Глаз и зрение. Формирование изображения на сетчатке. методическая разработка (биология, 8 класс) по теме

Главная Поиск

Различные способы поиска

Поиск по базе данных: Научные статьи Видеоматериалы

Поиск Яндексом по сайту

Репозиторий OAI—PMH

Репозиторий Российская Офтальмология Онлайн по протоколу OAI-PMH

Конференции

Офтальмологические конференции и симпозиумы

Видео

Видео докладов

Поздравляем–> –> Онлайн трансляцииXIX Конгресс Российского глаукомного общества 3-4 Декабря 2021 9:00

Анализаторы

Одним из важнейших свойств всего живого является раздражимость – способность воспринимать информацию о внутренней и внешней среде с помощью рецепторов. В ходе этого ощущение, свет, звук преобразуются рецепторами в нервные импульсы, которые анализируются центральным отделом нервной системы.

И.П. Павлов при изучении восприятия корой головного мозга различных раздражений ввел понятие анализатор. Под этим термином скрыта вся совокупность нервных структур, начинающаяся рецепторами и оканчивающаяся корой больших полушарий.

В любом анализаторе выделяют следующие отделы:

• Периферический – рецепторный аппарат органов чувств, который преобразует действие раздражителя в нервные импульсы
• Проводниковый – чувствительные нервные волокна, по которым движутся нервные импульсы
• Центральный (корковый) – участок (доля) коры больших полушарий, который анализирует поступающие нервные импульсы

Зрительный анализатор

С помощью зрения человек получает большую часть информации об окружающей среде. Поскольку эта статья посвящена зрительному анализатору, рассмотрим его строение и отделы. Наибольшее внимание обратим на периферическую часть – орган зрения, состоящий из глазного яблока и вспомогательных органов глаза.

Глазное яблоко лежит в костном вместилище – глазнице. Глазное яблоко имеет три оболочки, которые мы детально изучим:

• Наружная, называемая также – фиброзная оболочка
• Средняя – сосудистая оболочка
• Внутренняя оболочка – сетчатка

Большую часть полости глаза занимает стекловидное тело – прозрачное округлое образование, которое придает глазу шарообразную форму. Также внутри находится хрусталик – прозрачная двояковыпуклая линза, расположенная позади зрачка. Вы уже знаете, что изменения кривизны хрусталика обеспечивают аккомодацию – настройку глаза на наилучшее видение объекта.

Но благодаря каким именно механизмам происходит изменение его кривизны? Это возможно за счет сокращения ресничной мышцы. Попробуйте поднести к носу свой палец, постоянно смотря на него. Вы почувствуете в глазах напряжение – это связно с сокращением ресничной мышцы, благодаря чему хрусталик становится более выпуклым, чтобы мы могли рассмотреть близкорасположенный предмет.

Представьте другую картину. В кабинете врач говорит пациенту: “Расслабьтесь, посмотрите вдаль”. При взгляде вдаль ресничная мышца расслабляется, хрусталик становится уплощенным. Я очень надеюсь, что приведенные мной примеры помогут вам мнемонически запомнить состояния ресничной мышцы при рассматривании объектов вблизи и вдали.

По мере прохождения света через прозрачные среды глаза: роговицу, жидкость передней камеры глаза, хрусталик, стекловидное тело – свет преломляется и оказывается на сетчатке. Запомните, что изображение на сетчатке:

• Действительное – соответствует тому, что на самом деле видим
• Обратное – перевернуто вверх ногами
• Уменьшенное – размеры отраженной “картинки” пропорционально уменьшены

Проводниковый и корковый отделы зрительного анализатора

Мы с вами изучили периферический отдел зрительного анализатора. Теперь вы знаете, что палочки и колбочки, возбужденные световым воздействием, генерируют нервные импульсы. Отростки нервных клеток собираются в пучки, которые образуют зрительный нерв, выходящий из глазницы и направляющийся к корковому представительству зрительного анализатора.

