Орган зрения человека: структурная анатомия и физиология

Орган зрения (или зрительной системы) всегда парный, его основная функция – восприятия электромагнитного излучения. Функциональный пик приходится на дневные часы, а с наступлением темного времени суток максимум светочувствительности стремится к части спектра с короткими волнами. Таким образом, в сумерки изменяется цветовоспроятие: к примеру, красные предметы начинают казаться черными, а объекты синих оттенков, – наоборот, кажутся светлыми.

Орган зрения человека, состоящий из глазного яблока со зрительным нервом и вспомогательных органов, находится в глазнице, стенки которой образованы костями мозгового и лицевого черепа. К вспомогательным органам глазного яблока относят: глазницу, выстланную изнутри надкостницей, веки и ресницы, слезный аппарат, конъюнктиву, мышцы глазного яблока, жировое тело глазницы и влагалище глазного яблока. В анатомическом отношении глазное яблоко состоит из трех оболочек и ядра.

В этом материале вы сможете подробно ознакомиться со структурной анатомией и физиологией органа зрения, а также узнать о проводящем пути зрительного анализатора.

Функциональная анатомия органа зрения: системы и их структура

В функциональной анатомии органа зрения можно выделить следующие системы.

Таблица «Строение и функции органа зрения»:

В следующем разделе статьи вы узнаете о строении глазного яблока человека.

Глазное яблоко человека: особенности строения

Глазное яблоко, bulbus oculi, имеет форму шара, у которого спереди находится незначительная выпуклость. Она соответствует местоположению прозрачной его части — роговицы. Остальная (большая) часть наружной оболочки глаза покрыта склерой. В связи с этим в строении глазного яблока выделяют два полюса: передний и задний, polus anterior etpolusposterior. Передний полюс соответствует наиболее выступающей точке роговицы, задний — располагается на 2 мм латеральнее места выхода зрительного нерва. Линия, соединяющая полюса глаза, называется анатомической осью глаза. В свою очередь, в ней различают наружную и внутреннюю оси глазного яблока. Наружная ось, axis bulbi externus, простирается от наружной поверхности роговицы до наружной поверхности заднего полюса глазного яблока и составляет 24 мм. Внутренняя ось, axis bulbi internus (от внутренней поверхности роговицы до сетчатки в области заднего полюса), составляет 21,75 мм. Длина анатомической оси глаза в офтальмологической практике измеряется с помощью ультразвуковой биометрии. Причем с возрастом она практически не изменяется. Лица, у которых длина анатомической оси соответствует указанным величинам (24 и 21,75 мм), являются эмметропами.

Одна из особенностей физиологии органа зрения заключается в том, что при удлинении внутренней оси лучи света фокусируются перед сетчаткой. Это состояние носит название близорукость, или миопия (от греч. myopos — щурящий глаз). Данная категория людей именуется миопами. При укорочении данной оси лучи света фокусируются за сетчаткой глаза, что определяется как дальнозоркость, или гиперметропия.

Окружность глазного яблока, мысленно проведенная по склере на расстоянии, равноудаленном от его полюсов, носит название — экватор глаза. У взрослого эмметропа он равен 77,6 мм.

В анатомии органа зрения выделяют зрительную ось глазного яблока, axis opticus, которая простирается от переднего полюса до центральной ямки сетчатки — точки наилучшего видения.

Организация органа зрения: оболочки глазного яблока

Глазное яблоко состоит из трех оболочек (фиброзной, сосудистой и внутренней), которые последовательно друг за другом окружают структуры, составляющие ядро.

Таблица «Организация органа зрения»:

На гистотопограмме в составе зрительной части сетчатки выделяют 10 слоев. Наиболее глубокий из них пигментный слой, который распространяется и на «слепую» часть сетчатки. За пигментным слоем располагаются фоторецепторные клетки — палочки (100-120 млн) и колбочки (6-7 млн). Палочки и колбочки связаны с биполярными нейронами, которые передают информацию на ганглиозные нейроны. Аксоны последних лежат на поверхности сетчатки и в последующем составляют зрительный нерв. В пределах сетчатки они лишены миелиновой оболочки, поэтому пропускают свет до палочек и колбочек. В связи с указанными особенностями строения в сетчатке выделяют пигментную часть, pars pigmentosa, и внутреннюю светочувствительную часть — нервную, pars nervosa.

