Глаза и мозг взаимосвязь

Более 70% информации из окружающего мира мы получаем через глаза. Это возможно благодаря тому, что мы обладаем одной из наиболее изумительных зрительных систем в мире. Без нее наша жизнь проходила бы в темноте. Наши глаза имеют совершенное строение, обеспечивая нам трехмерное цветное зрение с высокой визуальной резкостью. Они способны быстро изменять фокус на различные расстояния, регулировать количество входящего света, различать сотни цветов и тысячи различных оттенков, корректировать сферические и хроматические аберрации.

Каждая деталь указывает на замысел

Все в строении и физиологии глаза указывает на разумный замысел Творца. Заметьте, как оба глаза размещены внутри костных впадин, где они отлично защищены от травм, но при этом выступают как раз достаточно, чтобы поддерживать широкое горизонтальное обозрение. Глаза размещены на расстоянии друг от друга, чтобы у нас было чувство пространственной глубины (пространственное зрение). Глазные яблоки имеют форму шара, так что могут легко вращаться как из стороны в сторону, так и вверх-вниз. Мы принимаем это как должное, будто так и должно быть, но представьте, насколько ограниченным было бы наше зрение, если бы глазные яблоки были треугольной, квадратной или какой-либо другой формы, или если бы они двигались в разные стороны или с разной скоростью. 1

Глаз удивительно сложно устроен (см. Рис. 1) и выполняет свою задачу посредством гармоничной работы около 40 различных компонентов, каждый из которых необходим для нормального функционирования зрения. (См. Строение глаза человека)

Разрешая свету проходить

Когда лучи света приближаются к глазу, сначала они сталкиваются с роговой оболочкой (роговица). Благодаря своей прозрачности (важнейшая характеристика) роговица разрешает свету проникать внутрь глаза. Но как ей удается оставаться прозрачной? Оказалось, что в ней находится специальный протеин, сдерживающий развитие кровяных сосудов, которое происходит почти во всех тканях тела. Если бы роговица не была прозрачной, все другие части системы зрения были бы бесполезны!

Роговица также защищает внутренние компоненты глаза от сора и опасных химических элементов. Благодаря своей кривизне она преломляет свет, помогая хрусталику сфокусировать его на сетчатке. Далее свет проходит сквозь отверстие в радужке. Радужка — это круглая диафрагма, расположенная за роговицей, перед хрусталиком. Это она придает глазу цвет в зависимости от количества присутствующего в ней пигмента. В радужке есть центральное отверстие (зрачок), размер которого способен изменяется для контроля количества входящего света. Каким образом это происходит?

Радужка способна изменять размер зрачка благодаря своему замысловатому строению: она состоит из двух разных видов мышц. Круговая сжимающая мышца размещена в радужке кругообразно. При ярком свете она сокращается и закрывает отверстие в зрачке, как бы затягивая его. Расширяющая мышца идет радиально (по радиусу) через радужку, как спицы колеса, и когда она сокращается, зрачок открывается. Подумайте о точном строении вышеописанных частей глаза. Их переходные формы (предполагаемые эволюционистами) просто бы не работали. Таким образом, уже здесь мы наблюдаем сложность и взаимосвязанность, которые невозможно объяснить эволюцией.

Фокусировка

Далее свет движется через хрусталик, который расположен непосредственно за радужкой (см. рис. 2). Хрусталик представляет собой выпуклый оптический элемент, имеющий форму продолговатого шара. Он гладкий и прозрачный, не содержит кровяных сосудов и помещен в эластичный мешочек. Через хрусталик свет преломляется и фокусируется на ямке сетчатки (чувствительное место, которое содержит высокую концентрацию фоторецепторов).

Интересно, что благодаря своему строению и составу роговица и хрусталик имеют большую силу преломления, так что фокусное расстояние 2 оказывается коротким, — система компактна и с легкостью вмещается в размеры глазного яблока. Представьте себе, как бы мы выглядели, если бы требовался целый метр для фокусировки параллельно идущих лучей (от предметов на расстоянии более 6 метров). Совместная преломляющая сила роговицы и хрусталика отлично соотносится с размером глазного яблока и представляет собой еще одно свидетельство разумного замысла. 3

Устройство фокусирования слишком сложно, чтобы произойти посредством случайных последовательных мутаций.

