Глаз млекопитающего - Mammalian eye

Глаз
Принципиальная схема человеческого глаза en.svg
Принципиальная схема человеческого глаза.
Катаракта в человеческом глазу.png
Передний сегмент глаза человека - увеличенное изображение, наблюдаемое при осмотре с помощью щелевой лампы при рассеянном освещении, показывающее конъюнктиву, покрывающую белую склеру, прозрачную роговицу, фармакологически расширенный зрачок и катаракту
Подробности
Идентификаторы
латинскийОкулус (множественное число: oculi)
Анатомическая терминология
1. задний сегмент2. ora serrata3. ресничная мышца4. ресничные зоны5. Канал Шлемма.6. ученик7. передняя камера8. роговица9. ирис10. кора хрусталика11. ядро ​​хрусталика12. ресничный отросток13. конъюнктива14. нижняя косая мышца15. нижняя прямая мышца16. медиальная прямая мышца17. Артерии и вены сетчатки.18. диск зрительного нерва19. твердой мозговой оболочки20. центральная артерия сетчатки.21. центральная вена сетчатки22. зрительный нерв23. завихренная вена24. бульбарная оболочка25. макула26. ямка27. склера28. сосудистая оболочка29. верхняя прямая мышца30. сетчатка
  1. задний сегмент
  2. ora serrata
  3. ресничная мышца
  4. ресничные зоны
  5. Канал Шлемма
  6. ученица
  7. передняя камера
  8. роговица
  9. Ирис
  10. кора хрусталика
  11. ядро хрусталика
  12. ресничный отросток
  13. конъюнктива
  14. нижняя косая мышца
  15. нижняя прямая мышца
  16. медиальная прямая мышца
  17. артерии и вены сетчатки
  18. диск зрительного нерва
  19. твёрдая мозговая оболочка
  20. центральная артерия сетчатки
  21. центральная вена сетчатки
  22. Зрительный нерв
  23. завихренная вена
  24. бульбарная оболочка
  25. пятно
  26. ямка
  27. склера
  28. сосудистая оболочка
  29. верхняя прямая мышца
  30. сетчатка

Млекопитающие обычно есть пара глаза. Хотя зрение у млекопитающих не так хорошо, как птичье зрение, это как минимум двухцветный для большинства видов млекопитающих с определенными семействами (такими как Гоминиды ) обладающий трехцветный цветовосприятие.

В размеры глазного яблока у человека варьируются всего на 1-2 мм. Вертикальная ось 24 мм; поперечная большая. При рождении она обычно составляет 16-17 мм, а к трем годам увеличивается до 22,5-23 мм. К 13 годам глаз достигает зрелого размера. Он весит 7,5 грамма, а его объем составляет примерно 6,5 мл. Вдоль линии, проходящей через узловую (центральную) точку глаза, проходит оптическая ось, которая расположена немного на пять градусов по направлению к носу от визуальной оси (то есть по направлению к фокусируемой точке к ямке.

Три слоя

Структура млекопитающее глаз имеет ламинарная организация которые можно разделить на три основных слоя или туники чьи названия отражают их основные функции: фиброзная туника, то сосудистая оболочка, а нервная туника.[1][2][3]

  • Волокнистая туника, также известная как фиброзная оболочка глаза, - внешний слой глазного яблока, состоящий из роговица и склера.[4] Склера придает глазу большую часть белого цвета. Он состоит из плотных соединительная ткань наполненный белком коллаген как для защиты внутренних компонентов глаза, так и для поддержания его формы.[5]
  • Сосудистая оболочка, также известная как Сосудистая оболочка глаза или «uvea» - средний васкуляризированный слой, который включает Ирис, ресничное тело, и сосудистая оболочка.[4][6][7] Сосудистая оболочка содержит кровеносный сосуд которые снабжают клетки сетчатки необходимыми кислород и удалить отходы дыхание. Сосудистая оболочка придает внутреннему глазу темный цвет, что предотвращает мешающие отражения внутри глаза. При взгляде прямо в глаз видна радужная оболочка, а не роговица из-за прозрачности последнего. ученица (центральная апертура радужной оболочки) черная, потому что свет не отражается от внутреннего глаза. Если использовать офтальмоскоп, можно увидеть глазное дно, а также сосуды (которые обеспечивают дополнительный приток крови к сетчатке), особенно те, которые пересекают диск зрительного нерва - точку, где волокна зрительного нерва отходят от глазного яблока - среди прочего[8]
  • Нервная туника, также известная как нервная оболочка глаза, это внутренний сенсорный слой, который включает сетчатка.[4][7]
    • Способствуя зрению, сетчатка содержит светочувствительные стержень и конические клетки и связанные нейроны. Для максимального улучшения зрения и поглощения света сетчатка представляет собой относительно гладкий (но изогнутый) слой. Он имеет две точки, в которых он отличается; то ямка и диск зрительного нерва. Ямка - это впадина в сетчатке прямо напротив хрусталика, которая плотно заполнена колбочками. Он во многом отвечает за цветовое зрение у людей и обеспечивает высокую остроту зрения, что необходимо при чтение. Диск зрительного нерва, иногда называемый анатомическим слепая зона, это точка на сетчатка где Зрительный нерв проникает в сетчатку, чтобы соединиться с нервными клетками внутри нее. На данный момент светочувствительных клеток не существует, поэтому "слепой С сетчаткой переходят цилиарный эпителий и задний эпителий радужки.
    • Помимо палочек и колбочек, небольшая часть (около 1-2% у людей) ганглиозных клеток сетчатки сами являются светочувствительными через пигмент. меланопсин. Обычно они наиболее возбудимы синим светом, около 470–485 нм. Их информация отправляется в SCN (супрахиазматические ядра), а не в зрительный центр, через ретиногипоталамический тракт который образуется при выходе чувствительных к меланопсину аксонов из зрительного нерва. В первую очередь эти световые сигналы регулируют циркадные ритмы у млекопитающих и некоторых других животных.[9] У многих, но не у всех, полностью слепых людей суточные ритмы корректируются таким образом. В ipRGCs имеют и другие функции, например, сигнализируют о необходимости изменения диаметра зрачка при изменении условий освещения.

