Структурно-функциональная характеристика

Рецепторный отдел:

Палочки - ответственны за сумеречное зрение.

Колбочки – ответственны за дневное зрение.

В рецепторных клетках сетчатки находятся пигменты: в палочках – родопсин, в колбочках – йодопсин и другие пигменты. Эти пигменты состоят из ретиналя (альдегид витамина А) и гликопротеида опсина В темноте оба пигмента находятся в неактивной форме. Под действием квантов света пигменты мгновенно распадаются («выцветают») и переходят в активную ионную форму: ретиналь отщепляется от опсина.

Пигменты различаются тем, что максимум поглощения находится в различных областях спектра. Палочки, содержащие родопсин, имеют максимум поглощения в области 500 нм. Колбочки имеют три максимума поглощения: в синей (420 нм), зелёной (551 нм) и красной (558 нм) .

Проводниковый отдел:

1 – ый нейрон – биполярные клетки;

2 – ой нейрон - ганглиозные клетки;

3 – ий нейрон – таламус, метаталамус (наружные коленчатые тела), ядра подушки.

Проводниковый отдел вне сетчатки состоит из чувствительного правого и левого зрительного нерва, частичного перекреста нервных зрительных путей правого и левого глаза (хиазма), зрительного тракта. Волокна зрительного тракта направляются к зрительному бугру (таламус, наружные коленчатые тела, ядра подушки). От них зрительные волокна направляются в кору полушарий большого мозга.

Корковый отдел

Этот отдел расположен в затылочной доле (17, 18, 19 – ые поля). 17 – ое поле осуществляет специализированную переработку информации, более сложную, чем в сетчатке и в наружных коленчатых телах (эта первичная кора образует связи с полями 18, 19).

Подкорковые центры

Наружные коленчатые тела – в них происходит процесс взаимодействия афферентных сигналов, идущих от сетчатки глаза. С участием ретикулярной формации происходит взаимодействие со слуховой и другой сенсорной системой. Аксоны нейронов наружного коленчатого тела расходятся в виде лучей и оканчиваются в основном в поле 17.

Верхние бугорки четверохолмия.

Фотохимические реакции в рецепторах сетчатки

В палочках сетчатки человека и многих животных содержится пигмент родопсин, или зрительный пурпур. В колбочках найден пигмент йодопсин. В колбочках имеются также пигменты хлоролаб и эритролаб; первый из них поглощает лучи, соответствующие зеленой, а второй - красной части спектра.

Родопсин представляет собой высокомолекулярное соединение (молекулярная масса 270 000), состоящее из ретиналя - альдегида витамина А и белка опсина. При действии кванта света происходит цикл фотофизических и фотохимических превращений этого вещества: ретиналь изомеризуется, его боковая цепь выпрямляется, связь ретиналя с белком нарушается, активируются ферментативные центры белковой молекулы. После чего ретиналь отщепляется от опсина. Под влиянием фермента, названного редуктазой ретиналя, последний переходит в витамин А.

При затемнении глаз происходит регенерация зрительного пурпура, т.е. ресинтез родопсина. Для этого процесса необходимо, чтобы сетчатка получала цис-изомер витамина А, из которого образуется ретиналь. Если же витамин А в организме отсутствует, образование родопсина резко нарушается, что и приводит к развитию упомянутой выше куриной слепоты.

Фотохимические процессы в сетчатке происходят весьма экономно, т.е. при действии даже очень яркого света расщепляется только небольшая часть имеющегося в палочках родопсина.

Структура йодопсина близка к родопсину. Йодопсин представляет собой также соединение ретиналя с белком опсином, который образуется в колбочках и отличается от опсина палочек.

Поглощение света родопсином и йодопсином различно. Йодопсип в наибольшей степени поглощает желтый свет с длиной волны около 560 нм.

Оптическая система глаза.

