КАК УСТРОЕНО ЗРЕНИЕ ЧЕЛОВЕКА И АНАТОМИЯ ГЛАЗ

Строение, функции оптической системы

Глаза – один из важнейших органов чувств человека. Благодаря зрению мы получаем до 90% информации о внешнем мире. Органы зрения имеют сложное строение, а зрительный анализатор не ограничивается глазами – для того, чтобы человек видел, необходима слаженная работа всех составляющих нашей оптической системы.

Анатомия глаза человека

Как устроен глаз? Анатомически глазные яблоки расположены в глазницах – костных впадинах, которые защищают их от травм и внешних воздействий. В глазницах также находятся вспомогательные органы зрительной системы: слезная железа, мышцы, нервы, артерии и т.д. Все они служат для нормального функционирования глаз. Например, с помощью век, слезных протоков и конъюнктивы их поверхность регулярно увлажняется и очищается от загрязнений.

Глазное яблоко имеет три оболочки, выполняющие определенные функции:

Как работает глаз? В процессе зрения участвуют не только глаза. Оптическая система глаза человека имеет сложное строение. Органы зрения включают в себя три отдела:

Основные функции глаза

Что такое глаза? Это парный сенсорный орган, воспринимающий свет. Работа глаза заключается в обеспечении пяти основных функций: центрального, периферического, цветового, бинокулярного зрения и светоощущения.

Центральное

Центральное зрение – это способность глаза различать мелкие детали и предметы при взгляде прямо перед собой. Оно обладает наибольшей четкостью и определяется двумя показателями – остротой и цветоощущением.

Периферическое

С помощью периферического, или бокового зрения, человек способен ориентироваться в пространстве. Оно определяется полем зрения – областью видимости при фиксированном взгляде.

Цветовое

Цветовое зрение позволяет нам воспринимать и различать световые лучи с различной длиной волны. Волны бывают длинными (красный и оранжевый цвета), средними (желтый, зеленый), короткими (синий, фиолетовый). Цветоощущение, как и остроту зрения, обеспечивают особые нейроны сетчатки – колбочки.

Бинокулярное

– это зрение одновременно двумя глазами. Картинки, получаемые от двух глаз, соединяются мозгом в единое объёмное изображение. При такой совместной работе зрение становится стереоскопическим, то есть человек способен воспринимать не только форму и размеры предметов, но и глубину, расстояние до них. Стереоскопическое зрение полностью развивается к 7-15 годам жизни. Нарушение данной функции глаза наблюдается при любом виде косоглазия.

Для нормального развития бинокулярного зрения необходимо:

Светоощущение

Это способность зрения к восприятию света. Адаптация – процесс приспособления глаза к различному уровню освещения. Существует два вида адаптации:

Внешнее строение глаза

Это часть глаза, представляющая собой подвижные кожно-мышечные складки, которые спереди покрывают глазное яблоко. Состоят из пяти слоев: кожа, рыхлая подкожная клетчатка, круговая мышца глаза, хрящ, конъюнктива. При смыкании и размыкании мышечных складок происходит моргание, необходимое для защиты, очищения и увлажнения роговицы.

Слезный мешок и канал

Слезный аппарат состоит из слезной железы и слезных путей (слезных точек, канальцев, слезного мешка и канала). Слезная железа расположена в наружном верхнем углу глазницы, она продуцирует слезную жидкость, омывающую переднюю часть глазного яблока.

Слеза выполняет важнейшие функции: бактерицидную, питательную и увлажняющую.

Глазное яблоко

Оно имеет неправильную шаровидную форму, средний размер – 24 мм. Располагается в глазнице, состоит из трех оболочек: внутренней, средней и наружной.

Зрачок

– это отверстие в радужной оболочке, через которое во внутренние структуры глаза проникают световые лучи. Он поглощает до 100% световых лучей, которые впитываются внутренними оболочками. Поэтому у здоровых людей зрачок абсолютно черный. При ярком освещении зрачок сужается, слепящие световые лучи отсекаются, благодаря чему полученное изображение становится более четким. При недостаточном освещении зрачок расширяется, впуская больше света. Регуляция его диаметра происходит бессознательно, в зависимости от уровня освещения.