Передний и задний сегменты

Схема человеческого глаза; обратите внимание, что не все глаза имеют ту же анатомию, что и человеческий глаз.

Глаз млекопитающих также можно разделить на два основных сегмента: передний сегмент и задний сегмент.[10]

Человеческий глаз - это не простая сфера, а как две соединенные сферы: меньшая, более резко изогнутая и большая, менее изогнутая. Бывший, передний сегмент впереди шестой[8] из глаз что включает в себя конструкции перед стекловидное тело: the роговица, Ирис, ресничное тело, и линза.[6][11]

Внутри переднего сегмента есть два заполненных жидкостью пространства:

Скользкий юмор заполняет эти пространства в переднем сегменте и обеспечивает питательными веществами окружающие структуры.

Немного офтальмологи специализируется на лечении и лечении заболеваний и заболеваний переднего сегмента.[11]

В задний сегмент назад пять шестых[8] из глаз это включает передняя гиалоидная мембрана и все оптические структуры, стоящие за ним: стекловидное тело, сетчатка, сосудистая оболочка, и Зрительный нерв.[12]

Радиусы переднего и заднего отделов составляют 8 мм и 12 мм соответственно. Точка соединения называется лимб.

По ту сторону объектива - второй юмор, водянистая влага, который со всех сторон ограничен линза, то ресничное тело, поддерживающие связки и сетчатку. Он пропускает свет без преломления, помогает поддерживать форму глаза и подвешивает хрупкую линзу. У некоторых животных сетчатка содержит отражающий слой ( Tapetum lucidum ), который увеличивает количество света, воспринимаемого каждой светочувствительной клеткой, что позволяет животному лучше видеть в условиях низкой освещенности.

Tapetum lucidum у животных, у которых он есть, может производить блеск, например, как ночью кошачьи глаза. Эффект красных глаз, отражение красных кровеносных сосудов, появляется в глазах людей и других животных, у которых нет tapetum lucidum, следовательно, нет блеска для глаз, и редко у животных, у которых есть tapetum lucidum. Эффект красных глаз - это фотографический эффект, не встречающийся в природе.

Немного офтальмологи специализируемся на этом сегменте.[13]

Экстраокулярная анатомия

Над склерой и внутренней стороной век лежит прозрачная мембрана, называемая конъюнктива. Это помогает смазывать глаза, производя слизь и слезы. Это также способствует иммунный надзор и помогает предотвратить проникновение микробы в глаз.

У многих животных, включая человека, веки протрите глаза и предотвратите обезвоживание. Они распространяются слезы на глазах, содержащий вещества, помогающие бороться бактериальная инфекция как часть иммунная система. Некоторые виды имеют мигательная перепонка Для дополнительной защиты. У некоторых водных животных есть второе веко в каждом глазу, которое преломляет свет и помогает им ясно видеть как над водой, так и под водой. Большинство существ автоматически реагируют на угрозу своим глазам (например, объект, движущийся прямо в глаза, или яркий свет), закрывая глаза и / или отворачивая глаза от угрозы. Мигает глаза, конечно, тоже рефлекс.

У многих животных, включая человека, ресницы предотвратить попадание мелких частиц в глаза. Мелкие частицы могут быть бактериями, а также простой пылью, которая может вызвать раздражение глаз и привести к слезам и последующему ухудшению зрения.

