Зрительная сенсорная система

Зрение — сложный физиологический процесс, начинающийся с проекции изображения на сетчатую оболочку глаза и возбуждения фоторецепторов, последующей передачи и преобразования зрительной информации в нейронных слоях зрительной системы, заканчивающийся опознанием зрительного образа. Зрительная сенсорная система снабжена сложным вспомогательным аппаратом, состоящим из глазного яблока и трех пар мышц, обеспечивающих его движения (рис. 10.1).

Рис. 10.1. Строение человеческого глаза Элементы глазного яблока осуществляют первичное преобразование светового сигнала, попадающего на сетчатку: оптическая система глаза фокусирует изображения на сетчатке; зрачок регулирует количество падающего на нее света; мышцы глазного яблока обеспечивают его непрерывные перемещения.

Диаметр зрачка у взрослого человека изменяется от 1,5 до 8 мм, что обеспечивает изменение интенсивности падающего на сетчатку света примерно в 30 раз. Скачкообразные движения глаз (саккады) возникают при рассматривании неподвижных предметов. Быстрые повороты глазного яблока (10—80 мс) чередуются с периодами неподвижной фиксации взгляда в одной точке (200—600 мс). На сетчатке расположены два вида фоторецепторов (палочки и колбочки) и несколько видов нервных клеток.

Для возникновения зрительного ощущения свет должен обладать минимальной (пороговой) энергией. Минимальное количество квантов света, необходимое для возникновения ощущения света в темноте, колеблется от 8 до 47. Одна палочка может быть возбуждена всего одним квантом света.

Из сетчатки зрительная информация по волокнам зрительного нерва проходит в мозг. Нервы от двух глаз встречаются у основания мозга, где часть волокон переходит на противоположную сторону {зрительный перекрест!, или хиазма). Это обеспечивает каждое полушарие мозга информацией от обоих глаз: в затылочную долю правого полушария поступают сигналы от правых половин каждой сетчатки, в левое полушарие — от левых.

Глазодвигательные мышцы (наружная и внутренняя прямая, верхняя и нижняя прямая, верхняя и нижняя косая) расположены внутри глазницы и крепятся к глазному яблоку. При их сокращении глазное яблоко поворачивается, направляя взгляд в соответствующую сторону.

Для определения степени эффективности реализации зрительной функции следует учитывать основные характеристики в работе зрительной сенсорной системы.

Бинокулярное (стереоскопическое) зрение — зрение, осуществляемое двумя глазами за счет объединения двух изображений от зрения каждым глазом и получения одного слитного зрительного образа. Благодаря разнице углов, под которыми один и тот же объект рассматривается обоими глазами, бинокулярность приводит к стереоскопичности восприятия, которая является одним из средств оценки объемности предметов и расстояний до них. Зрение, осуществляемое одним глазом, называют монокулярным.

Острота зрения — минимально различимое глазом угловое расстояние между двумя точками. При дневном свете она максимальна и в норме составляет 1 угловую минуту.

Периферическое зрение (поле зрения) — пространство, воспринимаемое глазом при неподвижном взгляде. Поле зрения является функцией периферических отделов сетчатки; его состоянием в значительной мере определяется возможность человека свободно ориентироваться в пространстве.

Согласно трехкомпонентной теории, три типа колбочек (чувствительны к красному, зеленому и синему цветам) работают как независимые рецепторные системы. Сравнивая интенсивность сигналов от трех типов колбочек, зрительная сенсорная система производит виртуальное аддитивное смещение и вычисляет истинный цвет. Согласно теории оипонентных цветов (цвета, лежащие на полюсах шкал), любой цвет можно однозначно описать, указав его положение на двух шкалах — «синий — желтый», «красный — зеленый».

Эффект Пуркине — явление изменения цветового восприятия человеческим глазом при понижении освещенности объектов. Красные цвета в сумерках кажутся более темными, нежели зеленые, а в ночное время — практически черными, в то время как синие объекты «становятся» более светлыми. Эффект обнаружен чешским анатомом Я. Э. Пуркине в 1819 г. и назван в его честь.

Иллюзия тени Адельсона — описана в 1995 г. профессором Массачусетского технологического института Э. Адельсоном. Восприятие цвета существенно зависит от фона: одинаковые цвета на разном фоне воспринимаются как разные, даже если находятся близко и видны одновременно.