Содержимым глазного яблока, составляющим его ядро, являются: водянистая влага, хрусталик и стекловидное тело. Они выполняют светопроводящую и светопреломляющую функции. Водянистая влага, humor aquosus, находится в передней и задней камерах глазного яблока.

Передняя камера глазного яблока, camera anterior bulbi, входящая в строение органа зрения, представляет собой пространство, ограниченное задней поверхностью роговицы, передней поверхностью радужки и центральной частью капсулы хрусталика. Эта камера имеет неравномерную глубину, она истончается по направлению к периферии. В области зрачка ее глубина составляет 3-3,5 мм.

Задняя камера глазного яблока, camera posterior bulbi, ограничена спереди радужкой; латерально снаружи — ресничным телом; сзади — передней поверхностью ресничного тела; медиально-боковой поверхностью хрусталика (экватором хрусталика). Обе камеры глазного яблока вмещают 1,2-1,3 см3 водянистой влаги.

Водянистая влага (внутриглазная жидкость) по своему составу близка к плазме крови. Она образуется путем ультрафильтрации крови через стенку ресничных отростков и сосудов ресничного тела. Образовавшаяся жидкость поступает в заднюю камеру глазного яблока, которая сообщается с пространством между волокнами ресничного пояска, fibrae zonulares. Эти волокна соединяют капсулу хрусталика с ресничным телом. Пространства ресничного пояска, spatia zonularia, имеют форму круговой щели, лежащей по периферии хрусталика, и носят название Петитов канал.

Таким образом, внутриглазная жидкость из задней камеры проникает в Петитов канал. Из последнего в момент аккомодации хрусталика через зрачок она поступает в переднюю камеру глазного яблока. В углу этой камеры в составе гребенчатой связки радужки, ligamentum pectination iridis, находятся пространства радужно-роговичного угла (Фонтановы). Через Фонтановы пространства водянистая влага оттекает в венозный синус склеры, sinus venosussclerae (Шлеммов канал). Небольшая часть внутриглазной жидкости оттекает через ресничное тело в околососудистое пространство, spatiumperichoroidale. Из последнего она поступает в периневральное пространство, окружающее зрительный нерв, и далее в межоболочечное субарахноидальное пространство.

Между притоком и оттоком внутриглазной жидкости существует равновесный баланс, который обеспечивает поддержание определенного уровня внутриглазного давления (25-27 мм рт. ст.). Повышение внутриглазного давления (глаукома) или его снижение приводят к нарушению зрения.

Хрусталик, lens, представляет собой полутвердое бессосудистое тело, имеющее форму двояковыпуклой линзы. В глазном яблоке хрусталик располагается позади радужки на передней поверхности стекловидного тела. В нем различают переднюю и заднюю поверхности. Закругленный периферический край хрусталика, где сходятся его поверхности, носит название экватор, equator lends. Условная линия, соединяющая передний и задний полюса хрусталика, именуется осью хрусталика, axis lends. Ее длина составляет 4 мм. Хрусталик удерживается многочисленными волокнами, составляющими подвешивающую связку — ресничный поясок.

Ресничный поясок простирается от ресничного тела и его отростков к экватору хрусталика, где вплетается в капсулу. Капсула хрусталика, capsula lentis, представлена тонкой прозрачной оболочкой. Под капсулой располагается один слой эпителиальных клеток, составляющий кору хрусталика, cortex lentis. Внутри находится ядро хрусталика, nucleus lentis, более плотное, чем кора. Вещество хрусталика, substantia lentis, пронизывает 12-16 радиальных волокон хрусталика, fibrae lentis, которые представляют собой вытянутые в длину клетки эпителия. Одна из особенностей органа зрения заключается в том, что при сокращении ресничной мышцы расслабляется ресничный поясок (циннова связка) и хрусталик становится более округлым. При этом преломляющая способность его возрастает до 33 диоптрий. При расслаблении ресничной мышцы хрусталик уплощается, его преломляющая способность уменьшается до 18 диоптрий.