Нервные импульсы по зрительному нерву (проводниковый отдел) достигают центрального отдела – затылочных долей коры больших полушарий. Именно здесь происходит обработка и анализ информации, полученной в виде нервных импульсов.

При падении на затылок в глазах может появиться белая вспышка – “искры из глаз”. Это связано с тем, что при падении механически (вследствие удара) возбуждаются нейроны затылочной доли, зрительного анализатора, что и приводит к подобному явлению.

Заболевания

Конъюнктива – слизистая оболочка глаза, расположенная над роговицей, покрывающая глаз снаружи и выстилающая внутреннюю поверхность век. Главная функция конъюнктивы – выработка слезной жидкости, увлажняющей и смачивающей поверхность глаза.

В результате аллергических реакций или инфекций нередко происходит воспаление слизистой оболочки глаза – конъюнктивит, который сопровождается гиперемией (повышенным кровенаполнением) сосудов глаза – “красными глазами”, а также светобоязнью, слезотечением и отеком век.

Нашего пристального внимания требуют такие состояния как близорукость и дальнозоркость, которые могут быть врожденными, и, в таком случае, связанными с изменением формы глазного яблока, либо приобретенными и связанными с нарушением аккомодации. В норме лучи собираются на сетчатке, но при этих заболеваниях все складывается иначе.

При близорукости (миопии) фокус лучей от отраженного предмета возникает впереди сетчатки. При врожденной близорукости глазное яблоко имеет удлиненную форму, из-за которой лучи не могут достичь сетчатки. Приобретенная близорукость развивается из-за чрезмерной преломляющей силы глаза, которая может возникать вследствие увеличения тонуса ресничной мышцы.

Близорукие люди плохо видят предметы, расположенные вдали. Для коррекции миопии им требуются очки с двояковогнутыми линзами.

При дальнозоркости (гиперметропии) фокус лучей, отраженных от предмета, собирается позади сетчатки. При врожденной дальнозоркости глазное яблоко укороченное. Приобретенная форма характеризуется уплощением хрусталика и нередко сопутствует пожилому возрасту.

Дальнозоркие люди плохо видят близкорасположенные предметы. Им необходимы очки с двояковыпуклыми линзами для коррекции зрения.

Гигиена зрения

Для того, чтобы сохранить хорошее зрение на долгие годы, или же не допустить дальнейшего ухудшения зрения, следует придерживаться следующих правил гигиены зрения:

• Читать, держа текст на расстоянии 30-35 см от глаз
• При письме источник света (лампа) для правшей должен находиться с левой стороны, и, наоборот, для левшей – с правой стороны
• Следует избегать чтения лежа при слабом освещении
• Следует избегать чтения в транспорте, так как расстояние от текста до глаз постоянно меняется. Ресничная мышца то сокращается, то расслабляется – это приводит к ее слабости, снижению способности к аккомодации и ухудшению зрения
• Следует избегать травм глаза, так как повреждения роговицы вызывают нарушение преломляющей способности, что приводит к ухудшению зрения

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Например, эта легенда эта нашла отражение в сюжете романа Жюля Верна “Братья Кип” (1902). Описанный в романе случай, связанный с использованием сетчатки глаза умершего человека, Жюль Верн почерпнул из современных ему изданий и энциклопедий по офтальмологии. При этом были допущены некоторые ошибки – в частности, работать с сетчаткой нужно немедленно после смерти человека, а не на следующий день – как в романе. Однако сам научный факт — столь необычный! – внук писателя Жан Жюль-Верн в своем большом труде о французском классике называет соответствующим действительности.

Какова же научная подоплека сего странного явления, являющегося смесью веры в технический прогресс и спиритизм одновременно?

В 1876 г. руководителю кафедры физиологии в Гейделберге Вилли Кюне удалось получить первое устойчивое изображение внешних предметов на сетчатке глаза кролика. Сохранение изображений на сетчатке глаза Кюне назвал оптографией, а полученное изображение – оптограммой.