Но как быть с предметами, находящимися близко к нашим глазам? В этом случае глаз должен быть способен преломлять свет еще сильнее. Он делает это, увеличивая кривизну хрусталика. Ресничная мышца соединена с хрусталиком цилиарными поясками, сокращаясь, позволяет хрусталику становиться более выпуклым, увеличивая его преломляющую силу. 3

Читайте также:  Кистозно-аденоматозная мальформация легких

Все это возможно благодаря сложнейшему строению хрусталика. Он устроен из множества как бы намотанных нитей, состоящих из сочлененных частей (специальные клетки), и соединен с цилиарным телом множеством тонких поясков. Фокусировка происходит быстро и автоматически, под полным контролем мозга. Представьте, какие неудобства мы бы могли испытывать, если бы нам приходилось прилагать осознанные усилия для фокусирования на различных предметах.

Наша превосходная фотопленка

В результате фокусировки изображение сосредотачивается на сетчатке (см. рис. 3), многослойной ткани, чувствительной к свету, которая выстилает внутреннюю заднюю часть глазного яблока. Сетчатка содержит около 137 миллионов (!) фоторецепторных клеток (для сравнения, в современных цифровых фотоаппаратах «всего лишь» 5-10 миллионов сенсорных элементов, пикселей). Такое огромное количество обеспечивается высокой плотностью их размещения в сетчатке — около 400 000 на миллиметр квадратный. 4

Сетчатка состоит из 10 слоев (!), включая шесть слоев светочувствительных клеток. Два типа фоторецепторных клеток из-за своей формы называются палочками и колбочками. Палочки очень чувствительны к свету и позволяют глазу видеть в черно-белом цвете, что обеспечивает нам ночное зрение. Колбочки не такие чувствительные к интенсивности света, как палочки, зато различают цвета, оптимально работая в дневное время. 3

Фоторецепторные клетки способны превращать свет в серию электрических сигналов и посылать их в мозг с огромной скоростью, через более чем 1 миллион нервных волокон!

Взаимосвязи в сетчатке весьма сложны. Палочки и колбочки не находятся в прямом контакте с мозгом. Они отправляют свои сообщения биполярным клеткам, которые потом отправляют свои сообщения ганглиозным клеткам, аксоны которых (более 1 миллиона) сплетены в единый зрительный нерв, переносящий сигналы в мозг. Но это еще не полная история. Благодаря двум слоям промежуточных нейронов перед отправкой в мозг происходит параллельная обработка зрительной информации шестью уровнями восприятия в сетчатке. Это делается для ускорения распознавания изображений. 3

Без сомнения, этот тонкий слой нервной ткани (всего лишь 0,2 мм) — просто чудо инженерии, свидетельствующее о бесконечной мудрости Создателя.

Смотрим глазами, а видим мозгом

Ни одна созданная человеком видеокамера, или матрица цифрового фотоаппарата не могут сравниться со сложностью человеческого глаза.

Мозг сортирует, обрабатывает и анализирует сигналы, полученные от глаз, и формирует из отдельных сигналов единое изображение. Еще многое предстоит узнать о работе мозга, но то, что уже известно, поражает воображение. С помощью двух глаз одновременно формируется два изображения окружающего нас мира, по одному на сетчатке каждого глаза, которые передаются в мозг. Как тогда получается, что мы не наблюдаем два изображения одновременно? Оказывается, каждая точка сетчатки в одном глазе соответствует точке сетчатки в другом, так что два изображения можно накладывать или сочетать вместе в мозге, чтобы получить одно изображение. Данные от фоторецепторов соответствующих точек сходятся в зрительной коре мозга, давая начало единому изображению. Из-за разной проекции глаз на объект могут возникать небольшие несоответствия, но мозг так сливает картинки, что мы их не ощущаем. Более того, он умеет использовать эти несоответствия для получения чувства пространственной глубины. 5

Далее, не смотря на то, что полученные образы на сетчатке миниатюрны и перевернуты (в результате преломления света), мозг предоставляет нам нормальное изображение увиденного.

При обработке сигналов мозг «вырезает» непроизвольные моргания, искажения из-за угла зрения, микродвижения глаза, «слепое пятно» и т.д., предоставляя нам целостную картинку.

Невозможно, чтобы такая система зрения могла произойти посредством эволюции. Благодаря разделению изображений и сложным оптическим путям мозг «видит» каждым полушарием отдельно через каждый глаз. Такая конструкция создана для ускорения обработки данных, а также для того, чтобы в случае травмы или потери зрения глаза мозг продолжал видеть оставшимся глазом.

