Глаз человека

Эта статья прошла проверку экспертом
У этого термина существуют и другие значения, см. Глаз (значения).
Основная статья: Зрение человека
Правый глаз человека
Основная статья: Глаз
Правый глаз человека

Гла́з челове́ка — высокоспециализированная биологическая система восприятия электромагнитного излучения видимого спектра (парный сенсорный комплекс, включающий глазные яблоки, защитные структуры, нервные пути и центры обработки визуальной информации)[1], обеспечивающая пространственную ориентацию, распознавание объектов и регуляцию биоритмов организма.

Роль зрения в жизни человека

Зрительная система человека демонстрирует высокую степень адаптации к спектральным характеристикам солнечного излучения. Максимум спектральной чувствительности, приходящийся на длину волны 550—556 нанометров[2], точно соответствует пику интенсивности солнечного спектра в зелёной области. Данная спектральная настройка отражает результат длительной коэволюции фоторецепторного аппарата с условиями естественного освещения земной поверхности.

Феномен Пуркинье представляет собой спектральный сдвиг максимума световой чувствительности при переходе от фотопического к скотопическому зрению. В условиях мезопического освещения максимум восприятия смещается в коротковолновую область спектра, что приводит к характерным изменениям цветовосприятия объектов с различными спектральными характеристиками отражения.

Развитие глаза в утробе

Эмбриогенез зрительного анализатора представляет собой сложный процесс морфогенетической дифференцировки, инициирующийся на ранних стадиях органогенеза. Основные структуры глаза формируются преимущественно из эктодермального зародышевого листка, что подчёркивает нейроэктодермальное происхождение зрительной системы.

Постнатальное развитие глазного яблока характеризуется определённой возрастной динамикой:

  1. Диаметр новорождённого составляет 16-17 мм.
  2. К трёхлетнему возрасту увеличивается до 22,5-23 мм.
  3. Окончательные размеры достигаются к пубертатному периоду (12 лет).

Данная закономерность роста определяет возрастные особенности рефракции и обосновывает необходимость регулярного офтальмологического мониторинга в педиатрической практике.

Онтогенетическое развитие зрительной системы начинается с формирования глазных везикул на третьей неделе эмбриогенеза при длине эмбриона 2-3 мм. К концу первого триместра завершается формирование основных анатомических структур, однако функциональное созревание зрительного анализатора продолжается в постнатальном периоде. Развитие цветового зрения завершается к 3-4 месяцам жизни, что связано с окончательной дифференцировкой колбочкового аппарата сетчатки[3].

Размеры и форма глазного яблока

Точные размеры глаза

Морфометрическая характеристика глазного яблока взрослого человека определяется типичными геометрическими параметрами, которые формируются генетически и обеспечивают наилучшие условия для работы зрительной системы.

Основные биометрические показатели включают[4]:

  1. Переднезадний размер (аксиальная длина) — 24,0 мм.
  2. Сагиттальный диаметр — 24,0 мм.
  3. Горизонтальный диаметр — 23,6 мм.
  4. Вертикальный диаметр — 23,3 мм.

Объём глазного яблока составляет 7,448 см³ при массе 7-8 гр. Внутренняя оптическая ось — расстояние от задней поверхности роговицы до фовеа сетчатки — равна 21,5 мм. Этот параметр определяет основные рефракционные характеристики оптической системы глаза.

Оптические свойства глаза

Рефракционная система характеризуется суммарной преломляющей силой 59,92 диоптрии в состоянии аккомодационного покоя. Величина формируется благодаря действию четырёх основных преломляющих структур: передней и задней поверхностей роговицы, а также передней и задней части хрусталика.

Роговица, характеризующаяся диаметром 11 мм и радиусом кривизны 7,8 мм, обеспечивает основную долю рефракции — приблизительно 43,0 диоптрии[5]. Аксиальное расстояние от роговицы до фовеолярной области составляет 25,3 мм, что является критическим параметром для формирования чёткого ретинального изображения.