Роговица

– это передняя, наиболее выпуклая часть наружной оболочки. Прозрачна, не содержит сосудов, но имеет множество нервных окончаний. Главная функция – преломление света.

Склера

Склера, или белок глаза – это внешняя непрозрачная оболочка, состоящая из коллагеновых волокон. Выполняет формообразующие и защитные функции, создает тургор глазного яблока. Через лимб переходит в роговицу.

Хотите избавиться от плохого зрения навсегда?

и операторы горячей линии перезвонят Вам в ближайшее время! по поводу лазерной коррекции и ответят на все вопросы.

Внутреннее строение глаза

Внутренняя часть глаза состоит из пяти основных структур.

Стекловидное тело

Это прозрачное, гелеобразное вещество, заполняющее около 65% содержимого глаза. Находится за хрусталиком. На 98% состоит из воды, на 2% — из солей и белка, не содержит нервов и кровеносных сосудов. Выполняет несколько важных функций: обеспечивает опору глазному яблоку, а также беспрепятственное прохождение света к сетчатке. Помимо этого, пассивно участвует в акте аккомодации и защищает другие оболочки глаза от перемещения.

Хрусталик

Это двояковыпуклая прозрачная линза. Находится между радужной оболочкой и стекловидным телом. Основная функция – активное участие в акте аккомодации и преломление света.

Радужка

Это диафрагма, имеющая в центре отверстие – зрачок. Цвет и рисунок , как и отпечатки пальцев, индивидуален для каждого человека. Оттенок зависит от количества пигмента и может меняться после рождения. Радужка содержит множество нервных окончаний. Выполняет функции фильтрации и оттока внутриглазной жидкости. Область между роговицей и радужной оболочкой называется передней камерой глаза.

Сетчатая оболочка

– это высокодифференцированная нервная ткань, составляющая периферический отдел зрительной системы. Содержит палочки и колбочки – нейроны, ответственные за периферическое и центральное зрение соответственно. На сетчатой оболочке нет чувствительных нервных окончаний, соответственно ее патологии развиваются безболезненно.

Зрительный нерв

Диск зрительного нерва расположен на внутренней поверхности глазного яблока (глазном дне). Проходя через область турецкого седла, он пересекается с нервом второго глаза и образует хиазму – перекрёст зрительных нервов. Затем зрительные тракты ведут к подкорковым зрительным центрам и затылочным долям головного мозга. Функции зрительного нерва – светопроводящая и световоспринимающая.

От чего портится зрение

Зрение может ухудшаться как из-за наследственных факторов, так и из-за внешнего негативного воздействия. Перечислим главные причины появления зрительных нарушений:

Что делать, если заметили ухудшение?

При малейшем снижении зрения следует незамедлительно обратиться к офтальмологу. Поводом для посещения специалиста являются следующие симптомы:

Данные признаки могут сигнализировать о развитии серьезных офтальмологических заболеваний. Отсутствие лечения может привести к серьезным осложнениям и значительному ухудшению зрения.

Врач назначит необходимую оптическую ( или ) или , а также подберет подходящее лечение. Помимо специальных медицинских препаратов назначаются меры профилактики, которые способны ощутимо улучшить состояние пациента:

Полезное видео

и операторы горячей линии перезвонят Вам в ближайшее время! и, если Вы готовы, запишут Вас на диагностику и операцию.

Верните отличное зрение по цене годового запаса линз!

В наших клиниках-партнерах цены на коррекцию зрения при близорукости начинаются всего от 11 500 рублей за оба глаза, в зависимости от клиники и города. Цена фиксирована и не зависит от степени миопии. Восстановление даже самого плохого зрения стало по-настоящему доступным!

Города — партнеры программы

клиника «Зрение 2100»

от 16500 р.

За оба глаза (по акции)

клиника «Зрение Нева»

открытие в 2023 г.

Казань

4 клиники на выбор

Самара

2 клиники на выбор

Тольятти

Подбор и ношение контактных линз при близорукости. Особенности коррекции близорукости, сопряженной с астигматизмом или пресбиопией.

На начальных стадиях заболевание практически не заметно, поэтому люди принимают его за усталость глаз, так как зрение становится слегка размытым и нечетким. Если болезнь запустить, она может принести неприятные последствия. Рассказываем о том, как распознать и вылечить астигматизм.