У многих видов глаза вставлены в часть черепа, известную как орбиты или глазницы. Такое расположение глаз помогает защитить их от травм. У некоторых фокусные поля двух глаз перекрываются, обеспечивая им бинокулярное зрение. Хотя у большинства животных есть некоторая степень бинокулярного зрения, степень перекрытия во многом зависит от поведенческих требований.

У людей брови перенаправлять текущие вещества (например, дождевую воду или пот) подальше от глаз.

Функция глаза млекопитающих

Структура глаза млекопитающих полностью обязана задаче фокусировки. свет на сетчатка. Этот свет вызывает химический изменения в светочувствительный клетки сетчатки, продукты которых запускают нервные импульсы которые путешествуют в мозг.

В человеческом глазу свет попадает в зрачок и фокусируется линзой на сетчатке. Светочувствительные нервные клетки называются стержни (для яркости), шишки (для цвета) и ipRGC без обработки изображений (по своей природе светочувствительные ганглиозные клетки сетчатки ) реагируют на свет. Они взаимодействуют друг с другом и отправляют сообщения в мозг. Палочки и колбочки обеспечивают зрение. IPRGCs позволяют вовлекаться в 24-часовой цикл Земли, изменять размер зрачка и резко подавлять шишковидная железа гормон мелатонин.

Сетчатка

Сетчатка содержит три формы светочувствительных клеток, две из которых важны для зрения, стержни и шишки, в дополнение к подмножеству ганглиозных клеток, участвующих в регулировании циркадные ритмы и размер зрачка, но, вероятно, не влияет на зрение.

Хотя структурно и метаболически сходны, функции палочек и колбочек совершенно разные. Палочковые клетки очень чувствительны к свету, что позволяет им реагировать в условиях тусклого и темного света; однако они не могут обнаружить различия в цвете. Это клетки, которые позволяют людям и другим животным видеть при лунном свете или при очень слабом доступе света (как в темной комнате). Конусные клетки, наоборот, нуждаются в высокой интенсивности света для ответа и имеют высокую остроту зрения. Различные клетки колбочек реагируют на разные длины волн света, который позволяет организму видеть цвет. Переход от конического зрения к стержневому - вот почему в темноте становится меньше цветных объектов.

Различия между стержнями и конусами полезны; Помимо возможности видеть как в условиях недостаточной освещенности, так и в условиях освещения, они имеют и другие преимущества. В ямка непосредственно за линзой состоит в основном из плотно упакованных колбочек. Ямка дает человеку очень подробное центральное зрение, позволяя читать, наблюдать за птицами или выполнять любую другую задачу, которая в первую очередь требует пристального взгляда на вещи. Его потребность в свете высокой интенсивности вызывает проблемы для астрономы, так как они не могут видеть тусклые звезды или другие небесные объекты, используя центральное зрение, потому что света от них недостаточно для стимуляции колбочек. Поскольку колбочек - это все, что существует непосредственно в ямке, астрономы должны смотреть на звезды «уголком глаза» (боковое зрение ) где также есть стержни, и где свет является достаточно, чтобы стимулировать клетки, позволяя человеку наблюдать слабые объекты.

И палочки, и колбочки светочувствительны, но по-разному реагируют на разные частоты света. Они содержат разные пигментированные фоторецептор белки. Стержневые клетки содержат белок родопсин а клетки колбочек содержат разные белки для каждого цветового диапазона. Процесс, через который проходят эти белки, очень похож - при воздействии электромагнитное излучение с определенной длиной волны и интенсивностью белок распадается на два составляющих продукта. Родопсин из палочек распадается на опсин и сетчатка; йодопсин шишек распадается на фотопсин и сетчатка. Поломка приводит к активации Трансдуцин и это активирует циклическая GMP-фосфодиэстераза, что снижает количество открытых Циклические нуклеотидно-управляемые ионные каналы на клеточная мембрана, что приводит к гиперполяризация; эта гиперполяризация клетки приводит к снижению высвобождения молекулы-передатчики на синапс.

Различия между родопсином и йодопсинами являются причиной того, что колбочки и палочки позволяют организмам видеть в темноте и в условиях света - каждый из фоторецепторных белков требует разной интенсивности света для разложения на составляющие продукты. Дальше, синаптическая конвергенция означает, что несколько стержневых ячеек подключены к одному биполярная клетка, который затем подключается к одному ганглиозная клетка посредством которого информация передается в зрительная кора. Эта конвергенция прямо противоположна ситуации с колбочками, где каждая ячейка конуса соединена с одной биполярной ячейкой. Это расхождение приводит к высокой остроте зрения или высокой способности различать детали колбочек по сравнению с палочками. Если луч света достигнет только одной стержневой клетки, реакции клетки может оказаться недостаточно для гиперполяризации связанной биполярной клетки. Но поскольку несколько «сходятся» в биполярную ячейку, достаточно молекулы-передатчики достичь синапсы биполярной клетки, чтобы ее гиперполяризовать.