Функция аккомодации работает по принципу переменной оптической системы с изменяемым фокусным расстоянием. При миопическом аккомодационном усилии цилиарная мышца сокращается, снижая натяжение зонулярных волокон и позволяя хрусталику принимать более выпуклую конфигурацию, что увеличивает его диоптрийную силу. Обратный процесс происходит при аккомодационном расслаблении для дальнего зрения.

Схема человеческого глаза

Строение глаза

Мышцы и защитные оболочки

Окуломоторная система представлена комплексом экстраокулярных мышц, обеспечивающих точные движения глазного яблока в трёх плоскостях[6]:

  1. Четыре прямые мышцы: верхняя, нижняя, медиальная и латеральная ректальная.
  2. Две косые мышцы: верхняя и нижняя облические мышцы.
  3. Леватор верхнего века — мышца, контролирующая положение верхнего века.

Теноновая капсула (лат. «fascia bulbi», или влагалище глазного яблока) представляет собой плотную фиброзную оболочку, отделяющую глазное яблоко от орбитальных тканей и обеспечивающую свободную ротацию в орбитальной полости. Конъюнктива — слизистая оболочка переходного типа — выполняет барьерную функцию и участвует в формировании конъюнктивального рефлекса при внешних раздражениях.

Оболочки глазного яблока

Стенка глазного яблока образована тремя концентрическими оболочками, каждая из которых выполняет специфические морфофункциональные задачи.

Наружная фиброзная оболочка (лат. «tunica fibrosa») состоит из:

  • непрозрачной склеры (лат. «sclera»);
  • опорной структуры белесого цвета;
  • прозрачной роговицы (лат. «cornea»);
  • основного преломляющего элемента.

Роговица характеризуется диаметром около 11 мм и центральной толщиной 0,5 мм[7].

Средняя сосудистая оболочка (лат. «tunica vasculosa») включает радужку с центральным отверстием (зрачком), цилиарное тело и хориоидею. Радужка функционирует как переменная диафрагма, регулирующая световой поток через оптическую систему глаза.

Внутренняя нервная оболочка — сетчатка (лат. «retina») — представляет собой высокодифференцированную нейральную ткань, осуществляющую первичную обработку визуальной информации и трансдукцию световых стимулов в нейронные сигналы.

Склера является наиболее прочной структурой глаза, превосходящей роговицу по механической прочности в шесть раз. Белый цвет склеры обусловлен хаотичным расположением коллагеновых фибрилл, обеспечивающих диффузное отражение света. Возрастные изменения включают утолщение и накопление липофусцина, что может приводить к желтоватому окрашиванию в пожилом возрасте.

Прозрачные среды глаза

Внутреннее содержимое глазного яблока образовано оптически прозрачными средами, обеспечивающими беспрепятственную передачу и фокусировку световых лучей.

Хрусталик (лат. «lens crystallina») — биологическая двояковыпуклая линза — обеспечивает аккомодационную функцию посредством изменения кривизны поверхностей под воздействием цилиарной мышцы.

Стекловидное тело (лат. «corpus vitreum») заполняет основной объём витреальной полости позади хрусталика, поддерживая внутриглазное давление и обеспечивая опорную функцию для структур сетчатки.

Экватор глазного яблока — анатомическая граница наибольшего диаметра — располагается на расстоянии 10-12 мм позади лимба, разграничивая передний и задний сегменты глаза[8].

Хрусталик обладает уникальной ростовой характеристикой — он продолжает увеличиваться в размерах на протяжении всей жизни за счёт наслоения новых волокон на поверхности. Прогрессивное снижение эластичности с возрастом приводит к развитию пресбиопии. Стекловидное тело содержит 99 % воды и стабилизировано гликозаминогликанами, преимущественно гиалуроновой кислотой, что обеспечивает его гелеобразную консистенцию.

Сетчатка и восприятие света

Строение сетчатки

Сетчатка представляет собой высокоорганизованную нейральную ткань со сложной ламинарной архитектоникой. Гистологически идентифицируются 10 функционально специализированных слоёв, каждый из которых участвует в последовательной обработке визуальной информации.

