Меню

Глаз как орган восприятия цвета



Анатомия глаза: строение и функции

З рение — один из важнейших механизмов в восприятии человеком окружающего мира. С помощью визуальной оценки человек получает порядка 90 % информации, поступающей извне. Безусловно, при недостаточном или полностью отсутствующем зрении организм приспосабливается, частично компенсируя утерю с помощью других органов чувств: слуха, обоняния и осязания. Тем не менее ни одно из них не способно восполнить тот пробел, который возникает при недостатке зрительного анализа.

Как устроена сложнейшая оптическая система человеческого глаза? На чём основан механизм визуальной оценки и какие этапы он включает? Что происходит с глазом при потере зрения? Обзорная статья поможет разобраться в этих вопросах.

Анатомия глаза человека

Зрительный анализатор включает 3 ключевых компонента:

  • периферический, представленный непосредственно глазным яблоком и прилегающими тканями;
  • проводниковый, состоящий из волокон зрительного нерва;
  • центральный, сосредоточенный в коре головного мозга, где происходит формирование и оценка зрительного образа.

Рассмотрим строение глазного яблока, чтобы понять, какой путь проходит увиденная картинка и от чего зависит её восприятие.

Строение глаза: анатомия зрительного механизма

От правильного строения глазного яблока напрямую зависит, какой будет увиденная картинка, какая информация поступит в клетки головного мозга и каким образом она будет обработана. В норме этот орган выглядит в форме шара диаметром 24–25 мм (у взрослого человека). Внутри него находятся ткани и структуры, благодаря которым картинка проецируется и передается на участок мозга, способный обработать полученную информацию. Структуры глаза включают несколько различных анатомических единиц, которые мы и рассмотрим.

Покровная оболочка — роговица

Роговица представляет собой особый покров, защищающий наружную часть глаза. В норме она абсолютно прозрачна и однородна. Через неё проходят световые лучи, благодаря которым человек может воспринимать трёхмерное изображение. Роговица бескровна, поскольку не содержит ни одного кровеносного сосуда. Она состоит из 6 различных слоёв, каждый из которых несёт определённую функцию:

  • Эпителиальный слой. Клетки эпителия находятся на наружной поверхности роговицы. Они регулируют количество влаги в глазу, которая поступает из слёзных желёз и насыщается кислородом за счёт слёзной плёнки. Микрочастицы — пыль, мусор и прочее — при попадании в глаз могут легко нарушить целостность роговицы. Впрочем, этот дефект, если он не затронул более глубокие слои, не представляет опасности для здоровья глаза, поскольку эпителиальные клетки быстро и относительно безболезненно восстанавливаются.
  • Боуменова мембрана. Этот слой также относится к поверхностным, поскольку располагается сразу за эпителиальным. Он, в отличие от эпителия, не способен восстанавливаться, поэтому его травмы неизменно приводят к ухудшению зрения. Мембрана отвечает за питание роговицы и участвует в обменных процессах, протекающих в клетках.
  • Строма. Этот довольно объёмный слой состоит из волокон коллагена, которые заполняют собой пространство.
  • Десцеметова мембрана. Тоненькая мембранка на границе стромы отделяет её от эндотелиальной массы.
  • Эндотелиальный слой. Эндотелий обеспечивает идеальную пропускную способность роговицы за счёт удаления лишней жидкости из роговичного слоя. Она плохо восстанавливается, поэтому с возрастом становится менее плотной и функциональной. В норме плотность эндотелия составляет от 3,5 до 1,5 тысяч клеток на 1 мм 2 в зависимости от возраста. Если этот показатель падает ниже 800 клеток, у человека может развиться отёк роговицы, в результате которого резко снижается чёткость зрения. Такое поражение — естественный итог глубокой травмы или серьёзного воспалительного заболевания глаз.
  • Слёзная плёнка. Последний роговичный слой отвечает за санацию, увлажнение и смягчение глаз. Слёзная жидкость, поступающая в роговицу, смывает микрочастички пыли, загрязнения и улучшает проницаемость кислорода.

Функции радужки в анатомии и физиологии глаза

За передней камерой глаза, заполненной жидкостью, располагается радужная оболочка. От её пигментации зависит цвет глаз человека: минимальное содержание пигмента обусловливает голубой цвет радужки, среднее значение характерно для зелёных глаз, а максимальный процент присущ кареглазым и черноглазым людям. Именно поэтому большая часть деток рождается голубоглазыми — у них синтез пигмента ещё не отрегулирован, поэтому радужка чаще всего светлая. С возрастом эта характеристика меняется, и глазки становятся темнее.