В состав внутреннего ядра глазного яблока входят: передняя камера глаза, задняя камера глаза, хрусталик, водянистая влага передней и задней камер глазного яблока и склисте тело.Хрусталик прозрачен эластичным образованием, которое имеет форму двояковыпуклой линзы причем задняя поверхность более выпуклая, чем передняя. Хрусталик образован прозрачной бесцветной веществом, которое не имеет ни сосудов, ни нервов, а его питание происходит благодаря водянистой влаге камер глаза, 3 всех сторон хрусталик охвачен бесструктурной капсулой, своей экваториальной поверхностью образует реснитчатый поясок.Реснитчатый поясок в свою очередь соединяется с реснитчатым телом с помощью тонких соединительнотканных волокон (циннова связь), фиксирующих хрусталик и своим внутренним концом вплетаются в капсулу хрусталика, а внешним – в вийчасте тело.Важнейшей функцией хрусталика является преломление лучей света с целью их четкого фокусирования на поверхность сетчатки. Эта его способность связана с изменением кривизны (выпуклости) хрусталика, происходит вследствие работы ресничных (цилиарного) мышц. При сокращении этих мышц реснитчатый поясок расслабляется, выпуклость хрусталика увеличивается, соответственно увеличивается его заломлювальна сила, что нужно при рассматривании близко расположенных предметов. Когда ресничные мышцы расслабляются, что бывает при рассматривании далеко расположенных предметов, реснитчатый поясок натягивается, кривизна хрусталика уменьшается, он становится более уплощенным. Заломлювальна способность хрусталика способствует тому, что изображение предметов (около или далеко расположенных) падает точно на сетчатку. Это явление называется аккомодацией. С возрастом у человека аккомодация ослабляется из-за потери хрусталиком эластичности и способности менять свою форму. Снижение аккомодации называется пресбиопии и наблюдается после 40-45

118. Теории цветового зрения (Г. Гельмгольц, Э. Геринг). Нарушение цветового зрения. Физиологические механизмы аккомодации и рефракции глаза. Острота и поле зрения. Бинокулярное зрение.

Цветовое зрение - это способность зрительного анализатора реагировать на изменения светового диапазона между коротковолновым (фиолетовым цветом – длина волны 400 нм) и длинноволновым (красным цветом – длина волны 700 нм) с формированием ощущения цвета.

Теории цветового зрения:

Трехкомпонентная теория цветоощущения Г. Гельмгольца. Согласно этой теории в сетчатке имеются три вида колбочек, отдельно воспринимающих красный, зеленый и сине-фиолетовый цвета. Различные сочетания возбуждения колбочек приводят к ощущению промежуточных цветов.

Контрастная теория Э.Геринга. Основана на существовании в колбочках трех светочувствительных веществ (бело-черное, красно-зеленое, желто-синее), под влиянием одних световых лучей происходит распад этих веществ и возникает ощущение белого, красного, желтого цветов.

Типы нарушения цветового зрения:

1. Протанопия, или дальтонизм - слепота на красный и зеленый цвета, Оттенки красного и зеленого цвета не различаются, сине-голубые лучи кажутся бесцветными.

2. Дейтеранопия - слепота на красный и зеленый цвета. Нет отличий зеленого цвета от темно-красного и голубого.

3. Тританопия - редко встречающаяся аномалия, не различаются синий и фиолетовый цвета.

4. Ахромазия - полная цветовая слепота при поражении колбочкового аппарата сетчатки. Все цвета воспринимаются как оттенки серого.

Приспособление глаза к ясному видению удаленных на разное расстояние предметов называется аккомодацией. При аккомодации происходит изменение кривизны хрусталика и, следовательно, его преломляющей способности. При рассматривании близких предметов хрусталик делается более выпуклым, благодаря чему лучи, расходящиеся от светящейся точки, сходятся на сетчатке. Механизм аккомодации сводится к сокращению ресничных мышц, которые изменяют выпуклость хрусталика. Хрусталик заключен в тонкую прозрачную капсулу, переходящую по краям в волокна цинновой связки, прикрепленной к ресничному телу. Эти волокна всегда натянуты и растягивают капсулу, сжимающую и уплощающую хрусталик. В ресничном теле находятся гладкомышечные волокна. При их сокращении тяга цинновых связок ослабляется, а значит уменьшается давление на хрусталик, который вследствие своей эластичности принимает более выпуклую форму.