Фоторецепторный слой, содержащий палочки (англ. «rods») и колбочки (англ. «cones»), локализован в наружных отделах нейросенсорной сетчатки, формируя инвертированную конфигурацию. Световые лучи должны пройти через все внутренние слои сетчатки для достижения фоторецепторных сегментов.

Общая фоторецепторная поверхность составляет 0,4-0,05 мм² в области фовеа централис. Макулярная зона (лат. «macula lutea») характеризуется минимальной толщиной нейросенсорной сетчатки (0,08-0,05 мм) и максимальной плотностью колбочковых фоторецепторов, обеспечивая зону наивысшей остроты зрения и цветоразличения.

Количественный анализ фоторецепторной популяции выявляет приблизительно 120 миллионов палочек и 6 миллионов колбочек в каждой сетчатке. Палочки обеспечивают скотопическое зрение и характеризуются световой чувствительностью, примерно в 1 000 раз большей, чем у колбочек[2]. Колбочковая система реализует фотопическое и цветовое зрение, включая три спектральных типа:

  1. коротковолновые (S-колбочки);
  2. средневолновые (M-колбочки);
  3. длинноволновые (L-колбочки) фоторецепторы.

Передача зрительных сигналов

Зрительный нерв (лат. «nervus opticus»), сформированный аксонами ганглиозных клеток сетчатки, осуществляет передачу предварительно обработанной визуальной информации в подкорковые и корковые центры зрительного анализатора. Диск зрительного нерва (лат. «discus nervi optici») лишён фоторецепторных элементов, формируя физиологическую скотому («слепое пятно»)[1].

Фовеолярная область обеспечивает восприятие в пределах 2 градусов углового поля зрения, сосредотачивая основную долю нейронных ресурсов для детального пространственного и цветового анализа. Ретинальная обработка визуальной информации включает выделение пространственных контуров, детекцию движения и анализ изменений уровня яркости.

Зрительный нерв, состоящий из приблизительно одного миллиона миелинизированных аксонов, транспортирует сигналы в латеральное коленчатое тело таламуса и далее в первичную зрительную кору затылочной доли. Центральная обработка включает компенсацию физиологической скотомы и создание перцептивных иллюзий движения при дискретной стимуляции.

Как работает зрение

Чувствительность к свету

Зрительная система демонстрирует исключительный динамический диапазон световосприятия, адаптируясь к изменениям освещённости в пределах 14 порядков величины. Абсолютный порог зрения для постоянного светового стимула составляет приблизительно 10⁻⁶ кандел на квадратный метр.

Статический контраст сетчатки достигает соотношения 100:1, тогда как общий динамический диапазон световосприятия охватывает около 10¹⁴ крат по светимости.

Темновая адаптация характеризуется бифазной кинетикой[9]:

  • начальная фаза колбочковой адаптации (3-5 минут);
  • основная фаза палочковой адаптации (80 % завершения через 30 минут).

Зрачковый рефлекс функционирует как автоматическая система регуляции светового потока, изменяя диаметр зрачка от 2 до 8 мм. Средний диаметр при мезопических условиях составляет 4 мм.

Теоретический расчёт показывает, что световая чувствительность человеческого глаза приближается к квантовому пределу — способности различать отдельные фотоны. В условиях оптимальной темновой адаптации палочковая система может регистрировать поглощение 5-14 фотонов, что соответствует пламени свечи на расстоянии 50 км при отсутствии атмосферного рассеяния и поглощения.

Поле зрения и восприятие пространства

Монокулярное поле зрения характеризуется асимметричной конфигурацией[10]:

  • супериорная граница: 30 градусов (ограничена орбитальным краем);
  • назальная граница: 45 градусов;
  • инфериорная граница: 70 градусов;
  • темпоральная граница: 100 градусов.

