Как «работают» наши глаза

Глава 2

Из каких частей состоит глаз и как действуют глаза.

Глаз является удивительным органом. Философы описывали его как зеркало души. Прежде чем мы сможем понять, как наши два глаза «работают» вместе, являясь «одной командой», мы должны понять, как видит каждый глаз в индивидуальном порядке. В этой главе будет дан краткий обзор сведений о том, как «работает» наш глаз; это будет первым шагом в понимании таких нарушений, как косоглазие и амблиопия.

Говорят, что большинство величайших изобретений человечества возникли на основе природных явлений или были скопировали с натуры. Разработчики самолета и гидролокатора, например, черпали свое вдохновение из наблюдений за птицами и летучими мышами. Фотографическая камера представляет собой рукотворную версию глаза, и сравнение глаза с фотокамерой полезно для понимания того, как «работает» глаз.

Как «работает» фотокамера

Предположим, Вы хотите сфотографировать Вашу дочь. Камера сделана таким образом, что лучи света, отражаясь от объекта (в данном случае от Вашей дочери), фокусируются для формирования изображения [Вашей дочери] на светочувствительной пленке или электронном детекторе, который постоянно воспроизводит  это изображение. Чтобы получить «неразмытый» снимок, ее изображение на пленке или электронном детекторе должно быть четким и ясным. Это достигается за счет фокусировки объектива камеры – стекла, выступающего на передней панели фотокамеры. (см. Рисунок 2-1,  на котором показаны части фотокамеры).

Рисунок 2-1. Слева показан глаз в разрезе, а справа – фотокамера. Линиями соединены аналогичные компоненты.

Если Вы используете ручную (неавтоматическую) фотокамеру, фокусировку необходимо выполнить самостоятельно, поворачивая фокусировочное кольцо, которое перемещает объектив немного вперед или назад. Если Ваша камера имеет автоматическую фокусировку, то она  сама выполняет эту задачу за счет электронного оборудования. Можете Вы вспомнить, как смотрели через увеличительное стекло? Оно должно было быть расположено на определенном расстоянии от объекта, чтобы  Вы видели его «неразмытым», в фокусе. Такое позиционирование увеличительного стекла похоже на процесс фокусировки фотокамеры, чтобы сделать фотографическое изображение Вашей дочери четким и ясным.

Камера должна также контролировать количество света, падающего на фотопленку или электронный детектор. Это достигается путем использования диафрагмы, которая находится сразу за объективом. Это похожая на бублик структура, которая может сужаться или расширяться, уменьшая или увеличивая размер отверстия в ее середине (как «отверстие в бублике»), и, тем самым, регулируя количество проходящего через нее света. Далее следует затвор. Это своеобразный  люк, который открывается или закрывается, чтобы разрешить или запретить вход света в камеру. Наконец, в задней части камеры находится пленка или электронный детектор. Это светочувствительный материал, который сохраняет изображение, сфокусированное на нем. После того, как снимок сделан, Вам нужно будет пройти или проехать в фотоателье для обработки фото, чтобы проявить изображение и напечатать его. В другом варианте, при наличии  цифровой камеры, Вы можете выполнить этот этап на Вашем домашнем компьютере. Наконец, Вы будете иметь готовое изображение Вашей дочери, на которое сможете смотреть с гордостью и улыбкой.

Во многом подобный фотокамере, наш глаз является органом, который для фиксации картины фокусирует свет с резкостью на светочувствительной ткани (снова обратитесь к Рисунку 2-1 для сравнения частей глаза с частями фотокамеры). В глазу имеются две структуры, которые действуют как линзы в фотокамере. Самая передняя часть глаза представляет собой прозрачную структуру (так же, как стекло на часах) и называется роговицей. Это одна из двух «линз» глаза, однако она не может изменять свое фокусное расстояние. Вторая структура глаза, называемая «хрусталик», находится позади зрачка. Хрусталик способен изменять свою форму с помощью цилиарной мышцы (как описано ниже) и таким образом изменять фокусировку света, проходящего через него. В глазах этот тип регулировки производится хрусталиками автоматически, без наших мыслей об этом. Роговица и хрусталик фокусируют свет на светочувствительной ткани внутренней части глаза – сетчатке, которая описана ниже. Радужная оболочка – та часть, которая определяет цвет наших глаз (голубой, коричневый и т.д.), представляет собой похожую на бублик структуру между роговицей и хрусталиком. Посредством сокращения или расслабления мышц в  радужной оболочке (радужке) может изменяться размер отверстия в ее середине –  зрачок. Зрачок – это черный круг в центре радужной оболочки, похожий на отверстие в бублике (радужке). Зрачок черный только потому, что внутри глаза нет света. Это сопоставимо с отверстием в центре диафрагмы фотокамеры, через которую проходит свет. В полной темноте зрачок увеличивается, позволяя пропускать больше света, в ярко освещенных местах он сужается, чтобы ограничить количество света, попадающего в глаз.

В глазу окружающее хрусталик кольцо из мышечной ткани называется цилиарной мышцей. Она прикреплена к хрусталику крошечными нитями, которые получили название ресничных связок. Цилиарная мышца может сокращаться или расслабляться, что фактически приводит к изменению  формы хрусталика глаза. При этом изменяется фокусное расстояние глаза – расстояние, определяющее находится ли глаз в фокусе. Действие цилиарной мышцы подобно фокусирующему кольцу на нашей фотокамере.

Веки, которые могут открываться и закрываться, выполняют роль шторки (затвора) фотокамеры. Они могут допускать или предотвращать попадания света в глаза.

Выстилка внутренней стороны задней поверхности глаза представляет собой тонкий слой ткани, называемой «сетчатка». Это светочувствительная структура глаза, аналогичная фотопленке в камере или электронному детектору (пикселей) в цифровой фотокамере. Так же, как каждая молекула на поверхности фотопленки темнеет или светлеет, в зависимости от того, сколько света падает на нее, каждая клетка в сетчатке создает больший или меньший электрический сигнал,  в зависимости от полученного количества света. Это первый шаг в реальном создании визуального образа.

Далее электрический сигнал, образованный сетчаткой, направляется через большой нерв (так называемый зрительный нерв) к задней части головного мозга (к так называемый затылочной части коры), где обрабатывается зрительный образ. Пересылку изображения по зрительному нерву можно сравнить с Вашей поездкой в фотоателье для обработки фото, чтобы иметь проявленную фотографию. Затылочная  кора превращает этот электрический сигнал в зримое изображение. Мысль о нем – как фотолаборатория для камеры, в которой используется  пленка, или компьютер, если Вы используете цифровую фотокамеру. Наконец, высшие отделы мозга, которые имеют дело с сознательной мыслительной деятельностью, воспринимает созданный визуальный образ и могут вызвать реакцию на него. Она может включать  направление тянущейся руки к объекту, создание эмоции счастья или печали, или вызвать улыбку на лице, подобную той, которая возникает,  когда гордые родители увидят фотографию своего прекрасного ребенка.

Существует шесть мышц, которые направляют глаз, и которые можно сравнить с руками фотографа, который может повернуть фотокамеру в другом направлении. Именно с помощью этих мышц человек может «повернуть» глаза в сторону того, что он хочет увидеть.