Рефракция глаза – процесс преломления световых лучей в оптической системе органа зрения. Сила преломления света оптической системы зависит от кривизны хрусталика и роговицы, являющихся преломляющими поверхностями, а также от расстояния их друг от друга.

Аномалии рефракции глаза

Близорукость. Если продольная ось глаза слишком длинная, то главный фокус будет находиться не на сетчатке, а перед ней, в стекловидном теле. В этом случае параллельные лучи сходятся в одну точку не на сетчатке, а где-то ближе нее, а на сетчатке вместо точки возникает круг светорассеяния. Такой глаз называется близоруким - миопическим. Дальнозоркость. Противоположностью близорукости является дальнозоркость - гиперметропия. В дальнозорком глазу продольная ось глаза короткая, и поэтому параллельные лучи, идущие от далеких предметов, собираются сзади сетчатки, а на ней получается неясное, расплывчатое изображение предмета.

Астигматизм. неодинаковое преломление лучей в разных направлениях (например, по горизонтальному и вертикальному меридиану). Астигматизм обусловлен тем, что роговая оболочка не является строго сферической поверхностью: в различных направлениях она имеет различный радиус кривизны. При сильных степенях астигматизма эта поверхность приближается к цилиндрической, что дает искаженное изображение на сетчатке.

Бинокулярное зрение.

это сложный процесс, осуществляемый совместной работой обоих глаз, глазодвигательных мышц, зрительных путей и коры головного мозга. Благодаря бинокулярному зрению обеспечивается стереоскопическое (объемное) восприятие объектов и точное определение их взаимного расположения в трехмерном пространстве, в то время как монокулярное зрение преимущественно дает информацию в двухмерных координатах (высота, ширина, форма предмета).

Фотохимические процессы в сетчатке глаза заключаются в том, что находящийся в наружных члениках палочек зрительный пурпур (родопсин) разрушается под действием света и восстанавливается в темноте. В последнее время изучением роли зрительного пурпура в процессе действия света на глаз очень широко занимаются Rush ton (1967) и Weale (1962).

Сконструированные ими приборы позволяют измерить толщину распавшегося под влиянием света слоя родопсина в сетчатке живого человеческого глаза. Результаты проведенных исследований позволили авторам сделать заключение о том, что между изменением световой чувствительности и количеством распавшегося зрительного пурпура прямая зависимость отсутствует.

Это может указывать на более сложные процессы, происходящие в сетчатке при действии на нее видимой радиации или, как нам кажется, на несовершенство методического приема (применение атропина, использование искусственного зрачка и т. д.).

Действие света не объясняется лишь исключительно фотохимической реакцией. Принято считать, что при попадании света на сетчатку в зрительном нерве возникают токи действия, фиксируемые высшими центрами коры головного мозга.

При регистрации во времени токов действия получается ретинограмма. Как показывает анализ электроретинограммы она характеризуется начальным скрытым периодом (время с момента воздействия светового потока до появления первых импульсов), максимумом (возрастание числа импульсов) и плавным снижением с предварительным небольшим увеличением (скрытый период конечного эффекта).

Так при одной и той же яркости раздражителя частота импульсов зависит от характера предварительной адаптации глаза, если глаз был адаптирован к свету, то она снижается, а если адаптирован к темноте — повышается.

Кроме реакции на свет, зрительный анализатор осуществляет определенную зрительную работу. Однако, по всей вероятности, механизмы, принимающие участие в процессе восприятия света, и детали объекта при выполнении зрительной работы будут не совсем идентичны.

