Адаптация

Глаз обладает чрезвычайно важной биологической способностью приспосабливаться – адаптироваться к различным режимам работы. Благодаря этому свойству зрительная система работает в широком диапазоне яркостей: 10^-6–10⁵ кд/м². При изменении уровня яркости поля зрения автоматически включается целый ряд механизмов, которые и обеспечивают перестройку зрения. Адаптацию следует рассматривать как развитие во времени процесса перехода от одного уровня яркости к другому.

Если уровень яркости длительное время не изменяется, то состояние адаптации приходит в соответствие с этим уровнем. В таких случаях говорят уже не о процессе адаптации, а о состоянии адаптации к данному уровню яркости. При резком изменении яркости происходит разрыв между яркостью и состоянием зрительной системы. Он и служит сигналом для включения адаптационных механизмов.

Перепад яркостей объектов, с которыми работает глаз, очень велик – 10¹¹ раз. Что является наиболее заметной реакцией глаза на изменение яркости объекта? В первую очередь, величина диаметра зрачка глаза. Но диаметр зрачка меняется от 8 мм до 2 мм, т.е. в 4 раза, а площадь зрачка – в 16 раз. Этого, очевидно, совершенно недостаточно для компенсации изменения яркости. Природа создала наиболее радикальный механизм адаптации – это изменение чувствительности сетчатки. Когда глаз начинает приспосабливаться к темноте, то постепенно возрастает чувствительность сетчатки. При этом светочувствительные элементы сетчатки – колбочки и палочки – ведут себя различно. В колбочках чувствительность возрастает в несколько десятков раз, по сравнению с чувствительностью к дневному свету. В палочках чувствительность медленно (в течение часа и более) увеличивается в полной темноте в сотни тысяч раз.

Различают две разновидности адаптации:

1) темновую адаптацию, возникающую при уменьшении яркости фона от некоторого значения L _пp, называемой яркостью предадаптации, до значительно более низкого уровня яркости (в пределе до 10^-6 кд/м², т.е. практической темноты);
2) световую адаптацию, возникающую при увеличении яркости от малого ее значения (10^-6 кд/м²) до некоторого высокого уровня L_a.

Уменьшение пороговой яркости при темновой адаптации объясняется несколькими причинами [2]:

1) переходом от колбочкового зрения к палочковому;
2) расширением зрачка;
3) увеличением площадки, по которой происходит суммирование воздействия света на сетчатку;
4) увеличением времени суммирования световых воздействий;
5) увеличением концентрации светочувствительных веществ в зрительных рецепторах;
6) увеличением чувствительности мозговых центров зрения.

Максимальной световой чувствительностью обладает зрительный анализатор после длительного пребывания в темноте. Во время пребывания на свету чувствительность уменьшается в результате процессов, обратных тем, которые происходят при темновой адаптации.

Ход темновой адаптации зависит от целого ряда факторов. На рис. 23 показана типичная кривая темновой адаптации (t – время темновой адаптации).

Рис. 23 – Кривая темновой адаптации при высоком уровне засветки

Предварительно глаз адаптирован к высокому уровню яркости, при этом палочковый аппарат практически полностью выключен. Кривая имеет излом, соответствующий моменту полной адаптации для колбочек и началу восстановления чувствительности палочек. Развитие процесса темновой адаптации зависит от уровня яркости предварительной засветки глаз (уровня предадаптации). Чем выше уровень засветки, тем позже (до 15 мин) наступает переход от колбочковой ветви к палочковой. С уменьшением уровня предадаптационной яркости засветки перелом на кривой адаптации исчезает и она переходит в монотонно убывающую кривую (рис. 24). Аналогичным образом влияет на ход темновой адаптации длительность засветки глаз. По ходу темновой адаптации можно судить о состоянии зрительного анализатора. Световые пороги даже для здоровых людей различаются в широких пределах. Световые пороги измеряют на адаптометрах или адаптопериметрах.

Рис. 24 – Кривые темновой адаптации при уровнях предадаптации: 1 – 40000 кд/м²; 2 – 4000 кд/м²; 3 – 2000 кд/м²; 4 – 400 кд/м²; 5 – 30 кд/м²;

На световую чувствительность оказывают влияние различные факторы. На рис. 25 показана зависимость световых порогов от возраста. На световую чувствительность оказывают существенное влияние и условия питания (особенно недостаток витамина А). Наиболее часто встречающимся расстройствам светоощущения является гемеролопия * понижение различительной чувствительности в сумерках и ночью. При гемеролопии темновая адаптация заметно ослаблена или вовсе отсутствует. Это заболевание обусловлено расстройством палочкового аппарата зрения. Для предупреждения и лечения гемеролопии необходимо полноценное питание, защита от воздействия больших яркостей, соблюдение режима труда и отдыха.

Рис. 25 – Диапазон изменения световых порогов

Световая адаптация характеризуется изменением световой чувствительности зрения в процессе приспособления к заданной яркости после длительного пребывания в темноте. На рис. 26 приведены кривые, характеризующие ход световой адаптации. Для полной световой адаптации необходимо 20 – 30 мин (практически же полная световая адаптация происходит за 5 – 8 мин) [2].

Рис. 26 – Зависимость световой чувствительности от времени и яркости адаптации: 1 – 1,5 кд/м²; 2 – 7,5 кд/м²; 3 – 17,5 кд/м²; 4 – 500 кд/м²

* Гемеролопия – от греч. hemera – день + alaos - слепой + ops – зрение.