Бинокулярное поле зрения достигает 190 градусов по горизонтали и 100 градусов по вертикали. Физиологическая скотома соответствует проекции диска зрительного нерва и характеризуется размерами 7,5×5,5 градуса. Компенсация данного дефекта обеспечивается бинокулярным взаимодействием и саккадическими движениями глаз.

Бинокулярная диспарантность — различие в ретинальных изображениях левого и правого глаза — служит основой стереоскопического восприятия глубины. Нейронная обработка диспарантных сигналов в зрительной коре обеспечивает точную оценку расстояний в пределах 2-3 метров. Периферическое зрение, характеризующееся пониженной остротой, ориентировано на восприятие движения и обеспечение общей пространственной ориентации.

Движения глаз

Окуломоторная активность включает постоянные микродвижения глазного яблока даже при фиксации неподвижной точки. Частота микросаккад достигает 123 движений в секунду, предотвращая адаптацию фоторецепторов к стационарному изображению. Микросаккады характеризуются амплитудой до 30 угловых минут и играют критическую роль в поддержании остроты зрения через механизм постоянной ретинальной стимуляции. Плавные следящие движения (англ. «smooth pursuit») обеспечивают отслеживание движущихся объектов с максимальной угловой скоростью до 100 градусов в секунду[11].

Классификация глазных движений включает:

  • саккады (быстрые скачкообразные движения);
  • плавные следящие движения;
  • вергентные движения (конвергенция и дивергенция);
  • вестибулоокулярный рефлекс.

Каждый тип контролируется специализированными нейронными сетями стволовых и корковых структур. Феномен саккадической супрессии заключается в центральном подавлении зрительного восприятия во время быстрых движений глаз, предотвращая появление размытого изображения.

Человеческий глаз

Цвет глаз и восприятие цвета

Факторы, определяющие цвет глаз

Пигментация радужки регулируется множественными локусами с полигенным типом наследования. Молекулярно-генетические исследования европейских популяций идентифицировали основные генетические детерминанты, контролирующие накопление и распределение меланина в стромальных клетках радужки.

Популяционное распределение цвета глаз демонстрирует значительную географическую вариабельность[12]:

  • карие глаза: 79 % мирового населения;
  • зелёные глаза: 8-10 % мужчин и 18-21 % женщин североевропейских популяций;
  • голубые глаза: 8-10 % глобальной популяции.

Преобладание тёмной пигментации отражает селективное преимущество высокой концентрации меланина в условиях интенсивной солнечной радиации. Филогенетический анализ показывает доминирование карих глаз у большинства видов млекопитающих, что подчёркивает эволюционную уникальность цветового полиморфизма радужки человека.

Как формируется цвет глаз

Формирование различных вариантов окраски радужки определяется несколькими независимыми механизмами[13]:

  1. Янтарная пигментация обусловлена накоплением липохрома — жёлтого каротиноидного пигмента в стромальных клетках радужки.
  2. Серая окраска формируется высокой концентрацией коллагеновых фибрилл в передних слоях стромы, модифицирующих спектральные характеристики отражённого света.
  3. Лимбальное кольцо — концентрическая тёмная кайма — представляет зону повышенной пигментации периферических отделов радужки и рассматривается как маркер молодости и общего состояния здоровья.

Вариабельность цвета глаз в течение жизни может наблюдаться под влиянием гормональных изменений, патологических процессов и возрастных факторов. Гетерохромия — различие в пигментации левой и правой радужки или секторальные различия в пределах одной радужки — обусловлена неравномерным распределением меланобластов в процессе эмбрионального развития. Фиолетовая окраска радужки представляет исключительно редкий вариант, связанный с особой формой альбинизма и дефицитом меланиновой пигментации.

Уникальные способности зрения

Способность глаз приспосабливаться

Экспериментальные исследования Дж. М. Страттона (1896—1897) продемонстрировали высокую степень нейропластичности зрительной системы[14]. Адаптация к инвертированному зрительному полю через призматические устройства достигается в течение нескольких дней, что свидетельствует о способности центральных механизмов зрительного восприятия к функциональной реорганизации.