Стекловидная камера глазного яблока, camera vitrea bulbi, занимает задний отдел полости глаза, позади хрусталика. Она заполнена стекловидным телом, corpus vitreum, покрытым тонкой мембраной. Передняя часть стекловидного тела имеет вдавление, в котором находится задняя часть хрусталика. Это вдавление носит название стекловидной ямки,/ossa hyaloidea. Стекловидное тело представляет собой прозрачную студенистую массу, объемом 3,5-4 мл. Оно лишено сосудов и нервов. Его преломляющая способность близка к показателю преломления водянистой влаги, заполняющей камеры глаза.

Характеристика органа зрения: вспомогательные части глаза

К вспомогательным составным частям органа зрения относят: глазницу, выстланную изнутри надкостницей, веки и ресницы, слезный аппарат, конъюнктиву, мышцы глазного яблока, жировое тело глазницы и влагалище глазного яблока.

Таблица «Вспомогательные части органа зрения»:

Мышцы глазного яблока

Двигательный аппарат глаза состоит из шести произвольных (поперечно-полосатых) мышц глазного яблока: верхней, нижней, медиальной и латеральной прямых мышц (musculi recti superior, inferior, medialis et lateralis), и верхней и нижней косых мышц (musculi obliqui superior et inferior). Все эти мышцы в анатомии органа зрения человека, за исключением нижней косой, начинаются в глубине глазницы в окружности зрительного канала и прилегающей части fissura orbitalis superior от находящегося здесь общего сухожильного кольца, anulus tendineus communis. Это кольцо в форме воронки охватывает зрительный нерв с arteria ophthalmica, а также nervi oculomotorius, nasociliaris et abducens.

Прямые мышцы прикрепляются своими передними концами впереди экватора глазного яблока по четырем сторонам последнего, срастаясь с белочной оболочкой при помощи сухожилий. Верхняя косая мышца проходит через волокнисто-хрящевое колечко (trochlea), прикрепленное к блоковой ямке, fovea trochlearis (или к блоковой ости, spina trochlearis, если она существует) лобной кости, затем она поворачивает под острым углом назад и вбок и прикрепляется к глазному яблоку на верхнелатеральной стороне его позади экватора. Нижняя косая мышца начинается от латеральной окружности ямки слезного мешка и направляется под глазное яблоко вбок и кзади ниже переднего конца нижней прямой мышцы; сухожилие ее прикрепляется к склере сбоку глазного яблока позади экватора.

Физиология органа зрения человека такова, что прямые мышцы вращают глазное яблоко вокруг двух осей: поперечной (musculi recti superior et inferior), причем зрачок направляется кверху или книзу, и вертикальной (musculi recti lateralis et medialis), когда зрачок направляется вбок или в медиальную сторону. Косые мышцы вращают глазное яблоко вокруг сагиттальной оси. Верхняя косая мышца, вращая глазное яблоко, направляет зрачок вниз и вбок, нижняя косая мышца при своем сокращении — вбок и кверху.

Нужно заметить, что все движения обоих глазных яблок содружественны, так как при движении одного глаза в какую-нибудь сторону в ту же сторону движется одновременно и другой глаз. Когда все мышцы находятся в равномерном напряжении, зрачок смотрит прямо вперед и линии зрения обоих глаз параллельны друг другу. Так бывает, когда глядят вдаль. При рассматривании предметов вблизи линии зрения сходятся кпереди (конвергенция глаз).

Клетчатка глазницы и влагалище глазного яблока

Глазница выстлана надкостницей, periorbita, которая срастается у зрительного канала, canalis opticus, и верхней глазничной щели с твердой оболочкой мозга.

Позади глазного яблока залегает жировая клетчатка, corpus adiposum orbitae, занимающая все пространство между органами, лежащими в глазнице. Этот отдел органа зрения, прилегая к глазному яблоку, отделяется от последнего тесно связанным с нею соединительнотканным листком, который окружает яблоко под названием влагалище глазного яблока, vagina bulbi. Сухожилия мышц глазного яблока, направляясь к местам своих прикреплений в склере, проходят через влагалище глазного яблока, которое дает для них влагалища, продолжающиеся в фасции отдельных мышц.