Анатомическое строение радужки представлено мышечными волокнами. Они молниеносно сокращаются и расслабляются, регулируя проникающий световой поток и изменяя размер пропускного канальца. В самом центе радужки располагается зрачок, который под действием мышц изменяет диаметр в зависимости от степени освещённости: чем больше световых лучей попадает на поверхность глаза, тем уже становится просвет зрачка. Этот механизм может нарушаться под действием медицинских препаратов или в результате болезни. Краткосрочное изменение реакции зрачка на свет помогает диагностировать состояние глубоких слоёв глазного яблока, однако длительная дисфункция может привести к нарушению зрительного восприятия.

Читайте также:  Какого цвета может быть круглая печать

Хрусталик

За фокусировку и чёткость зрения отвечает хрусталик. Эта структура представлена двояковыпуклой линзой с прозрачными стенками, которая удерживается ресничным пояском. Благодаря выраженной эластичности хрусталик может практически моментально менять форму, регулируя чёткость зрения вдали и вблизи. Чтобы увиденная картинка получалась корректной, хрусталик должен быть абсолютно прозрачным, однако с возрастом или в результате болезни линзы могут мутнеть, вызывая развитие катаракты и, как следствие, нечёткость зрения. Возможности современной медицины позволяют заменить человеческий хрусталик имплантом с полным восстановлением функционала глазного яблока.

Стекловидное тело

Поддерживать шарообразную форму глазного яблока помогает стекловидное тело. Оно заполняет собой свободное пространство задней области и выполняет компенсаторную функцию. Благодаря плотной структуре геля стекловидное тело регулирует перепады внутриглазного давления, нивелируя негативные последствия его скачков. Кроме того, прозрачные стенки ретранслируют световые лучи непосредственно на сетчатку, благодаря чему складывается полная картинка увиденного.

Роль сетчатки в строении глаза

Сетчатка — одна из самых сложных и функциональных структур глазного яблока. Получая от поверхностных слоёв световые пучки, она преобразует эту энергию в электрическую и передаёт импульсы по нервным волокнам непосредственно в мозговой отдел зрения. Этот процесс обеспечивается благодаря слаженной работе фоторецепторов — палочек и колбочек:

  1. Колбочки — это рецепторы детального восприятия. Чтобы они могли воспринимать световые лучи, освещение должно быть достаточным. Благодаря этому глаз может различать оттенки и полутона, видеть мелкие детали и элементы.
  2. Палочки относятся к группе рецепторов повышенной чувствительности. Они помогают глазу видеть картинку в неудобных условиях: при недостаточном освещении или не в фокусе, то есть на периферии. Именно они поддерживают функцию бокового зрения, обеспечивая человеку панорамный обзор.

Склера

Тыльная оболочка глазного яблока, обращённая к глазнице, называется склерой. Она плотнее роговицы, поскольку отвечает за перемещение и поддержание формы глаза. Склера непрозрачна — она не пропускает световые лучи, полностью ограждая орган с внутренней стороны. Здесь сосредоточена часть сосудов, питающих глаз, а также нервные окончания. К наружной поверхности склеры прикреплены 6 глазодвигательных мышц, регулирующих положение глазного яблока в глазнице.

На поверхности склеры расположен сосудистый слой, обеспечивающий поступление крови к глазу. Анатомия этого слоя несовершенна: здесь нет нервных окончаний, которые могли бы сигнализировать о появлении дисфункции и прочих отклонений. Именно поэтому офтальмологи рекомендуют обследовать глазное дно не реже 1 раза в год — это позволит выявить патологию на ранних стадиях и избежать непоправимого нарушения зрения.

Физиология зрения

Чтобы обеспечить механизм зрительного восприятия, одного глазного яблока недостаточно: анатомия глаза включает ещё и проводники, которые передают полученную информацию в головной мозг для расшифровки и анализа. Эту функцию выполняют нервные волокна.

Световые лучи, отражаясь от предметов, попадают на поверхность глаза, проникают через зрачок, фокусируясь в хрусталике. В зависимости от расстояния до обозримой картинки хрусталик с помощью цилиарного мышечного кольца меняет радиус кривизны: при оценке удалённых объектов он становится более плоским, а для рассмотрения предметов вблизи — наоборот, выпуклым. Этот процесс называется аккомодацией. Он обеспечивает изменение преломляющей силы и места фокуса, благодаря чему световые потоки интегрируются непосредственно на сетчатке.

В фоторецепторах сетчатки — палочках и колбочках — световая энергия трансформируется в электрическую, и в таком виде её поток передаётся нейронам зрительного нерва. По его волокнам возбуждающие импульсы перемещаются в зрительный отдел коры головного мозга, где информация считывается и анализируется. Такой механизм обеспечивает получение визуальных данных из окружающего мира.