Реадаптационный период после прекращения инверсионного воздействия также занимает несколько дней, демонстрируя, что перцептивная адаптация реализуется на уровне корковой обработки визуальной информации, а не в периферических звеньях зрительной системы.

Защита глаз от повреждений

Каротиноиды лютеин и зеаксантин выполняют функцию эндогенной фотопротекции сетчатки. Данные ксантофиллы селективно накапливаются в фовеолярной области и функционируют как оптические фильтры, поглощающие высокоэнергетическое коротковолновое излучение.

Эпидемиологические данные указывают на поражение возрастной макулярной дегенерацией приблизительно 1,75 миллиона американцев ежегодно[15]. Это подчёркивает клиническую значимость антиоксидантной защиты макулярной области в условиях хронического светового воздействия.

Многоуровневая система защиты глаза включает рефлекторные механизмы (блефарный и зрачковый рефлексы), биохимическую защиту (антиоксидантные системы, лизоцим слёзной жидкости) и структурные барьеры. Роговица представляет единственную аваскулярную ткань организма, получающую кислород путём прямой диффузии из атмосферы, что обеспечивает оптическую прозрачность, но требует адекватной оксигенации при использовании контактных линз.

Болезни глаз и их предупреждение

Вредные факторы для зрения

Этиологические исследования подтвердили патогенную роль неблагоприятных физических и химических факторов в развитии офтальмопатологии. Особую клиническую значимость представляют современные источники искусственного освещения со спектральной структурой, существенно отличающейся от естественного солнечного излучения.

Хроническое воздействие искусственного освещения с изменённым спектральным составом может приводить:

  • к десинхронизации циркадианных ритмов;
  • астенопическому синдрому;
  • преждевременным дегенеративным изменениям сетчатки.

Синий свет в диапазоне 400—450 нанометров[16], эмитируемый светодиодными дисплеями, характеризуется высокой энергией фотонов и способностью проникать в глубокие слои сетчатки. Эпидемиологические исследования показывают корреляцию между продолжительным использованием электронных устройств (7-10 часов ежедневно) и развитием синдрома «сухого глаза», обусловленного снижением частоты моргания с физиологических 15-20 до 5-7 раз в минуту.

Возрастные изменения зрения

Инволютивные изменения зрительной системы характеризуются закономерной возрастной динамикой:

  • снижение диаметра зрачка (сенильный миоз);
  • редукция аккомодационной амплитуды;
  • развитие пресбиопии (возрастная гиперметропия).

Данные процессы отражают естественное старение тканевых структур глаза и требуют соответствующей оптической коррекции для поддержания функциональной активности зрительной системы[17].

После четвёртого десятилетия жизни наблюдается прогрессивное снижение эластичности хрусталика вследствие накопления нерастворимых белковых агрегатов и уменьшения содержания воды. Данный процесс универсален и затрагивает всех индивидуумов независимо от исходной рефракции. К шестому десятилетию существенно возрастает риск развития катаракты (помутнение хрусталика) и глаукомы (оптическая нейропатия, связанная с повышением внутриглазного давления).

Литература

  • Крейдлин, Г. Е. Жесты глаз и визуальное коммуникативное поведение. — Труды по культурной антропологии. — М.: Восточная литература, 2002. — С. 236–251. — ISBN 5-89737-138-5.

