Какая адаптация наблюдается при повышении яркости. Механизмы световосприятия. Зрительная адаптация. (темновая и световая). Закономерности цветовой индукции

Рассматривание предметов обоими глазами. Когда человек смотрит на какой-либо предмет обоими глазами, то у него не получается восприятия двух одинаковых предметов. Это связано с тем, что изображения от всех предметов при бинокулярном зрении падают на соответствующие, или идентичные, участки сетчатки, в результате чего в представлении человека эти два изображения сливаются в одно

Бинокулярное зрение имеет большое значение в определении расстояния до предмета, его формы. Оценка величины предмета связана с размером его изображения на сетчатке и расстоянием предмета от глаза

Отсутствие бинокулярного зрения часто приводит к косоглазию

Зрачковый рефлекс

Реакция глаза на свет (сужение зрачка) представляет собой рефлекторный механизм ограничения количества света на сетчатку. В норме ширина зрачка составляет 1,5 – 8 мм

Степень освещения помещения может менять ширину зрачка в 30 раз. При сужении зрачка уменьшается поток света, исчезает сферическая аберрация, которая дает на сетчатке круги саморассеивания. При слабом освещении зрачок расширяется, что улучшает видение. Зрачковый рефлекс принимает участие в адаптации глаза

Адаптация

Приспособление глаза к видению предметов в условиях разной интенсивности освещения помещения

Световая адаптация. При переходе из темного помещения в светлое в первое время наступает ослепление. Постепенно глаз адаптируется к свету за счет понижения чувствительности фоторецепторов сетчатки глаза. Длится 5 – 10 минут.

Механизмы световой адаптации:

Снижение чувствительности фоторепторов к свету

Сужение рецепторного поля за счет разрыва связей горизонтальных клеток с биполярными клетками

Распад родопсина (0,001 сек.)

Сужение зрачка

Темновая адаптация. При переходе из светлого помещения в темное человек сначала ничего не видит. Через некоторое время чувствительность фоторецепторов сетчатки повышается, появляются контуры предметов, затем начинают различаться их детали. длится 40 – 80 минут.

Процессы темновой адаптации:

Повышение чувствительности фоторецепторов к свету в 80 раз

Ресинтез родопсина (0,08 сек.)

Расширение зрачка

Увеличение числа связей палочек с нейронами сетчатки

Увеличение площади рецептивного поля

Рис. 6.11. Темновая и световая адаптация глаза

Цветовое зрение

Человеческий глаз воспринимает 7 основных цветов и 2000 разных оттенков. Механизм восприятия цветов объясняется разными теориями

Трехкомпонентная теория цветоощущения (теория цветоощущения Ломоносова-Юнга-Гельмгольца теория цветоощущения) – предполагает существование в сетчатке трех типов фоточувствительных колбочек, которые реагируют на разную длину лучей света. Это создает разные варианты восприятия цветов

первый тип колбочек реагирует на длинные волны (610 – 950 мкм) – ощущение красного цвета

второй тип колбочек – на средние волны (460 – 609 мкм) – ощущение зеленого цвета

третий тип колбочек воспринимает короткие волны (300 – 459 мкм) – ощущение синего цвета

Восприятие других цветов обусловлено взаимодействием этих элементов. Одновременное возбуждение первого и второго типов формирует ощущение желтого и оранжевого цветов, а второго и третьего дают фиолетовый и голубоватый цвета. Одинаковое и одновременное раздражение трех типов цветовоспринимающих элементов сетчатки дает ощущение белого цвета , а торможение их формирует черный цвет

Разложение светочувствительных веществ, находящихся в колбочках, вызывает раздражение нервных окончаний; возбуждение, дошедшее до коры большого мозга, суммируется, и возникает ощущение одного однородного цвета

Полная потеря способности воспринимать цвета называется анопия , при этом люди видят все только в черно – белом цвете

Нарушение восприятия цвета – цветовая слепота (дальтонизм) - страдают в основном мужчины – около 10% – отсутствие определенного гена в Х-хромосоме

Известны 3 типа нарушений цветового зрения:

протанопия – отсутствие чувствительности к красному цвету (имеют выпадание восприятия волн длиной 490 мкм)

дейтеранопия – к зеленому цвету (имеют выпадение восприятия волн длиной 500 мкм)

тританопия – к синему цвету (выпадение восприятия волн длиной 470 и 580 мкм)

Полная цветовая слепота – монохроматия встречается редко

Исследование цветового зрения проводят с помощью таблиц Рабкина

Если человек находится на ярком свете в течение нескольких часов, и в палочках, и в колбочках происходит разрушение фоточувствительных веществ до ретиналя и опсинов. Кроме того, большое количество ретиналя в обоих типах рецепторов превращается в витамин А. В результате концентрация фоточувствительных веществ в рецепторах сетчатки значительно уменьшается, и чувствительность глаз к свету снижается. Этот процесс называют световой адаптацией .