Получение оптограмм по методу Кюне происходило следующим образом: голова и глазное яблоко кролика, зафиксированные в полутора метрах от квадратного отверстия ставни (сторона квадрата = 30 см), закрывались на 5 минут черным сукном, а затем в течение 2 минут подвергались действию облачного южного неба. При свете натрия глазное яблоко кролика извлекалось и вскрывалось, а затем помещалось в пятипроцентный раствор квасцов. На другой день можно было наблюдать картину следующую: на красно-розовом фоне сетчатки глаза проявляется отчетливо выраженный слегка розовый квадратный образ ставни. Во втором глазном яблоке, извлеченном две минуты спустя после смерти кролика и таким же образом обработанном, образ ставни отображается белым, т. е. без розовой окраски, величиною 1 мм. Однако при дневном свете этот образ очень быстро исчезает.

В 1882 г. Кюне от опытов на животных попытался перейти к изготовлению оптограммы человека. Исследованию были подвергнуты глаза преступника через 10 минут после его казни. Ожидали, что на сетчатке его глаз могли отобразиться сильные световые впечатления, предшествовавшие моменту казни. Однако, на оптограмме довольно ясно виднелось лишь светлое пятно, являющееся, в интерпретации Кюне, отображением диска солнца, на которое смотрел осужденный перед тем, как ему были завязаны глаза. По другим источникам, Кюне получил нечёткое изображение лестницы, по которой осуждённый всходил на эшафот.

Позднее, в переписке с нашим соотечественником доктором Талько, возникшей по поводу сомнительных опытов с криминальной оптографией в России, Куне заметил: «Так как Sehpurpur (зрительный пурпур, устаревшее название родопсина, участвующего в восприятии зрительного образа – прим. second_doctor ) в значительной степени бледнеет на свету, то для моментальных фотографических снимков она не годится. Кроме того, глаз, с одной стороны, не может долго фиксировать, а с другой – объекты перед ним постоянно меняются, так что нельзя ожидать, чтобы в глазу сохранился ясно хотя один предмет, следовательно, на сетчатке ничего нельзя будет разобрать. После первых работ об оптографии дальнейших до сих пор не появилось».

В 1924-25 гг. немецкий профессор Г.Пооп не подвел итог этим исследованиям. Он считал, что фиксация изображения предметов на глазах конечно же происходит, но выявить ее невозможно, так как она сохраняется лишь на одну треть секунды, после чего исчезает, так как разложенный световыми лучами зрительный пурпур вновь восстанавливается. Внезапная смерть приостанавливает процесс восстановления, поэтому у некоторых убитых животных, сетчатка которых богаче зрительным пурпуром, нежели сетчатка человеческого глаза, удавалось обнаружить изображения ярких предметов, виденных животными перед смертью. Но Пооп подчеркивал, что ни одного достоверного случая с сетчаткой человека не получено.

Подводя итог столетнему хождению легенды об оптографии, можно с полной уверенностью констатировать, что хотя фотографирование с помощью родопсина в принципе и возможно, но у него нет будущего в области практики. Во-первых, возможно фиксирование сетчатки только очень ярких и контрастных изображений (типа решетки Кюне), но никак не фотографических портретов. А, во-вторых, даже для получения и таких примитивных изображений необходима немедленная после наступления смерти фиксация сетчатки в химических реактивах.

В любом случае, сейчас про новые исследования этого явления неизвестно, теоретически оно может носить сугубо научный интерес (исследование химии зрения и проч.), но нет заинтересованных в её утилитарном применении (криминалистика), а раз нет спроса, то нет и предложения.

Опубликовано 18.03.2013 – 16:56 –

Конспект урока с презентацией для 8 класса. Материал разработан к УМК Д.И. Трайтака, к учебнику Рохлова, Трофимова.

Скачать:

урок по теме “Глаз и зрение”

Конспект урока  по теме “Глаз и зрение ” и презентация к нему…

Интегрированный урок “Глаз и зрение. Оптическая система глаза”

Интегрированый урок (физика-биология-информационные технологии). Урок изучения нового материала с элементами самостоятельной исследовательской работы….

