Устройство глаза изучается уже много веков, и, тем не менее, зрительный анализатор остается до сих пор одним из наименее изученных и наиболее загадочных органов человеческого организма. По выражению И.М. Сеченова: «Глаз – главный физический инструмент человека в его процессе познания мира, «вынесенный наружу придаток мозга. Глаз поразительно приспособлен к восприятию мира, все его свойства строго целесообразны». Физиолог Экхард Хесс писал: «Эмбриологически и анатомически, глаз – это продление головного мозга; это выглядит почти, таким образом, как если бы часть мозга была доступна физиологу, чтобы на нее посмотреть».

Долгие века человека интересовала природа цвета и света, устройство глаза и его свойства, опираясь на которые делались великие открытия. Со времен древней Греции через все средние века прошла теория «зрительных лучей», о которой спорили Платон, Эвклид, Птолемей (величайший древнегреческий астроном, географ, математик). Уже в раннем средневековье (XIII в), появились первые очки. В конце XVI в. голландец Янсен построил первый микроскоп, а в начале XVII в. Галилей (1564-1642) изобрел телескоп. В 1737 году философ и физик Декарт опубликовал трактат «Диоптрика», где изложил принципы преломления света.

Зрительный анализатор включает не только глаз, но и мозг, принимающий решение, например, о степени удаления объекта, его форме, структуре, о том, различаются или нет яркости двух соседних участков изображения. Многие тысячелетия человеческий мозг и глаз учились принимать и расшифровывать изображения внешнего мира и достигли в этом высочайшей степени совершенства.

Чувствительность глаза соответствует спектру того рассеянного излучения Солнца, которое создается вокруг нас. Более того, эволюция позаботилась о том, чтобы максимальной чувствительностью человеческий глаз обладал в области зеленого цвета. Это, в частности, может свидетельствовать о том, что человек произошел от травоядных. Если бы он произошел из хищников, его глаз должен был бы обладать максимальной чувствительностью к чему-нибудь другому. Как, например, глаз собаки, который почти совсем не различает цветов, но удивительно точно отличает подвижные объекты от неподвижных.

Это кажется фантастическим, но эволюция позаботилась даже о том, чтобы изменить спектральную чувствительность глаза в сумерках, в точности «подогнав» ее к спектру лунного света.

Главный инструмент жизни – глаз, миллионы лет развивался от простого к сложному: от химической восприимчивости к свету пигментного пятна одноклеточной инфузории к зрительному анализатору позвоночных и, в конечном итоге, человека. Один из выдающихся ученых США, профессор Альберт Роуз, создатель современного телевидения, назвал систему человеческого глаза «абсолютной и конечной вехой эволюции», тем самым признавая, что дальнейшее усовершенствование невозможно. Он говорил: «Зрительный процесс представляет собой абсолютную конечную веху в цепи эволюции».

Ощущение энергии, появилось у живой клетки задолго до возникновения глаза: как только ощущение как таковое вообще возникло, т.е. как только сформировалась первая обратная связь, которая привела к обмену веществ. Первые светочувствительные живые детекторы трансформировались в органы для фотохимического синтеза в растениях, и когда некоторые живые клетки научились питаться себе подобными, отпала необходимость в фотосинтезе, но возникла потребность в движении и в поисках органической пищи. Светочувствительные органы начали превращаться в органы ощущения. В обратные связи организма включились системы, осуществляющие разнообразные движения, органы по переработке органической пищи и т.п.

По мере развития жизни ее начальный импульс приобретал все более причудливые формы, задачи усовершенствования функций становились все более сложными. Появляются и постоянно совершенствуются нейроны, усложняются синапсические связи. Развивающийся зрительный анализатор начинает все более детально воспринимать форму тел, их яркость, качество поверхности, то есть цвет, в отличие от первичных детекторов, воспринимавших только различия по яркости. Возникает необходимость запоминать форму и цвет, а, следовательно, формируется зрительная память. Затем по мере усложнения происходит дифференциация памяти на кратковременную и долговременную, формируются нейронные ассоциативные связи. Постепенно вырабатываются инстинкты, рождается интуиция, интеллект.