Наоборот, если человек длительно находится в темноте, ретиналь и опсины в палочках и колбочках снова превращаются в светочувствительные пигменты. Кроме того, витамин А переходит в ретиналь, пополняя запасы светочувствительного пигмента, предельная концентрация которого определяется количеством опсинов в палочках и колбочках, способных соединяться с ретиналем. Этот процесс называют темповой адаптацией.

На рисунке показан ход темновой адаптации у человека, находящегося в полной темноте после нескольких часов пребывания на ярком свете. Видно, что сразу после попадания человека в темноту чувствительность его сетчатки очень низкая, но в течение 1 мин она увеличивается уже в 10 раз, т.е. сетчатка может реагировать на свет, интенсивность которого составляет 1/10 часть от предварительно требуемой интенсивности. Через 20 мин чувствительность возрастает в 6000 раз, а через 40 мин - примерно в 25000 раз.

Законы световой и темновой адаптации

1. Темновая адаптация определяется достижением максимума световой чувствительности в течение первых 30 - 45 мин;
2. Световая чувствительность нарастает тем скорее, чем менее до этого глаз был адаптирован к свету;
3. Во время темновой адаптации светочувствительность повышается в 8 - 10 тысяч раз и более;
4. После 45 мин пребывания в темноте световая чувствительность повышается, но незначительно, если обследуемый остается в темноте.

Темновая адаптация глаза есть приспособление органа зрения к работе в условиях пониженного освещения. Адаптация колбочек завершается в пределах 7 мин, а палочек - в течение приблизительно часа. Существует тесная связь между фотохимией зрительного пурпура (родопсина) и изменяющейся чувствительностью палочкового аппарата глаз, т. е. интенсивность ощущения в принципе связана с количеством родопсина, «обесцвечиваемого» под воздействием света. Если перед исследованием темновой адаптации сделать яркий за-свет глаза, например, предложить смотреть на ярко освещенную белую поверхность 10-20 мин, то в сетчатке произойдет значительное изменение молекул зрительного пурпура, и чувствительность глаза к свету будет ничтожной (свето(фото) стресс). После перехода к полной темноте чувствительность к свету начнет весьма быстро расти. Способность глаза восстанавливать чувствительность к свету измеряют с помощью специальных приборов - адаптометров Нагеля, Дашевского, Белостоцкого - Гофмана, Гартингера и др. Максимум чувствительности глаза к свету достигается в течение приблизительно 1-2 ч, повышаясь по сравнению с первоначальной в 5000-10 000 раз и более.

Измерение темновой адаптации
Темновая адаптация может быть измерена следующим образом. Сначала испытуемый в течение короткого промежутка времени смотрит на ярко освещенную поверхность (обычно до достижения им определенной, контролируемой степени световой адаптации). При этом чувствительность испытуемого уменьшается, и тем самым создается точно регистрируемая точка отсчета времени, необходимого для его темновой адаптации. Затем выключают свет и через определенные промежутки времени определяют порог восприятия испытуемым светового стимула. Определенный участок сетчатки стимулируется раздражителем с определенной длиной волны, имеющим определенные продолжительность и интенсивность. По результатам такого эксперимента строится кривая зависимости минимального количества энергии, необходимого для достижения порога, от времени пребывания в темноте. Кривая показывает, что увеличение времени пребывания в темноте (абсцисса) приводит к снижению порога (или к возрастанию чувствительности) (ордината).

Кривая адаптации к темноте состоит из двух фрагментов: верхний относится к колбочкам, нижний - к палочкам. Эти фрагменты отражают разные стадии адаптации, скорость протекания которых различна. В начале адаптационного периода порог резко снижается и быстро достигает постоянного значения, что связано с увеличением чувствительности колбочек. Общее возрастание чувствительности зрения за счет колбочек значительно уступает возрастанию чувствительности за счет палочек, и темновая адаптация наступает за 5-10 мин пребывания в темном помещении. Нижний фрагмент кривой описывает темновую адаптацию палочкового зрения. Рост чувствительности палочек наступает после 20-30-минутного пребывания в темноте. Это значит, что в результате примерно получасовой адаптации к темноте глаз становится примерно в тысячу раз более чувствительным, чем был в начале адаптации. Однако хотя увеличение чувствительности в результате темновой адаптации, как правило, происходит постепенно и для завершения этого процесса требуется время, даже весьма непродолжительное воздействие света может прервать его.

Ход кривой темновой адаптации зависит от скорости фотохимической реакции в сетчатке, а достигнутый уровень зависит уже не от периферического, а от центрального процесса, а именно от возбудимости высших корковых зрительных центров.