Презентация “Глаз и зрение. Дефекты зрения” (по физике для 8 класса)

В коррекционной школе VII вида обучающиеся привлекаются к самостоятельной работе на компьютере (подготовка реферата, создание презентации по изучаемой теме, построение графиков в графическом редакторе…

Глаз и зрение. Дефекты зрения.

проектаная работа…

Конспект индивидуального занятия с ребенком подготовительной группы ( ФФНР, альтернативное сходящееся косоглазие, дальнозоркость обоих глаз, острота зрения OD/OS=0.4/0.6, окклюзия на левом глазу) на тему: «Дифференциация звуков «Л» и «Р».

У ребенка-инвалида сходящееся косоглазие, поэтому весь картинный материал предъявляем ребенку на фланелеграфе или на подставке.Предметные картинки наклеены на цветной картон, силуэты картинок ра…

• Мне нравится

  Автор: old.medach.pro Публикация: 18.02.2018   Наши глаза – поистине удивительные органы, и даже считается, что до 90% (!) всей поступающей извне информации мы получаем с помощью зрения . Невозможно не отдавать себе отчёта в том, что именно благодаря этим сложно функционирующим анализаторам  мы способны наблюдать нашу Вселенную во всём её величии – будь то вечерний огненно-лиловый закат или дневное голубое небо, невероятно отдалённые спиральные галактики или плакат Дэвида Боуи на стене вашей комнаты. Из всего несоизмеримо огромного спектра электромагнитного излучения (а свет – не что иное, как электромагнитная волна) та его часть, которую мы непосредственно можем воспринимать, кажется просто ничтожной:   Но в процессе нашей эволюции это закрепилось не просто так: земная атмосфера пропускает солнечные лучи с длинами волн от 300 до 1500 нм (1 нм = 10^-9 м), а наши глаза способны воспринимать световые волны в диапазоне примерно 400-750 нм . Причём стоит отметить, что этот «видимый спектр» у разных организмов свой. Например, пчёлы видят свет в ультрафиолетовом диапазоне (для них спектр смещён влево), и это помогает им находить нектар на цветах. А птицы – такие, как колибри – гораздо лучше нас ориентируются в инфракрасном диапазоне (для них спектр смещён вправо), и они опыляют растения с оттенками красного. Соответственно, яркость лепестков и приятный запах тех или иных цветков определяются по большей мере предпочтениями их опылителей, и это сформировалось в процессе их параллельной эволюции. А то, что нам это также кажется милым и привлекательным – это нечто вторичное, простое совпадение, которому всё же можно безмерно радоваться.

1. Устройство Глаза.

Для начала, чтобы показать, что человеческий глаз – орган сложный, но далеко не идеальный по своему устройству, обратимся к его анатомии. Прежде всего, выделяют несколько оболочек глаза: – наружная (прозрачная роговица, сильно преломляющая свет и направляющая его к сетчатке + склера); – сосудистая (в передней части переходит в радужку, определяющую цвет наших глаз и несущую индивидуальные узоры, и в ресничную мышцу); – внутренняя сетчатая, или сетчатка. Внутренняя полость глаза включает в себя водянистую жидкость, хрусталик и стекловидное тело. Ресничная мышца изменяет диаметр нашего зрачка и таким образом, как диафрагма в фотокамере, способна регулировать объём падающего света, тем самым защищая сетчатку: если посветить фонариком на один глаз, то зрачок резко сужается, причём в норме одновременно сузится зрачок и другого глаза тоже. На пути к сетчатке лучи света проходят через несколько прозрачных сред: роговицу, хрусталик и стекловидное тело. Определённая кривизна и показатель преломления роговицы и в меньшей мере хрусталика определяют преломление световых лучей внутрь глаза. Интересно, что на сетчатке получается изображение, резко уменьшенное и перевернутое вверх ногами и справа налево. Естественно, наш мозг позже «переворачивает» образ ещё раз.  Но если носить специальные очки, которые искусственно показывают мир вверх ногами, то мозг через какое-то время сможет к этому адаптироваться, и это уже не будет казаться чем-то дискомфортным. Тут стоит поподробнее остановиться на устройстве сетчатки. Как видно из картинки, свет падает слева, а фоторецепторы – палочки и колбочки – находятся в глубоких слоях сетчатки справа. Получается, что свету нужно пройти через несколько этих слоёв нервов и клеток (а также сосудов), прежде чем он достигнет цели. Таким образом, на самом деле всего около 10% падающего на роговицу фотонов достигает фоторецепторов . Это – первый большой недостаток, ещё два других также тесно связаны с таким строением сетчатки. Во-первых, чтобы увеличить прозрачность нервных волокон в сетчатке, эволюция пошла по пути избавления их от миелиновой оболочки, что привело к понижению скорости распространения нервного импульса. Во-вторых, из-за того, что зрительный нерв подходит спереди, а не сзади, в одной точке все его волокна собираются, образуя слепое пятно, и направляются к мозгу. В итоге мы имеем площадь диаметром около 2 мм, которая совершенно не участвует в восприятии света, но обычно мы этого не замечаем. Почему же это вообще имеет место быть?