Строение глаза человека с нарушением зрения

Согласно статистике, более половины взрослого населения сталкиваются с нарушением зрения. Наиболее распространёнными проблемами являются дальнозоркость, близорукость и сочетание этих патологий. Основной причиной этих заболеваний служат различные патологии в нормальной анатомии глаза.

Читайте также:  Как сделать чашку проливашку с цветами

При дальнозоркости человек плохо видит предметы, расположенные в непосредственной близости, однако может различить мельчайшие детали удалённой картинки. Дальняя острота зрения — бессменный спутник возрастных изменений, поскольку в большинстве случаев она начинает развиваться после 45-50 лет и постепенно усиливается. Причин этому может быть много:

  • укорочение глазного яблока, при котором изображение проецируется не на сетчатке, а за ней;
  • плоская роговица, не способная к регулировке преломляющей силы;
  • смещение хрусталика в глазу, приводящее к неправильной фокусировке;
  • уменьшение размеров хрусталика и, как следствие, некорректная передача световых потоков на сетчатку.

В отличие от дальнозоркости, при миопии человек детально различает картинку вблизи, однако дальние объекты видит расплывчато. Такая патология чаще имеет наследственные причины и развивается у детей школьного возраста, когда глаз испытывает нагрузки во время интенсивного обучения. При таком нарушении зрения анатомия глаза также изменяется: размер яблока увеличивается, и изображение фокусируется перед сетчаткой, не попадая на её поверхность. Ещё одной причиной близорукости может служить излишняя кривизна роговицы, из-за чего световые лучи преломляются слишком интенсивно.

Нередки ситуации, когда признаки дальнозоркости и близорукости сочетаются. В этом случае изменение строения глаза затрагивают и роговицу, и хрусталик. Низкая аккомодация не позволяет человеку в полной мере видеть картинку, что свидетельствует о развитии астигматизма. Современная медицина позволяет исправить большинство проблем, связанных с нарушением зрения, однако куда проще и логичнее заранее побеспокоиться о состоянии глаз. Бережное отношение к органу зрения, регулярная гимнастика для глаз и своевременное обследование у офтальмолога помогут избежать множества проблем, а значит, сохранить идеальное зрение на долгие годы.

Источник

Лекция 2. Как мы видим и воспринимаем цвет

Лучи света, проходя через зрачок в радужной оболочке и расположенный за ним хрусталик, попадают на сетчатку. Она состоит из двух слоев: наружного, или пигментного, и внутреннего, или нервного, представляет собой разрастание зрительного нерва, связывающего глаз с мозгом. Именно там и возникают зрительные, в том числе цветовые, ощущения.

Наш глаз воспринимает какой-либо цвет как белый, когда все цвета спектра полностью отражаются от освещенной поверхности. Тело или пространство воспринимается черным при отсутствии света. Частичное отражение тех или иных цветовых монохроматических потоков (при поглощении остальных цветов спектра) определяет для нашего зрения цвет отражающей поверхности.

Так, отражение красных лучей создает впечатление красного цвета отражающей поверхности. При этом зеленые, голубые, синие, фиолетовые цвета спектра поглощаются. Глаз человека устроен так, что он прекрасно адаптируется к темноте и свету, к различению предметов на расстоянии, как близком, так и далеком. Хрусталик глаза работает как система автофокусировки фотоаппарата.

Глаз настолько чувствителен к свету, что при абсолютно прозрачной атмосфере мог бы различать огонек свечи на расстоянии 200 км. Глаз здорового человека с развитым цветотоновым зрением способен различать в окружающем мире (при достаточно ярком освещении объектов) около 30 000 оттенков цветов. Многие цветовые атласы содержат в три раза меньшее количество оттенков цветов (даже с учетом того, что в них приводятся образцы одного и того же оттенка цвета — матовые, полуматовые и глянцевые).

Важной особенностью цветового зрения является то, что, определив и запомнив цвет какого-либо объекта, человек, независимо от условий освещения, воспринимает (а точнее, представляет благодаря зрительной цветовой памяти) этот цвет как постоянный, присущий данному объекту. Например, красный цвет, который при слабом освещении объективно видится как темно-красный, серо-красный, коричневато-красный, остается для объекта восприятия все равно красным.

Это помогает человеку запоминать объекты по их цвету и ориентироваться среди них в быту. Но художник, занимаясь живописью, безусловно, отражает в своем произведении (пейзаже, натюрморте, портрете, жанровой картине) реальные изменения цвета изображаемых объектов в зависимости от характера и интенсивности их освещения. Архитекторы, художники декоративно-прикладного искусства, дизайнеры также учитывают в своем творчестве изменения цвета (цветов) создаваемых по их проектам объектов при их реальном восприятии людьми, созерцающими эти объекты в разных условиях освещения.