Периферический орган зрения реагирует на происходящие перемены в освещении и функционирует в независимости от степени яркости освещения. Адаптация глаза представляет собой способность приспосабливаться к разным уровням освещенности. Реакция зрачка на происходящие перемены дает восприятие визуальной информации в миллионном диапазоне интенсивности от лунного до яркого освещения, несмотря на относительный динамический объем отклика зрительных нейронов.

Виды адаптации

Учеными изучены следующие виды:

• световая - адаптация зрения при дневном или ярком освещении;
• темновая - при темноте или слабом свете;
• цветовая - условия изменения цвета подсветки объектов, которые расположены вокруг.

Как происходит?

Адаптация световая

Происходит при переходе из темноты к сильному освещению. Оно мгновенно ослепляет и изначально виден только белый, так как чувствительность рецепторов настроена на тусклый свет. Одну минуту времени занимает у конусов для поражения резким светом, чтобы захватить его. При привыкании светочувствительность сетчатки теряется. Полное привыкание глаза к естественному освещению происходит в течение 20 минут. Существует два способа:

• резкое снижение чувствительности сетчатки;
• сетчатые нейроны подвергаются скорому приспособлению, тормозящему функцию стержня и благоприятствующей конусной системе.

Темновая адаптация

Темновая адаптация представляет собой обратный процесс световой. Это случается при переходе от хорошо освещенной области к темной области. Первоначально наблюдается чернота, так как конусы перестают функционировать в свете низкой интенсивности. Механизм адаптации можно разделить на четыре фактора:

• Интенсивность и время света: увеличивая уровни предварительно адаптируемых яркостей, время доминирования конического механизма расширяется, пока переключение стержневого механизма задерживается.
• Размер и расположение сетчатки: расположение тестового пятна влияет на темную кривую из-за распределения стержней и конусов в сетчатке.
• Длина волны порогового света непосредственно воздействует на темновую адаптацию.
• Регенерация родопсина: при воздействии светлых фотопигментов как в стержневых, так и в конических фоторецепторных клетках получаются структурные изменения.

Стоит отметить, что ночное видение имеет гораздо более низкое качество, чем зрение при нормальном свете, так как ограничено уменьшенным разрешением и обеспечивает возможность отличать только оттенки белого и черного. Примерно полчаса занимает у глаза приспособиться к сумеркам и приобрести чувствительность в сотни тысяч раз более, чем при дневном свете.

Привыкание глаза к темноте занимает гораздо больше времени у пожилых людей, чем молодых.

Цветовая адаптация

Для человека цветовые предметы меняются при разном освещении только на короткий отрывок времени.

Заключается в смене восприятия рецепторов сетчатки глаза, у которых максимумы спектральной чувствительности располагаются в разных цветовых спектрах излучения. К примеру, при смене естественного дневного света на свет ламп в помещении, изменения произойдут в цветах предметов: зеленый цвет будет отражаться желто-зеленым оттенком, розовый - красным. Такие изменения видны только короткий отрывок времени, со временем они исчезают и кажется, что цвет объекта остается прежним. Глаз привыкает к излучению, отраженного от объекта и воспринимается как и при дневном свете.

Зрительный анализатор обладает способностью воспринимать свет и оценивать степень его яркости. Ее называют светоощущением. Такая функция органа зрения является очень ранней и основной. Как известно, другие функции глаза так или иначе базируются на ней. Глаза животных способны ощущать только свет, он воспринимается светочувствительными клетками. В прошлом столетии ученые установили, что ночных животных состоит преимущественно из палочек, а дневных - из колбочек. Это позволило им сделать заключение о двойственности нашего зрения, то есть о том, что - это инструмент ночного или сумеречного зрения, а - дневного.

Световое ощущение возможно благодаря функционированию палочек. Они более чувствительные к световым лучам, нежели колбочки. В наружных частях палочек постоянно происходят первичные ферментативные и фотофизические процессы преобразования энергии света в физиологическое возбуждение.

Особенностью человеческого глаза является способность воспринимать свет разной интенсивности - от очень яркого до практически ничтожного. Порогом раздражения называют минимальную величину светового потока, которая дает восприятие света. Порог различения - это предельная минимальная разница яркости света между двумя освещенными предметами. Величины обоих порогов являются обратно пропорциональными степени светового ощущения.