Если на колебание уровня светового потока анализатор отвечает увеличением или уменьшением площади рецептивных полей сетчатки, то на усложнение объекта восприятия — изменением оптической системы глаза (конвергенция, аккомодация, папилломоторная реакция и т. д.).

Видимая радиация оказывает влияние на разнообразные функции зрительного анализатора: на световую чувствительность и адаптацию, контрастную чувствительность и остроту зрения, устойчивость ясного видения и быстроту различения и т. д.

«Клиника заболеваний, физиология и гигиена в подростковом возрасте», Г.Н.Сердюковская

Мышцы зрачка, получив сигнал Д, перестают реагировать на сигнал Г, о чем и сообщают сигналом Е. С этого момента зрачок принимает посильное участие в усилении четкости изображения предмета на сетчатке, основная же роль в этом процессе принадлежит хрусталику. В свою очередь «центр регуляции силы раздражителя сетчатки», получив сигнал Е, передает информацию К другим центрам, в…

Прогрессирование миопии Э. С. Аветисов рассматривает как следствие «перерегулирования», когда «целесообразный» процесс приспособления глаза с ослабленной аккомодационной способностью к работе на близком расстоянии превращается в свою противоположность. Из сказанного выше становится понятным, какое важное значение для работоспособности глаза имеет достаточное рациональное освещение. Особое значение оно приобретает для подростков, сочетающих работу с учебой. Однако в настоящее…

Сила света и освещенность поверхности связаны следующим равенством: I=EH2; E=I/H2; E=I*cos a/H2. где Е — освещенность поверхности в люксах; Н — высота установки светильника над освещаемой поверхностью в метрах; I — сила света в свечах; а — угол между направлением силы света и осью светильника. Яркость (В) — сила света, отражаемого от поверхности в направлении…

Искусственное освещение В основу нормирования принимаются следующие характеристики, определяющие степень напряжения зрительной работы. Точность зрительной работы, характеризуемая наименьшим размером рассматриваемой детали. Под термином «деталь» в нормах подразумевается не обрабатываемое изделие, а «объект», который приходится рассматривать в процессе работы, например нить ткани, царапина на поверхности изделия и т. д. Степень светлоты фона, на котором рассматривается объект….

Снижение освещенности на одну ступень допускается для производственных помещений с кратковременным пребыванием людей, а также в помещениях, где есть оборудование, не требующее постоянного обслуживания. При устройстве комбинированного освещения на рабочей поверхности освещенность от светильников общего освещения должна составлять не менее 10% норм комбинированного освещения, но для подростков, очевидно, она должна быть не менее 300 лк….

Студент должен

знать:

1. Электрические импульсы нервной системы. Рефлекторная дуга.

2. Механизм сокращения мышц. Пищеварение.

3. Перенос кислорода и его усвоение. Очищение крови и лимфы.

уметь давать определение понятиям: импульс, мышца, кровь, лимфа.

Виды соединительной ткани в организме. Функции соединительной ткани. Костная ткань. Хрящевая ткань. Кровь и лимфа. Жировая ткань. Функции жировой ткани. Мышечная ткань и ее виды. Гладкая мышечная ткань. Поперечнополосатая мышечная ткань. Сердце (сердечная мышца). Функции мышечной ткани. Нервная ткань. Нервные клетки (нейроны) и межклеточное вещество – нейроглия. Функции нервной ткани.

Тема 36. Электромагнитные явления в живом организме (организме человека): электрические ритмы сердца и мозга, электрическая природа нервных импульсов.

Студент должен

знать:

1. Понятие электромагнитного явления в живом организме.

2. Понятие ритма. Электрические ритмы мозга.

3. Фибрилляция и дефибрилляция.

уметь давать определение понятиям:

Тема 37. Феномен зрения: оптика, фотохимические реакции, анализ информации.

Студент должен

знать:

1. Понятие зрения.

2. Мозг и зрение.

уметь давать определение понятиям: зрение, нервы, хрусталик, сетчатка.