По своему эмбриональному происхождению глаз человека существенно отличается от глаз беспозвоночных животных, у которых он развивается из внешних покровов (эктодермы). Глаз морского моллюска, например, образовался постепенной специализацией чувствительных клеток кожного покрова эктодермы, в то время как глаз человека развивался из клеток мозга. При этом и тот, и другой имеют прозрачный роговой слой, оптические элементы и чувствительную сетчатку. У человека, как и у других позвоночных, глаз образуется, как и мозг, из нервной ткани.

Этапы развития человеческого глаза в процессе эволюции можно наблюдать по его развитию в период эмбриогенеза: сначала это чувствительные к свету отдельные клетки, затем клоны светочувствительных клеток с нервными окончаниями и, наконец, глаз, каким мы его знаем (Рис.1).

На первом этапе развития эмбриона в мозговой эмбриональной трубке образуются два выпячивания – глазные пузырьки, растущие по направлению к кожному покрову (рис.1 - а, б). При соприкосновении с ним глазной пузырек начинает вдавливаться, образуя вторичный глазной пузырек (рис.1 - в). Внутрь вторичного пузырька входит кожная эктодерма, образуя передние части глазного яблока – роговицу и хрусталик. Сетчатка же глаза со зрительным нервом развивается непосредственно из мозговой ткани (рис 1. - г, д, е).

На основании выше сказанного можно сделать вывод: глаза и мозг начали свое эмбриональное развитие из единой нервной ткани, а сетчатка и зрительный нерв впоследствии сформировались из мозговой ткани. Поэтому можно рассматривать органы зрения как элемент психического аппарата человека. В связи с этим используемые нами психологические методы коррекции адекватны и применимы к данной сфере, как и любой другой сфере психического. Возникающие здесь психологические эффекты устойчивы, реальны и объективны.

.2. 

Модель «схематического глаза»

Изучая строение и работу глаза, ученые установили, что нет простых закономерностей прохождения света по глазным средам: радиус кривизны роговицы не постоянен, показатель преломления в различных частях хрусталика не одинаков, кроме того, существуют и индивидуальные отличия в свойствах глазных сред. Все это затрудняет диоптрические расчеты глаза. Выходом из сложившейся ситуации явилось создание усредненной модели глаза, так называемого «схематического глаза». В этой модели сложная оптическая система реального глаза заменяется более простой, схематичной (Рис. 2).

1. Внутренняя оболочка глазного яблока выстлана светочувствительным слоем, который называется – сетчаткой. Она состоит из двух различных типов светочувствительных нервных клеток, называемых по их форме палочками (11) и колбочками (12).

Рис.2.Схематичная модель глаза.

10. Нервные клетки. 11. Палочки – чувствительные детекторы сумеречного зрения, не различающие цвета. 12. Колбочки – цветочувствительные рецепторы дневного зрения; их особенно много в задней части глаза, на участке известном как ямка или желтое пятно (именно в этой области человек видит лучше всего). Каждая клетка в сетчатке соединена нервом с головным мозгом, где вся информация об образах, цвете, форме, собирается и обрабатывается. Все эти нервные волокна собираются вместе в задней части глаза и образуют один «главный кабель», известный как зрительный нерв. Он выходит из глазного яблока через костный туннель в черепе и вновь возникает в области гипофиза, чтобы присоединиться ко второму зрительному нерву. Нервы с обеих сторон затем пересекаются, так что часть информации от левого глаза поступает в правую половину задней части головного мозга, к зрительной зоне и наоборот. В центре «главного кабеля» находится крупная артерия, идущая по всей его длине, и соответствующая вена, идущая в обратном направлении.

2. Средняя оболочка глазного яблока (мягкая) – сосудистая, (отсутствующая в области зрачка) на всем протяжении, где она контактирует с сетчаткой, включает помимо сосудов, пигментные клетки. Содержащийся в них черный пигмент обеспечивает поглощение падающего на них света. В передней части глаза сосудистая оболочка содержит пигментные клетки, образующие радужную оболочку (5) – радужку, окружающую зрачок. Это та часть глаза, пигмент которой дает глазу его цвет. Она действует, как диафрагмальное отверстие в фотоаппарате; ее мышечные волокна расширяют, или сужают зрачок (6), контролируя интенсивность света, попадающего на сетчатку.