2. Развитие глаза.

Сравним развитие сетчатки глаза у беспозвоночных (на примере осьминогов, сверху) и позвоночных (на примере человека, снизу): Схема эмбрионального развития и строения глаза головоногих моллюсков (вверху) и позвоночных. 1 — сетчатка, 2 — пигментная оболочка, 3 — роговица, 4 — радужка, 5 — хрусталик, 6 — ресничное (эпителиальное) тело, 7 — сосудистая оболочка, 8 — склера, 9 — зрительный нерв, 10 — покровная эктодерма, 11 — головной мозг. На основе совершенно различных морфогенетических процессов формируются подобные органы. Именно таким путем может быть осуществлено конвергентное развитие признаков у филогенетически неродственных организмов. В основе событий, последовательно строящих данную структуру, лежит, очевидно, генетически запрограммированный план развития. Последовательное развертывание этих событий регулируется сложным и точно настроенным генетическим механизмом, начало которому может положить одноразовая макромутация Гольдшмидта. Как видно из картинки, у осьминогов сетчатка развивается благодаря непосредственному впячиванию эктодермы, и фоторецепторы ориентируются кнаружи (нервные волокна при этом собираются сзади, слепого пятна нет). Совсем иная ситуация с нашими глазами. Далекие предки позвоночных, похожие на ланцетника, имели фоторецепторы, обращенные вовнутрь нервной трубки. Та, в свою очередь, сформировалась путем впячивания нервной пластинки, представлявшей собой специализированный участок эпителия. Таким образом, изначально фоторецепторы смотрели наружу, в сторону света, но при формировании спинной нервной трубки они оказались обращенными во внутреннюю полость этой трубки (невроцель). Для животных, подобных ланцетнику, это не имеет особого значения, потому что они очень маленькие и совсем прозрачные. А главное, светочувствительные клетки у таких животных все равно не могли различать контуры объектов: они могли лишь отличать свет от тьмы. Более сложные глаза позвоночных формировались из выпячиваний передней части нервной трубки, которая стала головным мозгом. При этом фоторецепторы так и остались обращенными вовнутрь – никакая мутация не могла бы вывернуть их наружу при таком способе формирования нервной системы, который позвоночные унаследовали от своих похожих на ланцетника предков .