Читайте также:  Айфон 5 каким цветом коробка

Трехкомпонентная теория цветового зрения Г. Гельмгольца базируется на идее ученого Томаса Юнга о трех родах нервных волокон, воспринимающих три основные цвета: красный, зеленый и синий (точнее — сине-фиолетовый). Простой желтый значительно возбуждает зрительные волокна, ощущающие красный и зеленый цвета, но слабо — фиолетовые. Простой зеленый сильно возбуждает зеленоощущающие волокна и слабо — остальные два типа и т. д. Тот или иной сложный оттенок цвета зависит, по-видимому, от разной степени возбуждения этих трех типов волокон. А равномерное возбуждение всех типов дает ощущение белого цвета. Цветовая система смешения цветов из трех основных цветовых тонов геометрически изображается в виде равностороннего треугольника, в углах которого обозначены три первичных цвета: красный, зеленый, синий (сине-фиолетовый).

Аддитивное смешение цветов — метод синтеза цвета , основанный на сложении цветов непосредственно излучающих объектов. Аддитивное смешение соответствует смешению лучей света. Современным стандартом для аддитивного смешения цветов является модель цветового пространства RGB , где основными цветами являются красный ( R ed) , зелёный ( G reen) и синий ( B lue) . Аддитивное смешение по модели RGB используется в компьютерных мониторах и телевизионных экранах, цветное изображение на которых получается из красных, зелёных и синих точек люминофора или светоматрицы. При отсутствии света нет никакого цвета — чёрный , максимальное смешение даёт белый .

Субтрактивное смешение — противоположность аддитивному смешению цветов. Субтрактивное смешение соответствует смешению красок. В этом случае цвет формируется за счёт вычитания определённых цветов из белого света. Тремя типичными базовыми цветами явлются сине-зелёный (Cyan) , маджента (Magenta) и жёлтый (Yellow) . Модель субтрактивного синтеза CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, Key color) широко применяется в полиграфии.

Основоположник научного цветоведения И. Ньютон первым предложил реально существующий линейный спектр цветов. Цветовой круг Ньютона включал семь последовательно расположенных и радиально ориентированных секторов: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового цветов. При добавлении неспектрального цвета — пурпурного — получалась 8-секторная двухмерная цветовая модель хроматических цветов.

Позднее другими специалистами в области цветоведения на основе цветового круга И. Ньютона (с включением пурпурного цвета) предлагались 12-секторные, 24-секторные и 48-секторные цветовые круги. В качестве стандартного цветового круга принят 24-секторный круг хроматических тонов, образованный путем членения на три каждого из семи основных спектральных цветов и пурпурного цвета.

Известна, помимо двенадцатиричных, также оригинальная десятичная цветовая система — 100-секторный цветовой круг Манселла. В этом круге 10 областей (интервалов). Интервал одного цветового тона включает 11 радиусов цветового тона (от 0 до 10), последний 10-й совпадает с начальным 0-м следующего интервала. По радиусу 5-го цветового тона расположен основной тон каждого интервала, по 10-м радиусам — крайние границы цвета каждого интервала. Шкала насыщенности располагается вдоль радиуса цветового тона. Она имеет определенное число уровней — от наиболее насыщенного цвета на краю круга до наименее насыщенного — к центру круга. Таким образом, цветовой круг (цветовая система) Манселла демонстрирует в широком диапазоне цветность 100 оттенков цветовых тонов: сочетание цветового тона и насыщенности. На основе этой цветовой системы разработаны и выпущены цветовые атласы.

Как и в других стандартизированных системах (содержащих сотни образцов цвета), цвета обозначаются числом, или кодом. В международной практике принят метод определения цвета, разработанный Международной комиссией по освещению (МКО) — Commission International de l’Eclairage. Он основан на том факте, что относительные количества трех стандартных первичных цветов (по Г. Гельмгольцу) — красного, синего и зеленого. График МКО также позволяет осуществлять отбор дополнительных друг к другу цветов и может показать пределы высшей чистоты цветов нефлуоресцирующих пигментов и красителей для сравнения с чистотой (насыщенностью) реально доступных красок.

Позже были разработаны пространственные цветовые модели (трехмерные). Самой первой трехмерной моделью был цветовой шар Отто Рунге. Помимо этой пространственной модели предлагались разными специалистами в области цветоведения и другие модели: цветовой куб Хикетье, многогранник Кюпперса, цветовой цилиндр Манселла, двойной конус Оствальда и т. д.

Источник

Adblock
detector