Примечания

  1. ↑ 1,0 1,1 О. В. Ломтатидзе, А. С. Алексеева. Физиология сенсорных систем : учебно-методическое пособие / под общ. ред. О. В. Ломтатидзе. — Изд-во Урал. ун-та, 2022. — С. 26 – 120. — ISBN 978-5-7996-3452-0.
  2. ↑ 2,0 2,1 Алексеенко, С. В. Структура сетчатки глаза человека: классические и современные данные // Сенсорные системы. — СПб.: Ин.-т физиологии им. И.П. Павлова Российской академии наук, 2019. — Т. 33, № 4. — С. 269–286.
  3. ↑ Мильто И.В., Иванова В.В., Геренг Е.А., Гутор С.С., Суходоло И.В. Лекции по общей эмбриологии человека. — Томск: СибГМУ, 2019. — С. 7—29. — 112 с.
  4. ↑ Т. Н. Киселёва, О. Г. Оганесян и соавт. Оптическая биометрия глаза: принцип и диагностические возможности метода // Российская педиатрическая офтальмология. — Медицина, 201. — Январь (№ 12). — С. 35—42.
  5. ↑ Егоров, Е. А. Анатомия органа зрения // Офтальмология : учебник. — 2-е изд., перераб. и доп.. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2021. — С. 19. — 272 с.
  6. ↑ Э. В. Бойко, И. С. Ковалевская, С. А. Коскин и др. Современные методы исследования функциональной активности глазодвигательных мышц // Офтальмол. ведомости. — СПб.: Эко-Вектор, 2018. — Т. 4, № 1. — С. 28–34.
  7. ↑ Сомов Е. Е. Роговица. Клиническая анатомия органа зрения человека. — 4-е изд. — М.: МЕДпресс Информ, 2016. — С. 42. — 134 с. — ISBN 978-5-00030-366-5.
  8. ↑ И. И. Каган, В. Н. Канюков. Функциональная и клиническая анатомия органа зрения. — 2-е изд.. — М.: ГЭОТАР Медицина, 2023. — С. 45. — 216 с. — ISBN 978-5-9704-7040-4.
  9. ↑ Шиффман, Х. Р. Темновая адаптация // Ощущение и восприятие / пер. с англ. З. Замчук. — 5-е изд. — СПб.: Питер, 2003. — С. 153. — 928 с. — ISBN 5-318-00373-7.
  10. ↑ А. Н. Романова, А. А. Наумова, Т. А. Наумова. Определение поля зрения в зависимости от пола и возраста // Universum: Химия и биология : электрон. науч. журн. — 2016. — Т. 24, № 6.
  11. ↑ Величковский, Б. М. Восприятие движения и времени. — Когнитивная наука : Основы психологии познания : в 2 т.. — М.: Издательский центр «Академия», 2006. — Т. 1. — С. 174. — 448 с. — ISBN 5-7695-2984-9.
  12. ↑ Е.В. Балановская и соавт. Точность предикции пигментации волос и глаз по генетическим маркерам для популяций России // Вестник РГМУ.. — М.: РНИМУ им. Н. И. Пирогова, 2019. — № 5. — С. 25–41.
  13. ↑ А. А. Дорофеева, М. А. Негашева. Современное состояние исследований радужной оболочки глаза в антропологии // Вестник Московского университета. Серия 23. — М.: Антропология, 2010. — № 1. — С. 4–21.
  14. ↑ Стрэттон, Д. М. Перевернутый мир // Психология ощущений и восприятия / под ред. Ю. Б. Гиппенрейтер, В. В. Любимов, М. Б. Михалевская. — М.: ЧеРо, 1999. — Вып. 2-е изд., исправленное и дополненное. — С. 567–570.
  15. ↑ Т. С. Федотова, В. М. Хокканен, С. В. Трофимова. Патогенетические аспекты возрастной макулярной дегенерации сетчатки // Вестник ОГУ. — СПб.: Северо-Западный гос. мед. ун.-т им. И. И. Мечникова, 2014. — Вып. 173, № 12. — С. 325–330.
  16. ↑ В. А. Капцов, В. Н. Дайнего. Риски развития возрастной макулярной дегенерации и светодиодное освещение // Анализ риска здоровью. — Пермь: Фед. науч. центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения, 2017. — № 4. — С. 129–146.
  17. ↑ Розанова, О. И. Закономерности инволюционных изменений зрительной системы // Вестник Оренбургского государственного университета. — Оренбург: Оренбург. гос. ун.-т., 2013. — Вып. 153, № 4. — С. 25–41.
Источник — https://znanierussia.ru/articles/index.php?title=Глаз_человека&oldid=1946103