Это самый распространенный метод лазерной коррекции в мире. Ежегодно проводится более миллиона операций.
LASIK — это аббревиатура полного названия операции «Laser Assisted In Situ Keratomileusis», или лазерный кератомилез. Все, что нужно знать: отзывы, противопоказания, ощущения после операции, цена и ответы на частые вопросы.

Почти все люди в той или иной мере страдают сухостью глаз, так как и работа, и отдых современного человека тесно связаны с нагрузкой на глаза — большинство людей очень много времени проводят за монитором: это и работа за компьютером, и просмотр телевизора, и серфинг в соцсетях через смартфоны.

Фоторефракционная кератэктомия (ФРК) — один из ранних методов лазерной коррекции зрения, который пришел на смену радиальной кератотомии (насечки на роговице). Метод хорошо изучен и в настоящее время используется в случаях, когда более современные методы лазерной коррекции противопоказаны пациенту.

У этого термина существуют и другие значения, см. Глаз (значения).

Правый глаз человека

Основная статья: Глаз

Фотография глазного дна

Глаз человека — парный сенсорный орган зрительной системы, обладающий способностью воспринимать электромагнитное излучение в световом диапазоне длин волн и обеспечивающий функцию зрения. Глаза расположены в передней части головы и вместе с веками, ресницами и бровями, являются важной частью лица. Область лица вокруг глаз активно участвует в мимике.
Максимальный оптимум дневной чувствительности человеческого глаза приходится на максимум непрерывного спектра солнечного излучения, расположенный в «зелёной» области 550 (556) нм. При переходе от дневного освещения к сумеречному происходит перемещение максимума световой чувствительности по направлению к коротковолновой части спектра, и предметы красного цвета (например, мак) кажутся чёрными, синего (василёк) — очень светлыми (феномен Пуркинье).

Строение глаза человека

Схема человеческога глаза

Глаз, или орган зрения, состоит из глазного яблока, зрительного нерва. Отдельно существуют вспомогательные органы (веки, слёзный аппарат, мышцы глазного яблока).

Он легко вращается вокруг разных осей: вертикальной (вверх-вниз), горизонтальной (влево-вправо) и так называемой оптической оси. Вокруг глаза расположены три пары мышц, ответственных за перемещение глазного яблока (и обладающих активной подвижностью): 4 прямые (верхняя, нижняя, внутренняя и наружная) и 2 косые (верхняя и нижняя). Этими мышцами управляют сигналы, которые нервы глаза получают из мозга. В глазу находятся, пожалуй, самые быстродействующие двигательные мышцы в организме человека. Так, при рассматривании (сосредоточенной фокусировке) иллюстрации глаз совершает за сотую долю секунды огромное количество микродвижений. Если взгляд задержан (сфокусирован) на одной точке, глаз при этом непрерывно совершает небольшие, но очень быстрые движения-колебания. Их количество доходит до 123 в секунду.

Глазное яблоко отделено от остальной части глазницы плотным фиброзным слоем — теноновой капсулой (фасцией), позади которой находится жировая клетчатка. Под жировой клетчаткой скрыт капиллярный слой.

Конъюнктива — соединительная (слизистая) оболочка глаза в виде тонкой прозрачной плёнки покрывает заднюю поверхность век и переднюю часть глазного яблока поверх склеры до роговицы (образует при открытых веках — глазную щель). Обладая богатым сосудисто-нервным аппаратом, конъюнктива реагирует на любые раздражения (конъюнктивальный рефлекс).

Собственно глаз, или глазное яблоко (лат. ), — парное образование неправильной шарообразной формы, расположенное в каждой из глазных впадин (орбит) черепа человека и других животных.

Внешнее строение человеческого глаза

Для осмотра доступен только передний, меньший, наиболее выпуклый отдел глазного яблока — роговица, и окружающая его часть (склера); остальная, большая, часть залегает в глубине глазницы.

Глаз имеет не совсем правильную шарообразную (почти сферическую) форму, диаметром примерно 24 мм. Длина его сагиттальной оси в среднем равна 24 мм, горизонтальной — 23,6 мм, вертикальной — 23,3 мм. Объём у взрослого человека в среднем равен 7,448 см³. Масса глазного яблока 7—8 г.