Фотохимические реакции в глазу. Механизм анализа информации.

Тема 38. Влияние электромагнитных волн и радиоактивных излучений на организм человека.

Студент должен

знать:

1. Электромагнитное поле (ЭМП) организма человека.

2. Биологическое действие ЭМП Земли, техники.

3. Электромагнитный смог и его действие.

уметь давать определение понятиям: ЭМП, радиоактивное излучение.

Содержание учебного материала (дидактические единицы): Безопасный для здоровья человека предел интенсивности электромагнитных полей – 0,2 мкТл (микроТесла). Интенсивность электромагнитных полей бытовых приборов и транспорта. Радиоактивные излучения: альфа- бета-, гамма-излучения. Механизм их действия на человека. Способы и средства защиты человека от пагубного воздействия электромагнитных волн и радиоактивных излучений.

Тема 39. Роль макромолекул в человеческом организме, ферменты и ферментативные реакции.

Студент должен

знать:

1. Виды макромолекул в организме человека. Их влияние на физиологические процессы.

2. Понятие фермента.

3. Ферментативные реакции.

уметь давать определение понятиям: макромолекула, фермент.

Тема 40. Наследственные закономерности. Геном человека.

Студент должен

знать:

1. Открытие хромосом и ДНК.

2. Наследственные закономерности.

3. НТП и генотип человечества.

уметь давать определение понятиям: ДНК, хромосома, генотоп.

Тема 41. Генетически обусловленные заболевания и возможность их лечения.

Студент должен

знать:

1. Понятие наследственного заболевания.

2.Способы лечения генетически обусловленных заболеваний.

уметь давать определение понятиям: заболевание, мутация.

Поперечное сечение поглощения молекулы

Первичные фотохимические превращения - это молекулярноквантовые процессы. Для того чтобы понять их закономерности, рассмотрим процесс поглощения света на молекулярном уровне. Для этого выразим молярную концентрацию хромофора C через «штучную» концентрацию его молекул (n = N/V - число молекул в единице объема):

Рис. 30.3. Геометрическая интерпретация поперечного сечения поглощения

При этом уравнение (28.4) принимает следующий вид:

Отношение натурального молярного показателя поглощения к постоянной Авогадро имеет размерность [м 2 ] и называется поперечным сечением поглощения молекулы:

Поперечное сечение - это молекулярная характеристика процесса поглощения. Его величина зависит от строения молекулы, длины световой волны и имеет следующее геометрическое истолкование. Представим круг площади s, в центре которого находится молекула данного вида. Если траектория фотона, способного вызвать фотовозбуждение молекулы, проходит через этот круг, то происходит поглощение фотона (рис. 30.3).

Теперь мы можем записать уравнение для изменения интенсивности света в виде, который учитывает молекулярный характер поглощения:

Молекула поглощает только один световой квант. Для того чтобы учесть фотонный характер поглощения, введем специальную величину - интенсивность фотонного потока (I ф).

Интенсивность фотонного потока - количество фотонов, падающих по нормали на поверхность единичной площади за единицу времени:

Соответствующим образом изменяется и число фотонов вследствие их поглощения:

Квантовый выход фотохимической реакции

Для того чтобы связать число поглощенных фотонов с числом молекул, вступивших в фотохимическую реакцию, выясним, что происходит с молекулой после поглощения фотона. Такая молекула может вступить в фотохимическую реакцию или, передав полученную энергию соседним частицам, вернуться в невозбужденное состояние. Переход от возбуждения к фотохимическим превращениям - случайный процесс, реализующийся с определенной вероятностью.

- Анатомия зрения

Анатомия зрения

Феномен зрения

Когда ученые объясняют феномен зрения , они часто сравнивают глаз с фотоаппаратом. Свет, подобно тому как это происходит с линзами аппарата, попадает в глаз через небольшое отверстие - зрачок, расположенный в центре радужной оболочки глаза. Зрачок может быть шире или уже: таким образом регулируется количество попадаю-щего света. Далее свет направляется на заднюю стенку глаза - сетчатку, в результате чего в мозгу возникает определенная картинка (образ, изображение). Точно так же, когда свет попадает на заднюю стенку фотоаппарата, изображение фиксируется на пленку.