Кроме того, цвет можно различить из-за разных йодопсины из конические клетки; в нормальном человеческом зрении существует три различных вида, поэтому нам нужны три разных основные цвета сделать цветовое пространство.

Небольшой процент ганглиозных клеток сетчатки содержит меланопсин и, таким образом, сами по себе светочувствительны. Световая информация от этих клеток не участвует в зрении и достигает мозга не напрямую через зрительный нерв, а через ретиногипоталамический тракт, RHT. Посредством этой легкой информации Биологические часы Присущая ей приблизительно 24-часовая езда на велосипеде ежедневно корректируется в соответствии с природным циклом света / темноты. Сигналы от этих светочувствительных ганглиозных клеток играют, по крайней мере, еще две дополнительные роли. Они контролируют размер зрачка и приводят к резкому подавлению мелатонин секреция шишковидная железа.

Проживание

Свет из одной точки удаленного объекта и свет из одной точки близкого объекта фокусируется на сетчатке
Основная статья: Размещение (глаз)

Цель оптики глаза млекопитающих - передать на сетчатку четкое изображение визуального мира. Из-за ограниченного глубина резкости Глаза млекопитающих объект на одном расстоянии от глаза может проецировать четкое изображение, в то время как объект ближе или дальше от глаза - нет. Чтобы изображение было четким для объектов, находящихся на разном расстоянии от глаза, необходимо изменить его оптическую силу. Это достигается главным образом за счет изменения кривизны линзы. Для удаленных объектов линзу нужно сделать более плоской; для ближних предметов линзу нужно делать толще и закруглять.

Вода в глазу может изменять оптические свойства глаза и размывать зрение. Он также может смывать слезную жидкость - вместе с ней защитный липидный слой - и может изменять физиологию роговицы из-за осмотический различия между слезной жидкостью и пресной водой. Осмотический эффект становится очевидным при плавании в пресноводных бассейнах, потому что осмотический градиент втягивает воду из бассейна в ткань роговицы (вода в бассейне гипотонический ), вызывая отек, и впоследствии оставляя пловца с «мутным» или «нечетким» зрением на короткий период после этого. Отек можно снять, промыв глаз гипертонический физиологический раствор который осмотически выводит лишнюю воду из глаза.

Рекомендации

  1. ^ "Глаз." Доступ 23 октября 2006 г.
  2. ^ «Общая анатомия глаза». Доступ 23 октября 2006 г.
  3. ^ «Анатомия и функции глаза». Доступ 23 октября 2006 г.
  4. ^ а б c Cline D; Hofstetter HW; Гриффин-младший. Словарь визуальных наук. 4-е изд. Баттерворт-Хайнеманн, Бостон, 1997 г. ISBN  0-7506-9895-0
  5. ^ X. Органы чувств и общий покров. 1c. 1. Туники глаза. Грей, Генри. 1918. Анатомия человеческого тела.
  6. ^ а б c Кассин Б. и Соломон С. Словарь терминологии глаз. Гейнсвилл, Флорида: Издательство Triad Publishing Company, 1990.
  7. ^ а б «Энциклопедия Medline: Глаз». Доступ 25 октября 2006 г.
  8. ^ а б c «глаз, человек». Британская энциклопедия. 2008 г. DVD Encyclopdia Britannica 2006 Ultimate Reference Suite 5 апреля 2008 г.
  9. ^ Ту Д.К., Чжан Д., Демас Дж. И др. (Декабрь 2005 г.). «Физиологическое разнообразие и развитие светочувствительных ганглиозных клеток сетчатки». Нейрон. 48 (6): 987–99. Дои:10.1016 / j.neuron.2005.09.031. PMID  16364902. По своей природе светочувствительные ганглиозные клетки сетчатки (ipRGC) опосредуют множество невидимых явлений, в том числе увлечение циркадных часов циклами свет-темнота, светочувствительность зрачков и регулируемое светом высвобождение гормонов.
  10. ^ Анатомия глаза - передний сегмент В архиве 2008-09-20 на Wayback Machine
  11. ^ а б «Департаменты. Передний сегмент». В архиве 2006-09-27 на Wayback Machine Кантабрийский институт офтальмологии.
  12. ^ «Анатомия заднего сегмента». Архивировано из оригинал на 2016-06-03. Получено 2008-09-11.
  13. ^ Витреоретинальные заболевания и хирургия - Глазной центр Новой Англии