Размер глазного яблока в среднем одинаков у всех людей, различаясь лишь в долях миллиметров.

В глазном яблоке различают два полюса: передний и задний. Передний полюс соответствует наиболее выпуклой центральной части передней поверхности роговицы, а задний полюс располагается в центре заднего сегмента глазного яблока, несколько снаружи от места выхода зрительного нерва.

Линия, соединяющая оба полюса глазного яблока, называется наружной осью глазного яблока. Расстояние между передним и задним полюсами глазного яблока является его наибольшим размером и равно примерно 24 мм.

Другой осью в глазном яблоке является внутренняя ось — она соединяет точку внутренней поверхности роговицы, соответствующую её переднему полюсу, с точкой на сетчатке, соответствующей заднему полюсу глазного яблока, её размер в среднем составляет 21,5 мм.

При наличии более длинной внутренней оси лучи света после преломления в глазном яблоке собираются в фокусе впереди сетчатки. При этом хорошее зрение предметов возможно только на близком расстоянии — близорукость, миопия.

Если внутренняя ось глазного яблока относительно короткая, то лучи света после преломления собираются в фокусе позади сетчатки. В этом случае видение вдаль лучше, чем вблизи, — дальнозоркость, гиперметропия.

Наибольший поперечный размер глазного яблока у человека в среднем равен 23,6 мм, а вертикальный — 23,3 мм. Преломляющая сила оптической системы глаза при покое аккомодации (зависит от радиуса кривизны преломляющих поверхностей (роговица, хрусталик — передняя и задняя поверхности обоих, — всего 4) и от отстояния их друг от друга) составляет в среднем 59,92 D. Для рефракции глаза имеет значение длина оси глаза, то есть расстояние от роговицы до жёлтого пятна; оно составляет в среднем 25,3 мм (Б. В. Петровский). Поэтому Рефракция глаза зависит от соотношения между преломляющей силой и длиной оси, что определяет положение главного фокуса по отношению к сетчатке и характеризует оптическую установку глаза. Различают три основные рефракции глаза: «нормальную» рефракцию (фокус на сетчатке), дальнозоркость (за сетчаткой) и близорукость (фокус спереди сетчатки).

Выделяют также зрительную ось глазного яблока, которая простирается от его переднего полюса до центральной ямки сетчатки.

Линия, соединяющая точки наибольшей окружности глазного яблока во фронтальной плоскости, называется экватором. Он находится на 10—12 мм позади края роговицы. Линии, проведённые перпендикулярно экватору и соединяющие на поверхности яблока оба его полюса, носят название меридианов. Вертикальный и горизонтальный меридианы делят глазное яблоко на отдельные квадранты.

Внутреннее строение глазного яблока

1. Стекловидное тело 2. Зубчатый край 3. Ресничная (аккомодационная) мышца 4. Ресничный (цилиарный) поясок 5. Шлеммов канал 6. Зрачок 7. Передняя камера 8. Роговица 9. Радужная оболочка 10. Кора хрусталика 11. Ядро хрусталика 12. Цилиарный отросток 13. Конъюнктива 14. Нижняя косая мышца 15. Нижняя прямая мышца 16. Медиальная прямая мышца 17. Артерии и вены сетчатки 18. Слепое пятно 19. Твердая мозговая оболочка 20. Центральная артерия сетчатки 21. Центральная вена сетчатки 22. Зрительный нерв 23. Вортикозная вена 24. Влагалище глазного яблока 25. Жёлтое пятно 26. Центральная ямка 27. Склера 28. Сосудистая оболочка глаза 29. Верхняя прямая мышца 30. Сетчатка

Глазное яблоко состоит из оболочек, которые окружают внутреннее ядро глаза, представляющее его прозрачное содержимое — стекловидное тело, хрусталик, водянистая влага в передней и задней камерах.

Ядро глазного яблока окружают три оболочки: наружная, средняя и внутренняя.

С функциональной точки зрения оболочки глаза и её производные подразделяют на три аппарата: рефракционный (светопреломляющий) и аккомодационный (приспособительный), формирующие оптическую систему глаза, и сенсорный (рецепторный) аппарат.