3. Наружная оболочка – склера, является продолжением твердой оболочки мозга – она непрозрачная, препятствует проникновению света, только в передней части глаза она становится прозрачной и носит название – роговица (7). Это первая, самая сильная линза, с неподвижным фокусом состоящая из пяти различных слоев клеток.

4. Хрусталик – мягкий, прозрачный, эластичный – находится сразу позади радужки.

8. Ресничное тело – его роль изменять форму хрусталика движением цилиарной (кольцевой) мышцы, а также вырабатывать внутриглазную жидкость, которая циркулирует в первой камере между хрусталиком и внутренней поверхностью роговицы.

9. Внутренняя (главная) камера глаза находится позади хрусталика. Она наполнена веществом, которое называется стекловидным телом, имеющим желеподобную структуру; это вещество делает глаз твердым и эластичным.

Глазу, как оптическому прибору, присущи различные несовершенства. Самое распространенное из них – аметропия: близорукость или дальнозоркость. Самая распространенная причина близорукости (Б) – глазное яблоко, которое слишком «длинно», поэтому лучи света образуют изображение перед сетчаткой.

Рис. 3. Схема хода световых лучей

при дефектах зрения: 1– в нормальном глазу; 2– без коррекции; 3-скоррекцией.

Обычно, близорукость корректируется вогнутыми линзами. При дальнозоркости (А) глазное яблоко «слишком коротко», так что изображение не может получиться внутри глаза. Как правило, дальнозоркость корректируется выпуклыми линзами (Рис.3).

.3. 

Роль мышечных волокон в функционировании органов зрения

Глаз – самый подвижный из всех органов чувств. Регистрация движений глаз называется

окулографией

. Амплитуду движения глаз определяют в угловых градусах. Наиболее распространенным методом регистрации движения глаз считается электроокулография. Он по сравнению с другими методами, такими как фотооптический, фотоэлектрический, и электромагнитный исключает контакт с глазным яблоком, может проводиться при любом освещении, и тем

самым не нарушает естественных условий зрительной активности.

Глазодвигательные мышцы делятся на внутренние и наружные.

Рис. 4. Мышцы глаза

Первые относятся к гладким мышцам, они регулируют кривизну хрусталика (цилиарная или кольцевая или ресничная мышца) и изменение диаметра зрачка (сфинктер зрачка) – зрачковый рефлекс. Вторые – наружные относятся к поперечнополосатым, их шесть – это три пары глазодвигательных мышц, располагающихся в глазнице. Это четыре прямые (верхняя, нижняя, медиальная и латеральная) и две косые (верхняя и нижняя) мышцы. Прямые мышцы поворачивают глазное яблоко в соответствующем направлении, косые поворачивают глаз вокруг оптической оси.

Глазодвигательные мышцы имеют и другую функцию, они могут помогать хрусталику глаза фокусировать изображение на сетчатке, когда предметы находятся на разном расстоянии от глаза. Мышцы слегка «растягивают» или «сжимают» глазное яблоко, перемещая тем самым сетчатку глаза, удаляя или приближая ее к хрусталику, облегчая при этом фокусировку. Благодаря содружественному действию глазодвигательных мышц движения обоих глаз согласованны.

Световые лучи, прежде чем попасть на сетчатку, проходят через несколько преломляющих поверхностей: переднюю и заднюю поверхности роговицы, хрусталик и стекловидное тело.

Ясное, четкое видение разноудаленных предметов обеспечивается, благодаря изменению кривизны хрусталика, а значит и его оптической силы, с помощью сокращения или расслабления особой цилиарной (кольцевой или ресничной) мышцы, находящейся вокруг хрусталика. Эта мышца и меняет выпуклость самого хрусталика. Описанный схематично процесс называется аккомодацией.

Определенное состояние аккомодации всегда стремится вызвать и определенную степень сведения зрительных осей (конвергенции) при рассматривании близких предметов и определенную степень разведения зрительных осей (дивергенции) при рассматривании удаленных предметов. При этом и тот, и другой процесс происходит одновременно двумя глазами.