Рассмотрим подробнее, как работает наше зрение.

Сначала свет получают видимые части глаза, к которым относятся. Радужная оболочка («вход») и склера (белок глаза). Пройдя через зрачок, свет попадает на фокусирующую линзу (хрусталик ) человеческого глаза. Под влиянием света зрачок глаза сужается безо всяких усилий или контроля человека. Это происходит потому, что одна из мышц радужной оболочки - сфинктер - чувствительна к свету и реагирует на него, расширяясь. Сужение зрачка происходит благодаря автоматическому контролю нашего мозга. Современные самофокусирующиеся фотографические аппараты делают примерно то же самое: фотоэлектрический «глаз» регулирует диаметр входного отверстия позади линзы, дозируя таким образом количество попадающего света.

Теперь обратимся к пространству, лежащему за глазной линзой, где находится хрусталик,стекловидное студенистое вещество (стекловидное тело ) и наконец - сетчатка , орган, который вызывает подлинное восхищение своей структурой. Сетчатка покрывает обширную поверхность глазного дня. Это уникальный орган со сложной структурой, не похожей ни на какую другую структуру тела. Сетчатая оболочка глаза состоит из сотни миллионов светочувствительных ячеек, называемых «палочками» и «колбочками». несфокусированного света. Палочки предназначены для того, чтобы видеть в темноте, и когда они задействованы, мы можем воспринимать невидимое. Фотопленка на такое не способна. Если же использовать пленку, предназначенную для съемок в полумраке, она не сможет запечатлеть картинку, видимую при ярком свете. Но человеческий глаз имеет только одну сетчатку, и она способна действовать в разных условиях. Пожалуй, ее можно наз-вать полифункциональной пленкой. Колбочки , в отличие от палочек, лучше всего работают при свете. Им нужен свет, чтобы обеспечивать четкий фокус и ясное зрение. Самая высокая концентрация колбочек - в той области сетчатки, которая называется макулой («пятном»). В центральной части этого пятна расположена fоvea centralis (глазная ямка, или фовея): именно эта область делает возможным наиболее острое зрение.

Роговица, зрачок, хрусталик, стекловидное тело, как и размер глаз-ного яблока, - от всего этого зависит фокусировка света по мере его прохождения через те или иные структуры. Процесс изменения фокуса света называется рефракцией (преломлением). Свет, фокусированный более точно, попадает на фовею, тогда как менее фокусированный свет рассеивается на сетчатке.

Наши глаза способны различать около десяти миллионов градаций интенсивности света и около семи миллионов оттенков цветов.

Однако анатомия зрения не сводится только к этому. Человек, чтобы видеть, одновременно использует и глаза, и мозг, а для этого недостаточно простой аналогии с фотоаппаратом. Каждую секунду глаз посылает в мозг около миллиарда единиц информации (более 75 процентов всей воспринимаемой нами информации). Эти порции света превращаются в сознании в удивительно сложные образы, которые вы опознаёте. Свет, приняв форму этих узнаваемых образов, предстает своеобразным стимулятором для ваших воспоминаний о событиях прошлого. В этом смысле зрение выступает только как пассивное восприятие.

Практически все, что мы видим, - это то, что мы научились видеть. Ведь мы приходим в жизнь, не имея представления о том, как добывать информацию из света, падающего на сетчатку. В младенчестве то, что мы видим, для нас не означает ничего или почти ничего. Стимулированные светом импульсы от сетчатки попадают в мозг, но они для малыша - только ощущения, лишенные смысла. По мере взросления и обучения человек начинает интерпретировать эти ощущения, пытается в них разобраться, понять, что они означают.