводячи його на предмет. Скорочення радіального і кругового м’язів райдужної оболонки, звужуючи або розширюючи зіницю, регулюють світловий потік, який надходить в око. Цим рефлексом райдужна оболонка відповідає на зміни освітленості середовища. Судинна оболонка, яка містить темний пігмент, поглинає надлишкове світло, що потрапляє в око.

Проте власне оптичну систему ока складають його прозорі середовища — рогівка, водяниста волога, кришталик, склисте тіло. Оптична система ока подібна до двоопуклої збиральної лінзи, оптична вісь якої перетинає задню стінку сітківки. Зображення, що утворюється на задній стінці сітківки внаслідок заломлення променів в оптичній системі ока, є зменшеним і переверненим. Зоровий аналізатор обробляє інформацію, отриману від фоторецепторів, і перетворює зображення на таке, що відповідає реальній орієнтації предметів.

Пригадаймо: зображення предмета, який розміщується на великій відстані від лінзи, виходить чітким на екрані, що розташований у її фокальній

площині. Якщо відстань між предметом і лінзою зменшується, зображення на екрані стає розмитим.

Сітківка ока — це екран, який має розміщуватися у фокальній площині лінзи, тобто оптичній системі ока. Тоді промені від предметів фокусуватимуться на ньому, і зображення буде чітким. Проте відстань між предметами й оком змінюється повсякчасно, а отже, їх зображення мали б втрачати чіткість. Але цього не відбувається — обличчя перехожого на відстані й 10 м, і 1 м за чіткістю сприйняття не відрізняються. Чому?

Кришталик здатний збільшувати або зменшувати радіус кривизни. Опуклішим кришталик стає внаслідок скорочення війкового м’яза, який стягує його капсулу. Коли м’яз розслаблюється, кришталик сплощується. Змінюючи оптичну силу, кришталик налаштовується на ближнє або дальнє бачення. Цю його здатність називають акомодацією. Акомодація відбувається безумовно-рефлекторно.

Коли око спрямоване на віддалені предмети, війковий м’яз розслаблений і акомодація є найменшою. За такого стану кришталика оптичний центр оптичної системи ока розміщується на відстані близько 5 мм від рогівки, оптична сила цієї системи дорівнює 58,5 діоптрій, а її фокусна відстань — 17 мм. Це означає, що фокус «живої лінзи» розміщується на сітківці. Промені, що надходять до ока від віддалених предметів, можна вважати паралельними.

Тому, заломлюючись, вони фокусуються на сітківці.

Якщо відстань між предметом і оком стає меншою за 5—12 м, розходження променів відносно оптичної осі збільшується. Аби сфокусувати їх на сітківці, необхідно збільшити оптичну силу ока. Це й відбувається завдяки акомодації кришталика. Він здатний підвищувати оптичну силу ока більш ніж до 70 діоптрій (у молодої людини).

Проте можливості кришталика не безмежні — наблизьте до ока палець на відстань 3—5 см, і ви відчуєте, як його образ «розмивається». Найменшу відстань, за якої на сітківці формується чітке зображення предмета, називають найближчою точкою чіткого бачення. Для підлітків вона становить 7-10 см.

Центральний відділ зорового аналізатора (мал. 38.3). Сигнали від нейронів сітківки лівого й правого ока надходять до центрального аналізатора по волокнах зорових нервів. Перед тим як увійти в мозок, частина цих волокон перехрещується. Після перехрещення зорові нерви спрямовуються до ядер таламуса і стовбура головного мозку. У їхніх нейронах відбувається наступний етап переробки зорової інформації. Від таламуса нервові імпульси потрапляють далі — у зорову зону кори, яка розташована в потиличній ділянці головного мозку.

У зоровій зоні кори завершується аналіз та відбувається процес розпізнавання зорового стимулу — створення його образу. У цьому беруть участь також асоціативні зони кори головного мозку. За ушкодження асоціативних зон, пов’язаних із зоровою зоною кори, порушується зорове розпізнавання предмета.

1. Знайдіть у тексті характеристику сенсорного стимулу, що спричиняє зорові відчуття. З'ясуйте, чи є в людини аналізатори, які сприймають електромагнітні хвилі поза діапазоном видимого світла.

2. Запропонуйте товаришеві показати на мал. 38.1 основні складові ока та назвати їхні функції. Поясніть, як змінюється зображення предмета на сітківці під час зміни оптичної сили ока з 65 до 58 діоптрій. Нехай товариш перевірить вас.

1. На який фізичний подразник реагує зорова сенсорна система?

2. Опишіть будову ока — рецепторного відділу зорового аналізатора.

3. Від чого залежить колір очей? Чи змінюватиметься він протягом життя?

4. Які функції виконує кришталик? 5. Де розташований центральний орган зорового аналізатора? 6*. Чому за надмірного наближення предмета до ока його зображення розмивається? 7*. Спрогнозуйте труднощі, які можуть виникнути у формуванні зорового образу після операції із заміни кришталика, враховуючи, що штучний кришталик не здатний змінювати свою кривизну.

Це матеріал з підручника Біологія 8 клас Базанова