Глаза в движении

Нельзя забывать, что для обладания такой сложной системой зрения, мы должны быть способны поворачивать глаза к интересующему нас предмету. Существует 6 внешних мышц, присоединенных к внешней поверхности глазного яблока (см. рис. 4). Они включают в себя для каждого глаза 4 прямые мышцы (средняя, боковая, верхняя и нижняя) и 2 косые (верхняя и нижняя). Как только какая-нибудь мышца сокращается, противоположная ей расслабляется, чтобы движение глаз было ровным, а не рывкообразным. Когда наши два глаза поворачиваются, меняется движение каждой из 12 мышц (!). Эти изменения действий происходят как непрерывный и хорошо скоординированный процесс.

Читайте также:  Как делают кт головного мозга сколько по времени

Глазовращающие мышцы отличаются от обычных скелетных: они состоят из большего количества разных типов волокон и контролируются большим количеством нейронов для обеспечения точности движений. Эти мышцы уникальны быстротой сокращения и неутомимостью. Строение 12 глазных мышц и высокий уровень их координации свидетельствуют о безупречно продуманном дизайне.

Очистительная система прилагается

Так как глаз является одним из самых важных органов в теле, за ним необходимо постоянно ухаживать. Для этого Бог разработал встроенную очистительную систему, включающую в себя брови, веки, ресницы, слезные и сальные железы (см. рис. 5). Слезные железы постоянно производят липкую жидкость, которая медленно движется вниз по поверхности глаза. Смывая пыль и другой сор, она входит во внутренний слезный проток и стекает по носовому каналу. Слезы содержат сильное антибактериальное вещество, которое уничтожает бактерии, вирусы. Веки работают как стеклоочистители, моргая непроизвольно 10-15 раз в минуту для увлажнения и очищения глаза.

Веки и ресницы трудятся вместе, чтобы предотвратить попадание в глаз грязи и другого мусора. 1 Без постоянного смазывания наши глаза засохли бы и зарубцевались. Без слезного протока слезная жидкость постоянно заливала бы их. Без моргания глаза засорились бы, и мы бы ослепли. Вся система очистки и обслуживания глаза должна была произойти одновременно, «пакетом», а иначе она просто бы не функционировала.

Око — светильник тела

Глазами передается много информации при общении. Они вспыхивают от гнева и горят любовью, выдают усталость и тревогу, отражают страх, радость и обеспокоенность. По глазам видно направление взгляда, наличие внимания или его отсутствие. Закатывание глаз во время разговора может иметь совсем другое значение, чем простой взгляд вверх. Огромные милые глаза — одна из причин, почему маленькие дети так прелестны. Глаза у них занимают до 1/3 лица, в отличие от 1/5 у взрослых. 1 Зрачки отражают общий уровень сознания. Они выражают жизнь и показывают смерть. Глаза действуют как окошки наших чувств.

Заключение

Ваш мозг никогда не видел внешний мир, но дает возможность его воспринимать. Кажется, всё просто: у нас есть двери во внешний мир – наши глаза и уши. Но тот же свет нельзя просто передать в мозг, на самом деле фотоны света преобразуются в основную единицу информации мозга, в электрохимические сигналы.

Эти сигналы движутся по плотной сети клеток мозга, нейронов. В человеческом мозге сотни миллиардов нейронов, и каждый из них отправляет десятки или сотни электрических импульсов тысячам других нейронов ежесекундно. И каким-то образом это создает ощущение реальности: собачий лай, запах кофе и красивый закат – все это часть реальности.

Но как мозг превращает ее во что-то осмысленное? Он безостановочно обрабатывает поток входящей информации в поисках закономерностей, а затем превращает их в реальность. Этот процесс – результат миллионов лет эволюции. Он настолько эффективен, что создается впечатление, будто это происходит моментально и без усилий.

Зрительный процесс кажется обыденным, поэтому трудно оценить масштабность и сложность происходящего за кадром. Чтобы наше зрение было ясным, требуется слаженная работа нескольких систем, в которой участвуют не только глаза. В новейшей истории есть удивительный пример – человек потерял зрение, а потом получил возможность его вернуть.