Кроме того, важная роль движений глаз для зрения определяется также тем, что для непрерывного получения мозгом зрительной информации необходимо движение изображения на сетчатке. Зрительное ощущение при неподвижных глазах и объектах исчезает через 1 – 2с. Если на глаз поставить присоску с крохотным источником света, то человек видит его только к момент включения или выключения, так как этот раздражитель движется вместе с глазом и, следовательно, неподвижен по отношению к сетчатке. Чтобы преодолеть такое приспособление (адаптацию) к неподвижному изображению, глаз при рассматривании любого предмета производит не ощущаемые человеком непрерывные и непроизвольные микро движения (сканирующий аппарат) трех видов. Тремор – мелкие, но очень частые быстрые колебания (дрожание) глазного яблока вокруг точки фиксации, сопровождают дрейф. Дрейф – медленное, плавное соскальзывание взора на десятые доли градуса (дрейфуют – медленно смещаются с точки фиксации взора), участвует в процессе удержания изображения в оптимальной зоне сетчатки, препятствует исчезновению восприятия объекта (направление дрейфа случайно) и саккады – микросаккады – быстрые перемещения взгляда в пределах одного градуса, восстанавливают заданное направление взора. Продолжительность каждого скачка равна сотым долям секунды. Чем сложнее рассматриваемый объект, тем сложнее траектория движения глаз. Они как бы «прослеживают» контуры изображения (Рис. 5), задерживаясь на наиболее информативных его участках (например, в лице это – глаза). Микросаккады, возникающие с определенным интервалом до нескольких секунд, как и дрейф, препятствуют развитию локальной адаптации, приводящей к возникновению «пустого поля». Вследствие каждого скачка изображение на сетчатке смещается с одних фоторецепторов на другие, вновь передовая информацию в зрительный (оптический) нерв.

Рис. 5. Микросаккады – движения глаз при осматривании объекта.

Частота вибрации нормального глаза в среднем –70 раз в секунду. Установлено, что глаза Лорда Макаули (Macaulay) перемещались с частотой 10000 раз секунду, что позволяло ему читать, корректировать и запоминать до 500 слов в секунду. Это значит, что, перелистывая страницы, он успевал с той же скоростью прочитать в них каждое слово. Эти феноменальные результаты достигаются через такое развитие зрения, которое позволяет глазам перемещаться без каких-либо препятствий с максимально возможной скоростью.

Кроме непроизвольных движений, существуют движения, связанные с процессом наведения взора на объект, настройки глаза «на фокус».

Из макродвижений, связанных с изменением местоположения глаз в орбите – это макросаккады – отражают обычно произвольные быстрые и точные смешения взора с одной точки на другую (амплитуда его не превышает 20 угловых градусов) и прослеживающие движения глаз – плавные движения глаз при отслеживании перемещающегося объекта в поле зрения так называемый «перевод взгляда». Амплитуда прослеживающих движений ограничивается пределами моторного поля глаза (около 60 угловых градусов по горизонтали и около 40 угловых градусов по вертикали). В основном, прослеживающие движение глаз носят непроизвольный характер, начинаются через 0,02с после начала движения объекта и продолжаются в течение 0,03 – 0,1 сек. после его остановки, так называемое «Время инерции зрения». На этом свойстве зрения основано кино и телевидение: человек не видит промежутков между отдельными кадрами (24 кадра за одну секунду в кино), так как зрительное ощущение от одного кадра еще длится до появления следующего. Это и обеспечивает иллюзию непрерывности изображения и его движения.

Опираясь на вышесказанное можно сделать вывод: физическая разносторонняя тренировка для поддержания тонуса мышечных волокон, чередующаяся с фазами отдыха и расслабления, глазам также крайне необходима, как и всему организму. Разработанная специализированная система психофизических упражнений, выполняемых на данном курсе, учитывает особенности развития, строения и работы органов зрения, а ее применение благоприятно влияет на укрепление здоровья глаз и сохранение их качественных характеристик.

1.4 «Зрачок – эмоциональный радар» мозга

Наряду с аккомодацией, конвергенцией и дивергенцией существует еще одна важная реакция глаза на условия наблюдения – так называемый зрачковый рефлекс: изменение диаметра зрачка благодаря сокращению или расслаблению мышц радужки.

Зрачки