Световая и темновая адаптация

Основу исследования светоощущения составляет определение величины этих порогов, в частности, порога раздражения. Он изменяется в зависимости от степени предварительного освещения, которое действовало на глазное яблоко. Если человек некоторое время побудет в темноте, а затем выйдет на яркий свет, то у него наступает ослепление. Оно спустя некоторое время проходит самостоятельно, и человек вновь обретает способность хорошо переносить яркий свет. Все мы знаем, что если долго побыть на свету, а затем зайти в затемненное помещение, то вначале практически невозможно различить предметы, которые в нем находятся. Они становятся различимы только спустя некоторое время. Процесс приспособления глаз к различной интенсивности освещения ученые называют адаптацией. Она бывает световой и темновой.

Световая адаптация представляет собой процесс приспособления глаза к условиям более высокой освещенности. Она протекает достаточно быстро. У некоторых пациентов встречается расстройство световой адаптации при наличии врожденной цветовой слепоты. Они лучше видят в темноте, чем на свету.

Темновая адаптация является приспособлением глазного яблока в тех условиях, когда освещение недостаточное. Она представляет собой изменение световой чувствительности глаза после прекращения воздействия на него световых лучей. В 1865 году Г.Ауберт начал исследовать темновую адаптацию. Он предложил использовать термин «адаптация».

При темновой адаптации максимальная чувствительность к свету наступает в течение и после первых 30-45 минут. В том случае, когда исследуемый глаз и дальше будет оставаться в темноте, светочувствительность продолжит повышаться. Причем, скорость нарастания светочувствительности обратно пропорциональна предварительной адаптации глаза к свету. Светочувствительность во время световой адаптации повышается в 8000-10000 раз.

Исследование темновой адаптации проводят при проведении военной экспертизы и профессиональном отборе. Это очень важный метод диагностики нарушений зрительной функции.

Для того чтобы определить световую чувствительность и изучить весь ход адаптации, используют адаптометры. При проведении врачебной экспертизы пользуются адаптометром Н.А. Вишневского и С.В. Кравкова. С его помощью ориентировочно определяют состояние сумеречного зрения при проведении массовых исследований. Исследование проводят в течение 3-5 минут.

Действие этого прибора основано на феномене Пуркинье. Он заключается в том, что в условиях сумеречного зрения максимум яркости перемещается в спектре в направлении от его красной части к фиолетово-синей. В качестве иллюстрации этого феномена можно использовать такой пример: в сумерках мак красного цвета кажется почти черным, а голубые васильки - светло-серыми.

В настоящее время офтальмологи для исследования адаптации широко используют адаптометры модели АДТ. Они позволяют всесторонне изучать состояние сумеречного зрения. Преимуществом прибора является то, результаты исследования можно получить в течение короткого времени. Этот адаптометр позволяет исследовать ход нарастания световой чувствительности у пациентов во время длительного пребывания в темноте.

Для определения состояния темновой адаптации не обязательно использовать адаптометр. Ее можно проверить при помощи таблицы Кравкова-Пуркинье, которую готовят следующим образом:

• берут кусочек картона размером 20×20см и оклеивают черной бумагой;
• наклеивают на него 4 квадрата, изготовленные из бумаги голубого, красного, желтого и зеленого цвета, размер которых равен 3×3см;
• пациенту показывают в затемненной комнате цветные квадратики, разместив их на расстоянии 40 -50 см от глазных яблок.

Если световое ощущение у пациента не нарушено, то вначале исследования он не видит эти квадраты. Спустя 30-40 минут человек начинает различать контуры желтого квадрата, а через некоторое время - голубого. В том случае, когда световое ощущение понижено, то он вовсе не увидит квадрата голубого цвета, а на месте желтого квадрата будет видеть светлое пятно.

Качество световой чувствительности и адаптации зависит от многих причин. Так, у человека в возрасте 20-30 лет световая чувствительность наиболее высокая, а в преклонном возрасте снижается, поскольку в старости ослабевает чувствительность нервных клеток центров зрения. Если понижается барометрическое давление, то из-за недостаточной концентрации в воздухе кислорода световая чувствительность может снижаться.

На ход адаптации влияют такие факторы:

• менструация;
• беременность;
• качество питания;
• стрессовые ситуации;
• изменение температуры внешней среды.

Гемералопия

Понижение темновой адаптации называют «гемералопия». Она может быть врожденной или приобретенной. Причины врожденной гемералопатии до сих пор не выяснены. Она в некоторых случаях является семейно-наследственной.

Приобретенная гемералопия является симптомом некоторых заболеваний сетчатки и зрительного нерва:

• пигментной дистрофии;
• воспалительных поражений глаза;
• сетчатки;
• атрофии зрительно нерва;
• застойного диска.

Она определяется при и высокой степени. В этих случаях развиваются необратимые изменения анатомических структур глаза. Функциональная приобретенная гемералопатия развивается в случае дефицита в организме витаминов группы В, А и С. После приема комплексных витаминных препаратов с высоким содержанием витамина А темновая светочувствительность восстанавливается.