Аккомодационный аппарат глаза обеспечивает фокусировку изображения на сетчатке, а также приспособление глаза к интенсивности освещения. Он включает в себя радужку с отверстием в центре — зрачком — и ресничное тело с ресничным пояском хрусталика.

Фокусировка изображения обеспечивается за счёт изменения кривизны хрусталика, которая регулируется цилиарной мышцей. При увеличении кривизны хрусталик становится более выпуклым и сильнее преломляет свет, настраиваясь на видение близко расположенных объектов. При расслаблении мышцы хрусталик становится более плоским, и глаз приспосабливается для видения удалённых предметов.

Зрачок представляет собой отверстие переменного размера в радужке. Он выполняет роль диафрагмы глаза, регулируя количество света, падающего на сетчатку. При ярком свете кольцевые мышцы радужки сокращаются, а радиальные расслабляются, при этом зрачок сужается, и количество света, попадающего на сетчатку, уменьшается, это предохраняет её от повреждения. При слабом свете наоборот сокращаются радиальные мышцы, и зрачок расширяется, пропуская в глаз больше света.

Рецепторный аппарат глаза представлен зрительной частью сетчатки, содержащей фоторецепторные клетки (высокодифференцированные нервные элементы), а также тела и аксоны нейронов (проводящие нервное раздражение клетки и нервные волокна), расположенных поверх сетчатки и соединяющиеся в слепом пятне в зрительный нерв.

Сетчатка также имеет слоистое строение. Устройство сетчатой оболочки чрезвычайно сложное. Микроскопически в ней выделяют 10 слоёв. Самый наружный слой является свето-(цвето-)воспринимающим, он обращён к сосудистой оболочке (внутрь) и состоит из нейроэпителиальных клеток — палочек и колбочек, воспринимающих свет и цвета (у человека световоспринимающая поверхность сетчатки очень мала — 0,4-0,05 мм², следующие слои образованы проводящими нервное раздражение клетками и нервными волокнами).

Свет входит в глаз через роговицу, проходит последовательно сквозь жидкость передней и задней камеры, хрусталик и стекловидное тело, пройдя через всю толщу сетчатки, попадает на отростки светочувствительных клеток — палочек и колбочек. В них протекают фотохимические процессы, обеспечивающие цветовое зрение (подробнее см. Цвет и Цветоощущение). Сетчатка позвоночных анатомически «вывернута наизнанку», поэтому фоторецепторы расположены в задней части глазного яблока (конфигурацией «задом наперёд»). Чтобы достичь их, свету необходимо пройти через несколько слоёв клеток.

Областью наиболее чувствительного (центрального) зрения в сетчатке является жёлтое пятно с центральной ямкой, содержащей только колбочки (здесь толщина сетчатки до 0,08—0,05 мм). В области жёлтого пятна сосредоточена также основная часть рецепторов, ответственных за цветовое зрение (цветоощущение). Световая информация, которая попадает на жёлтое пятно, передаётся в мозг наиболее полно. Место на сетчатке, где нет ни палочек, ни колбочек, называется слепым пятном; оттуда зрительный нерв выходит на другую сторону сетчатки и далее в мозг.

Извлечение осколков из глаза с помощью электромагнита. 1915

Изучением заболеваний глаз занимается наука офтальмология.

Существует множество заболеваний, при которых происходит поражение органа зрения. При некоторых из них патология возникает первично в самом глазу, при других заболеваниях вовлечение в процесс органа зрения происходит как осложнение уже существующих заболеваний.

К первым относят врождённые аномалии органа зрения, опухоли, повреждения органа зрения, а также инфекционные и неинфекционные заболевания глаз у детей и взрослых.

Также поражение глаз происходит при таких общих заболеваниях как сахарный диабет, базедова болезнь, гипертоническая болезнь и других.

Инфекционные болезни глаз: трахома, туберкулёз, сифилис и др.

Паразитарные болезни глаз: демодекоз глаз, онхоцеркоз, офтальмомиаз (см. Миазы), телязиоз, цистицеркоз и др.

Некоторые из первичных заболевания глаз:

Строение и функции зрительного органа

Глаз – это удивительный орган, который позволяет нам воспринимать и интерпретировать визуальную информацию. Его сложные анатомические особенности и функции обеспечивают способность человека видеть и наслаждаться окружающим миром. В этой статье глазной клиники World Vision Clinic мы расскажем о строении глаза и значении, а также поделимся интересными фактами о зрении, о которых вы точно не слышали.