Ослепнув в раннем детстве, спустя больше 40 лет Майк Мэй (Mike May, California – USA) стал одним из первых, кто смог вылечить химический ожог глаз при помощи стволовых клеток. С точки зрения хирургов, операция прошла удачно, однако, после нее что-то было не так.

Читайте также:  Кортико базальная дегенерация головного мозга

Даже десять лет спустя Майку по-прежнему нужна собака-поводырь. Он видит свет, замечает движение, различает цвета, но с трудом определяет, как далеко находятся предметы. Он так и не понимает выражения лиц своих детей, не научился читать.

История Майка подсказывает, что в зрительном процессе участвуют многие участки мозга. Они выделяют различные детали, границы объектов, черты лиц, цвета, движение. Мозг определяет результат их работы, обобщает их и формирует картинку.

В случае Майка из-за долгой слепоты эти участки мозга взяли на себя другие функции, например, работу слуха и осязания. Новые глаза Майка работали идеально, они отправляли сигналы в мозг, как и глаза других людей, но его мозг не мог их использовать.

Если в детстве вы не взаимодействовали с миром, если вы не смогли разобраться в потоке сенсорной информации, то теоретически вы будете слепы…

По материалам BBC и Nature Neuroscience

Продолжаю тему, касающуюся механизмов зрительного восприятия. Сегодня статья посвящена механизмам фиксации взгляда, т.е. как формируется направленный взор.

Чтобы человек смог рассмотреть любой интересующий его объект, должно быть выполнено два условия. Первое – должны активироваться фоторецепторы сетчатки и передать сигналы в головной мозг. Второе – объект должен оказать в центре поля зрения обоих глаз.

Напомню, что зрительную информацию от сетчатки глаза несёт зрительный нерв (II пара черепных нервов). Нервные волокна, идущие от фоторецепторов глаза, вначале проводят сигналы к стволовым и подкорковым структурам головного мозга. Одним из таких пунктов назначения является средний мозг. Средний мозг при формировании направленного взора, а также при реализации механизмов непроизвольного внимания играет одну из главных ролей.

Очень важно, чтобы объект, вызывающий интерес, попал в центральную часть поля зрения обоих глаз. И для этого человек поворачивает голову и глаза в его сторону. Глаза перемещаются благодаря содружественной работе глазных мышц. К каждому глазному яблоку прикрепляются 6 глазных мышц. Эти мышцы по своей структуре являются поперечнополосатыми и иннервируются соматическими волокнами черепных нервов: глазодвигательных (III пара), блоковых (IV пара) и отводящих (VI пара). Ядра этих нервов располагаются в стволе мозга: глазодвигательных и блоковых нервов – в среднем мозге, отводящих — в мосте (задний мозг).

Глазодвигательный нерв интересен еще и тем, что в его составе имеются и парасимпатические волокна, которые идут к гладкомышечным волокнам сфинктера зрачка глаза. Активация этих волокон приводят к сужению зрачка.

Соответственно, в среднем мозге происходит взаимодействие центров, которые отвечают за направление движения глаз и за формирование образа объекта. Одновременно присоединяются ядра отводящего нерва. Мышцы правого и левого глаза, синхронно работая, осуществляют параллельные движения глаз, и объект воспринимается центральными участками обеих сетчаток.

В это время парасимпатические волокна регулируют просвет зрачка для ограничения светового потока. Помогают парасимпатическим волокнам симпатические нервы, которые, активируя другую мышцу зрачка – дилататор, расширяют зрачок. Начинаются симпатические нервы от шейного отдела спинного мозга. Взаимодействие симпатических и парасимпатических нервов позволяет зрачку пропускать необходимое количество световой информации.

Формирование изображения любого объекта происходит с помощью нейронов затылочной доли коры. Эти же нейроны также принимают участие в формировании взора. Если информация приходит недостаточная или размытая, то корковый отдел зрительного анализатора подаёт сигналы на стволовые структуры и меняет их активность, добиваясь получения чёткой информации.

Описанная система формирования направленного взора работает очень быстро на основе взаимодействия периферических структур (глаза), стволовых и корковых отделов мозга с помощью прямых и обратных связей. Если у человека возникает мотивация рассмотреть какой-либо объект, то на настройку взора уходят доли секунды. Человек может спокойно переводить взор с одного объекта на другой и получать громадное количество информации за 1 минуту.

Читайте также:
Adblock
detector