Световая чувствительность

Зрительные функции.

Введение 5 мин.

1. Световое восприятие. 15 мин.

2. Цветовосприятие 15 мин.

3. Острота зрения. 15 мин.

4. Восприятие трехмерного пространства и движения 20 мин.

Заключение 5 мин.

Основными психофизиологическими характеристиками зрительного анализатора (ЗА) являются:

· абсолютная и контрастная чувствительность,

· инерционность зрения,

· поле зрения,

· цветоощущение,

· острота зрения,

· глубинное зрение,

· восприятие движения.

Световая чувствительность.

Абсолютная чувствительность зрения. Минимальная обнаруживаемая величина яркости светового пятна в условиях полной темновой адаптации называется абсолютным порогом. Рассчи­тано, что одна палочка может быть возбуждена всего 1 квантом света. Но ощущения света при этом еще не возникает. Для возникновения зритель­ного ощущения необходимо, чтобы световой раздражитель имел некоторую минимальную (пороговую) энергию. Минимальное чис­ло квантов света, необходимое для возникновения ощущения света, в условиях темновой адаптации колеблется от 8 до 47. Для возникновения ощущения необходимо возбудить несколько рецепторов. Одиночные палочки и колбочки сетчатки различаются по световой чувствительности незначительно, однако число фото­рецепторов, посылающих сигналы на одну ганглиозную клетку, в центре и на периферии сетчатки различно. Число колбочек в ре­цептивном поле в центре сетчатки примерно в 100 раз меньше чис­ла палочек в рецептивном поле на периферии сетчатки. Соответ­ственно и чувствительность палочковой системы в 100 раз выше, чем колбочковой.

Если световой стимул достаточно больших размеров от 8 в диаметре и не ограничено время его предъявления, порог для здорового глаза человека равен 0,28 10 - 0,75 10 кд /м. С возрастом он несколько увеличивается.

Абсолютная световая чувствительность подчиняется закону пространственной суммации – закон Рикко. Для фовеального зрения диаметр светового пятна, при котором еще возможна такая суммация, равен 5 угловым минутам, для периферического палочкового зрения – около 1 углового градуса. В пределах такой площади I × S = const. Возможна и временная суммация I × t = const, т.е. уменьшение интенсивности источника можно компенсировать временем его предъявления. Закон справедлив для малых значений времени до 100 мс.

Различные рецепторные структуры обладают неодинаковой абсолютной и спектральной чувствительностью. Колбочковое зрение имеет уровень чувствительности на 3 – 4 порядка ниже по сравнению с палочковым. Палочки наиболее чувствительны к свету с длиной волны l=513 нм, а колбочки (усреднено) к l =554 нм.

Зрительная адаптация. При переходе от темноты к свету насту­пает временное ослепление, а затем чувствительность глаза посте­пенно снижается. Это приспособление зрительной сенсорной сис­темы к условиям яркой освещенности называется световой адапта­цией. Обратное явление (темповая адаптация) наблюдается при переходе из светлого помещения в почти не освещенное. В первое время человек почти ничего не видит из-за пониженной возбуди­мости фоторецепторов и зрительных нейронов. Постепенно начи­нают выявляться контуры предметов, а затем различаются и их детали, так как чувствительность фоторецепторов и зрительных нейронов в темноте постепенно повышается. Повышение световой чувствительности во время пребывания в темноте происходит неравномерно: в первые 10 мин она увели­чивается в десятки раз, а затем в течение часа — в десятки тысяч раз.

Важную роль в этом процессе играет восстановление зри­тельных пигментов. Пигменты колбочек в темноте восстанавли­ваются быстрее родопсина палочек, поэтому в первые минуты пре­бывания в темноте адаптация обусловлена процессами в колбоч­ках. Этот первый период адаптации не приводит к большим изме­нениям чувствительности глаза, так как абсолютная чувствитель­ность колбочкового аппарата невелика. Следующий период адаптации обусловлен восстановлением родопсина палочек. Этот период завершается только к концу пер­вого часа пребывания в темноте. Восстановление родопсина со­провождается резким (в 100 000 – 200 000 раз) повышением чув­ствительности палочек к свету. В связи с максимальной чувстви­тельностью в темноте только палочек слабо освещенный предмет виден лишь периферическим зрением.

Существенную роль в адаптации, помимо зрительных пигмен­тов, играет изменение (переключение) связей между элементами сетчатки. В темноте площадь возбудительного центра рецептив­ного поля ганглиозной клетки увеличивается вследствие ослаб­ления или снятия горизонтального торможения. При этом увели­чивается конвергенция фото рецепторов на биполярные нейроны и биполярных нейронов на ганглиозную клетку. Вследствие этого за счет пространственной суммации на периферии сетчатки свето­вая чувствительность в темноте возрастает.

Еще один компонент световой и темновой адаптации – зависимость размера зрачка от средней освещенности.

Световая чувствительность глаза зависит и от влияний ЦНС Раздражение некоторых участков ретикулярной формации ствола мозга повышает частоту импульсов в волокнах зрительного нерва. Влияние ЦНС на адаптацию сетчатки к свету проявляется и в том, что освещение одного глаза понижает световую чувствительность неосвещенного глаза. На чувствительность к свету оказывают влияние также звуковые, обонятельные и вкусовые сигналы.

Рис. 11.24. Кривые темновой адаптации человека. А. Усредненная кривая для девяти здоровых испытуемых. Б. Кривая при полной цветовой слепоте, полученная для области сетчатки на 8° выше центральной ямки. В. Кривая колбочковой системы человека с нормальным цветовым зрением (красный световой стимул в области центральной ямки). Для кривой (Б) ось времени (абсцисс) надо сдвинуть вправо на 2 мин (А, Б: по данным Е. Auerbach, Лаборатория исследования зрения, Иерусалим, 1973)

в полной темноте (более 45 мин) абсолютный порог зрительной чувствительности достигает уровня 1–4 фотонов в секунду на фоторецептор. В скотопических условиях слабые световые стимулы лучше различаются не центральной ямкой, а окружающей ее частью сетчатки. Поэтому тусклые звезды видны только тогда, когда их изображения проецируются на эту область; если смотреть прямо на них, они «исчезают».

У животных, хорошо приспособленных к ночному образу жизни, чувствительность адаптированной к темноте сетчатки усиливается в 5–20 раз за счет слоя отражающих клеток (tapetum lucidum), расположенного между пигментным эпителием и сосудистой оболочкой склеры. Этот слой отражает фотоны, проходящие мимо рецепторов, и возвращает их к последним. Его пигмент желтовато–зеленый, поэтому глаза кошек и собак «светятся» именно таким цветом.

Чем выше яркость, в которой адаптируется глаз, тем относительно меньше становится центр рецептивного поля. В состоянии полной темновой адаптации исчезает антагонизм центра и периферии. В результате клетка возбуждается при предъявлении светового стимула в любом месте рецептивного поля.

На световую чувствительность могут влиять общие физиологические условия:

· Возраст. Световая чувствительность растет до 20 – 30 лет, а потом снижается.

· Снижение барометрического давления ведет к снижению световой чувствительности.

· Условия питания. Витамины В, В, С, А.

· Состояние вегетативной нервной системы.

· Время суток. Утром световая чувствительность выше, чем вечером.

Процесс, обратный описанному, называется световой адаптацией; он протекает значительно быстрее. Когда адаптированный к темноте человек входит в ярко освещенную комнату, его зрительная система приспосабливается к новым условиям освещения за несколько секунд. Если разница в освещенности слишком велика, может наступить временное ослепление с ухудшением восприятия формы [8, 13, 16, 25].