Несмотря на то, что глаз обладает сложным строением, его анатомические исследования проводились с незапамятных веков. Так во времена Древнего Египта (около 2500 г. до н.э.) в египетских папирусах уже содержалось описание глазных болезней и их методов лечения. В Древней Греции (V век до н.э.) первым, кто проводил анатомические исследования глаза и описал его структуру и связь с мозгом, считается греческий философ Алкмеон из Кротона.

Само глазное яблоко располагается в глазнице – полости в черепе, которая надежно защищает глаз и его придатки. Рассмотрим строение зрительного органа поподробнее.

Роговица – прозрачная оболочка, покрывающая переднюю часть глаза. Она имеет большую преломляющую силу и помогает фокусировать свет на сетчатке.

Радужка – окрашенная часть глаза, которая контролирует размер зрачка и регулирует количество света, попадающего в глаз.

Зрачок – черное круглое отверстие в центре радужки. Он регулирует количество света, попадающего в глаз.

Хрусталик – прозрачная линза, которая может менять свою форму и помогает фокусировать свет на сетчатке.

Сетчатка – внутренний слой глаза, содержащий фоторецепторные клетки – стержни и колбочки. Они преобразуют свет в нервные импульсы, которые передаются по зрительному нерву в мозг для обработки.

Передняя камера глаза – пространство между задней поверхностью роговицы и передней поверхностью радужки. В ней находится внутриглазная жидкость, которая поддерживает форму глаза, обеспечивает питание и защиту передней части глаза, а также помогает в поддержании оптической прозрачности роговицы

Склера – белая, прочная и волокнистая оболочка, которая окружает большую часть глазного яблока. Склера служит защитной оболочкой для внутренних структур глаза, обеспечивает определенную форму и прочность глаза, а также является точкой прикрепления для мышц, контролирующих его движение.

Стекловидное тело – прозрачная, желатиновая субстанция, заполняющая заднюю часть глазного яблока между хрусталиком и сетчаткой. Стекловидное тело поддерживает форму глаза, помогает фокусировать свет на сетчатке, а также защищает ее от повреждений.

Сосудистая оболочка – это оболочка, состоящая из сосудов, которая окружает заднюю часть глазного яблока и обеспечивает питание и кровоснабжение внутренних структур глаза, включая сетчатку и хрусталик.

Зрительный нерв –  нерв, который передает нервные импульсы от сетчатки глаза в мозг для обработки и интерпретации визуальной информации. Он позволяет нам видеть и воспринимать окружающий мир.

Диск зрительного нерва – место, где зрительный нерв выходит из сетчатки глаза. Он также называется . Диск зрительного нерва не содержит фоторецепторных клеток и, следовательно, не способен воспринимать свет. Он является местом, где нервные волокна собираются и выходят из глаза, образуя зрительный нерв.

Ресничное тело – это часть сосудистой оболочки глаза, которая обеспечивает процесс аккомодации и служит опорой для хрусталика.

Веки защищают глаз от внешних воздействий и помогают распределить слезную жидкость по его поверхности.

Конъюнктива – тонкая прозрачная оболочка, покрывающая переднюю часть глаза и внутреннюю поверхность век. Она защищает глаз от инфекций и помогает смазывать его поверхность.

Слезные железы вырабатывают слезную жидкость, которая смазывает и защищает поверхность глаза.

Слезные точки, канальцы, слезный мешок и носослезный проток образуют систему для отвода слезной жидкости с поверхности глаза.

Анатомические исследования глаза продолжаются и в настоящее время, внося важный вклад в понимание его структуры и функций, а также помогают разрабатывать новые методы лечения глазных заболеваний и улучшать качество зрения у людей.

Функции зрения

Интересные факты о глазах и зрении

Эти факты показывают, что глаза – удивительные органы, способные выполнять сложные функции и создавать уникальные особенности у каждого человека.

Материал составлен под редакцией ведущего лазерного хирурга клиники World Vision Романенков Олег Геннадьевич.