3. Световосприятие и генерация нервного импульса

Путь переработки попавшего на сетчатку света в нервный импульс, посылаемый в мозг, называется фототрансдукцией.   На самом деле это – сложный каскад реакций, и начинается он с того, что фотоны света изменяют 3D-конформацию особого белка в фоторецепторах. Для палочек, которые обеспечивают нас чёрно-белой картинкой в сумерках, это родопсин, а для колбочек, отвечающих за восприятие синего, зелёного и красного цветов это йодопсин, причём для улавливания каждого из этих трёх цветов существует «свой» йодопсин. Соответственно все другие цвета и оттенки, которые мы тоже видим – это всё производные сочетаний синего, зелёного и красного. Так вот, и родопсин, и йодопсин состоят из белковой части (опсины) и небелковой – производной витамина А (11-цис-ретиналь), и они химически связаны. Собственно, фотон действует именно на небелковую  часть и, добавляя энергии, заставляет её изомеризоваться в 11-транс-ретиналь, после чего он тут же «отваливается» от молекулы опсина и конформация белка меняется:   Дальше идёт каскад реакций, и чтобы его понять, надо отметить некоторые особенности функционирования палочек и колбочек. Фоторецепторы – клетки особенные, они не похожи на типичные нейроны. Но в то же время у них существует всё тот же градиент концентраций ионов по обе стороны мембраны: внутри больше калия, снаружи – натрия и кальция. И также калиевые каналы в покое открыты (калий может до определённого момента свободно покидать клетку). Что касается особенностей, то в фоторецепторах различают темновой и световой токи. Второй ток запускает только попадание фотона, а первый работает постоянно, при отсутствии света. Темновой ток заключается в том, что в этих клетках, кроме калиевых каналов, также открыты и цГМФ-зависимые натриевые и кальциевые каналы, то есть при повышенной концентрации в клетке циклической молекулы ГМФ натрий и кальций могут входить в клетку по градиенту их концентраций, обеспечивая тем самым спонтанную деполяризацию. Разумеется, излишки натрия (внутри) и калия (снаружи) постоянно откачиваются в обратном направлении натрий-калиевым насосом. Деполяризация вызывает дополнительный вход в клетку ионов кальция за счёт работы потенциал-зависимых кальциевых каналов. Повышенные концентрации этого катиона стимулируют выброс нейромедиатора глутамата в синаптическую щель, что заставляет биполярные клетки, следующее звено в цепи, гиперполяризоваться, и это блокирует дальнейшее распространение сигнала. Световой ток, как было сказано, запускается попаданием фотона на родопсин или йодопсин. Теперь нужно просто следовать по логической цепочке. Меняя свою форму, эти белки опосредованно активируют фермент, разлагающий цГМФ  (фермент – цГМФ-фосфодиэстераза). Это, в свою очередь, ведёт к значительному понижению внутриклеточной концентрации цГМФ и, как следствие, – к закрытию цГМФ-зависимых натриевых каналов (раз они зависимы от цГМФ, то при его отсутствии открываться не захотят). А так как ток ионов калия из клетки сохраняется, то таким образом мембрана клетки гиперполяризируется. И теперь глутамат, раз уж он не может выделиться наружу, уже не блокирует действие биполярных клеток, и нервный импульс далее проходит в ганглиозные клетки, а от них – прямо в мозг. Вот таким нехитрым, но, безусловно, изящным способом и передаётся информация обо всём том, что мы видим вокруг себя, а уже затылочная кора мозга интегрирует все сигналы в единую систему, создавая целостную картину нашей визуальной субъективной реальности. На самом деле полезно понимать, что этот процесс объясняет нашу восприимчивость к свету, но не объясняет другие аспекты зрения: контрастность, разницу светочувствительности в центре/на периферии и т.д.. Для их рассмотрения необходимо углубиться в функционирование, в первую очередь, биполярных и ганглиозных клеток, и эти механизмы ещё не полностью изучены.

Автор: Азат Муртазин

Блог автора: http://old.streamf.livejournal.com/

Ссылки:

1. Иванов Б.С. Жизнь человека и аксиома опасности. М.: МГИУ, 2010
2. Могилев А.В., Листрова Л.В. Информация и информационные процессы. Социальная информатика. БХВ-Петербург, 2006
3. Под ред. Шмидта Р. и Тевса Г. Физиология человека: В 3-х томах. Т. 1. 3-е изд. М.: Мир, 2007
4. Philip Gibbs. The Human Eye and Single Photons. 1996
5. http://old.evolbiol.ru/evidence04.htm#eye

 Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.