Оптическая иллюзия: соломинка кажется сломанной

Психологическая иллюзия «уткозаяц»

«Иллюзия решётки». В местах пересечения линий видны появляющиеся и исчезающие чёрные точки

Зрение человека (зрительное восприятие) — способность человека воспринимать информацию путём преобразования электромагнитного излучения светового диапазона, осуществляемая зрительной системой.

Обработка светового сигнала начинается на сетчатке глаза, затем происходит возбуждение фоторецепторов, передача и преобразование зрительной информации в нейронных слоях с формированием в затылочной доле коры больших полушарий зрительного образа.

Нистагм — важный элемент зрения

Из-за большого числа этапов процесса зрительного восприятия его отдельные характеристики рассматриваются с точки зрения разных наук — оптики (в том числе биофизики), психологии, физиологии, химии (биохимии). На каждом этапе восприятия возникают искажения, ошибки, сбои, но мозг человека обрабатывает полученную информацию и вносит необходимые коррективы. Эти процессы носят неосознаваемый характер и реализуются в многоуровневой автономной корректировке искажений. Так устраняются сферическая и хроматическая аберрации, эффекты слепого пятна, проводится цветокоррекция, формируется стереоскопическое изображение и т. д. В тех случаях, когда подсознательная обработка информации недостаточна, или же избыточна, возникают оптические иллюзии.

Оптическая система глаза

Многокомпонентная оптическая система каждого глаза создаёт на сетчатке каждого глаза перевёрнутую на 180° проекцию видимого предмета. При этом проекции периферического зрения в правом и левом глазе не будут полностью дублироваться из-за различия полей зрения в левой и правой частях каждого глаза

Из-за разной оптической силы светопреломляющих сред глаза (слёзная жидкость, роговица, водянистая влага, хрусталик, стекловидное тело) луч света (красная линия на рисунке) проходит не прямолинейно, преломляясь и частично отражаясь на границе сред. P1-P4 — отражённые

Регулирование интенсивности света попадающего на сетчатку через зрачок происходит изменением его размера радужной оболочкой, являющейся оптической диафрагмой глаза. Дополнительная защита от сверхъяркого света происходит прищуриванием или закрытием век.

Преобразования проекций изображения

Спектр поглощения воды

В процессе эволюции светочувствительные рецепторы адаптировались к солнечному излучению, достигающему поверхности Земли и хорошо распространяющемуся в воде морей и океанов. Земная атмосфера имеет значительное окно прозрачности только в диапазоне длин волн 300—1500 нм. В ультрафиолетовой области прозрачность ограничена поглощением ультрафиолета озоновым слоем и водой, в инфракрасной области — поглощением воды. Поэтому на сравнительно узкую видимую область спектра приходится более 40 % энергии излучения Солнца у поверхности.

Физиология зрения человека

В глазу человека содержатся два типа светочувствительных клеток (фоторецепторов): высокочувствительные палочки и менее чувствительные колбочки. Палочки функционируют в условиях относительно низкой освещённости и отвечают за действие механизма ночного зрения, однако при этом они обеспечивают только нейтральное в цветовом отношении восприятие действительности, ограниченное участием белого, серого и чёрного цветов. Колбочки работают при более высоких уровнях освещённости, чем палочки. Они ответственны за механизм дневного зрения, отличительной особенностью которого является способность обеспечения цветового зрения.

У приматов (в том числе и человека) мутация вызвала появление дополнительного, третьего типа колбочек — цветовых рецепторов. Это было вызвано расширением экологической ниши млекопитающих, переходом части видов к дневному образу жизни, в том числе на деревьях. Мутация была вызвана появлением изменённой копии гена, отвечающего за восприятие средней, зелёночувствительной области спектра. Она обеспечила лучшее распознавание объектов «дневного мира» — плодов, цветов, листьев и скрывающихся среди них хищников.

Видимый солнечный спектр

Нормализованные графики светочувствительности колбочек человеческого глаза S, M, L. Пунктиром показана сумеречная, «чёрно-белая» восприимчивость палочек

Равномерное раздражение всех трёх элементов, соответствующее средневзвешенному дневному свету, также вызывает ощущение белого цвета (см. Психология восприятия цвета).

Свет с разной длиной волны по-разному стимулирует разные типы колбочек. Например, жёлто-зелёный свет в равной степени стимулирует колбочки L- и M-типов, но слабее стимулирует колбочки S-типа. Красный свет стимулирует колбочки L-типа намного сильнее, чем колбочки M-типа, а S-типа не стимулирует почти совсем; зелёно-голубой свет стимулирует рецепторы M-типа сильнее, чем L-типа, а рецепторы S-типа — ещё немного сильнее; свет с этой длиной волны наиболее сильно стимулирует также палочки. Фиолетовый свет стимулирует почти исключительно колбочки S-типа. Мозг воспринимает комбинированную информацию от разных рецепторов, что обеспечивает различное восприятие света с разной длиной волны.

Другие опсины человека кодируют гены OPN1MW, OPN1MW2 и OPN1SW, первые два из них кодируют белки, чувствительные к свету со средними длинами волны, а третий отвечает за опсин, чувствительный к коротковолновой части спектра.

Трёхсоставную теорию цветового зрения впервые высказал в 1756 году М. В. Ломоносов, когда он писал «о трёх материях дна ока». Сто лет спустя её развил немецкий учёный Г. Гельмгольц, который не упоминает известной работы Ломоносова «О происхождении света», хотя она была опубликована и кратко изложена на немецком языке.

Параллельно существовала оппонентная теория цвета Эвальда Геринга. Её развили Дэвид Хьюбел и Торстен Визел. Они получили Нобелевскую премию 1981 года за своё открытие.

Они предположили, что в мозг поступает информация вовсе не о красном (R), зелёном (G) и синем (B) цветах (теория цвета Юнга—Гельмгольца). Мозг получает информацию о разнице яркости — о разнице яркости белого (Yмах) и чёрного (Yмин), о разнице зелёного и красного цветов (G — R), о разнице синего и жёлтого цветов (B — yellow), а жёлтый цвет (yellow = R + G) есть сумма красного и зелёного цветов, где R, G и B — яркости цветовых составляющих — красного, R, зелёного, G, и синего, B.

Имеем систему уравнений:

где , Kgr, Kbrg — функции коэффициентов баланса белого для любого освещения. Практически это выражается в том, что люди воспринимают цвет предметов одинаково при разных источниках освещения (цветовая адаптация). Оппонентная теория в целом лучше объясняет тот факт, что люди воспринимают цвет предметов одинаково при чрезвычайно разных источниках освещения, в том числе при различном цвете источников света в одной сцене.

Эти две теории не вполне согласованы друг с другом. Но несмотря на это, до сих пор предполагают, что на уровне сетчатки действует трёхстимульная теория, однако информация обрабатывается и в мозг поступают данные, уже согласующиеся с оппонентной теорией.

Бинокулярное и стереоскопическое зрение

Зрительный анализатор человека в нормальных условиях обеспечивает бинокулярное зрение, то есть зрение двумя глазами с единым зрительным восприятием. Основным рефлекторным механизмом бинокулярного зрения является рефлекс слияния изображения — фузионный рефлекс (фузия), возникающий при одновременном раздражении функционально неодинаковых нервных элементов сетчатки обоих глаз. Вследствие этого возникает физиологическое двоение предметов, находящихся ближе или дальше фиксируемой точки (бинокулярная фокусировка). Физиологичное двоение (фокус) помогает оценивать удалённость предмета от глаз и создаёт ощущение рельефности, или стереоскопичности, зрения.

При зрении одним глазом (монокулярное зрение) — посредством монокля, телескопа, микроскопа и т. п. — стереоскопичность зрения невозможна и восприятие глубины (рельефной удалённости) осуществляется главным образом благодаря вторичным вспомогательным признакам удалённости (видимая величина предмета, линейная и воздушная перспективы, загораживание одних предметов другими, аккомодация глаза и т. д. и т. п.).

Глаза человека функционально несколько различаются, поэтому выделяют ведущий и ведомый глаз. Определение ведущего глаза важно для охотников, видеооператоров и лиц других профессий. Если посмотреть через отверстие в непрозрачном экране (дырочка в листе бумаги на расстоянии 20—30 см) на отдалённый предмет, а затем, не смещая голову, поочередно закрывать правый и левый глаз, то для ведущего глаза изображение не сместится.