Веки, palpebrae, представляют род раздвижных ширм, защищающих спереди глазное яблоко. Верхнее веко,palpebra superior, больше нижнего; верхней его границей служит бровь, supercilium, — полоска кожи с короткими волосками, лежащая на границе со лбом. При раскрывании глаза нижнее веко опускается лишь незначительно под влиянием собственной тяжести, верхнее же веко поднимается активно благодаря сокращению подходящей к нему мышцы, поднимающей верхнее веко, musculus levator palpebrae superioris. Свободный край обоих век представляет узкую поверхность, ограниченную передней и задней гранями, limbus palpebralis anterior et posterior. Тотчас сзади от передней грани вырастают из края века в несколько рядов короткие жесткие волоски — ресницы, cilia, служащие как бы решеткой для предохранения глаза от попадания в него разных мелких частиц.

Между свободным краем век находится глазная щель, rim а palpebrarum, через которую при раскрытых веках видна передняя поверхность глазного яблока. Глазная щель, в общем, имеет миндалевидную форму, латеральный угол ее острый, медиальный закруглен и образует так называемое слезное озеро, lacus lacrimalis. Внутри последнего видно небольшое розоватого цвета возвышение — слезное мясцо, caruncula lacrimalis, содержащее жировую ткань и сальные железки с нежными волосками.

Основа каждого века состоит из плотной соединительнотканной пластинки, tarsus.

В области медиального угла глазной щели в ней находится утолщение — медиальная связка век; ligamentum palpebrale mediate, идущая горизонтально от обоих хрящей к переднему и заднему слезным гребням, crista lacrimalis anterior et posterior спереди и сзади от слезного мешка. Другое утолщение имеется у латерального угла глазной щели в виде горизонтальной полоски, латеральная вековая связка, ligamentum palpebrale laterale, соответствующей шву, raphe palpebralis lateralis, между хрящами и боковой стенкой глазницы. В толще хрящей век заложены отвесно расположенные железы, glandulae tarsales, состоящие из продольных трубчатых ходов с сидящими на них альвеолами, в которых вырабатывается сало, sebum palpebrale, для смазки краев век. В верхнем хряще железы обыкновенно встречаются в числе 30— 40, а в нижнем — 20—30. Устья желез хряща век открываются точечными отверстиями на свободном крае века вблизи задней грани. Кроме этих желез, имеются еще и обыкновенные сальные железы, сопровождающие ресницы.

Сзади хрящи век покрыты конъюнктивой, переходящей на их краях в кожу.

Соединительнотканная оболочка глаза, конъюнктива, tunica conjunctiva, одевает всю заднюю поверхность век и вблизи края глазницы заворачивается на глазное яблоко, покрывая его переднюю поверхность. Часть ее, покрывающая веки, носит название tunica conjunctiva palpebrarum, а часть, облекающая глазное яблоко, — tunica conjunctiva bulbi. Таким образом, конъюнктива образует мешок, открытый спереди в области глазной щели. Конъюнктива похожа на слизистую оболочку, хотя по своему происхождению представляет продолжение наружного кожного покрова. На веках она плотно сращена с хрящами, а на остальном протяжении рыхло соединяется с подлежащими частями до края роговицы, где ее эпителиальный покров непосредственно переходит в эпителий роговицы, cornea. Места перехода конъюнктивы с век на глазное яблоко носят название верхнего и нижнего сводов, fornix conjunctivae superior et inferior. Верхний свод глубже нижнего. Своды — это запасные складки конъюнктивы, необходимые для движения глаза и век. Такую же роль играет и полулунная складка конъюнктивы, plica semilunaris conjunctivae, находящаяся в области медиального угла глазной щели латерально от слезного мясца, caruncula lacrimalis. Морфологически она представляет рудимент третьего века (мигательной перепонки).

Ниже представлена характеристика такой части органа зрения, как слезный аппарат.

Слезный аппарат

Слезный аппарат состоит из слезной железы, выделяющей слезу в конъюнктивальный мешок, и из начинающихся в последнем слезоотводящих путей.

Слезная железа, glandula lacrimalis, дольчатого строения, альвеолярно-трубчатая по своему типу, лежит в слезной ямке лобной кости fossa lacrimalis. Выводные протоки ее, ductuli excretorii, в числе 5—12 открываются в мешок конъюнктивы в латеральной части верхнего свода. Выделяющаяся из них слезная жидкость оттекает в медиальный угол глазной щели к слезному озеру. При закрытых глазах она течет по так называемому слезному ручью, rivus lacrimalis, образующемуся между задними гранями краев обоих век и глазным яблоком. У слезного озера слезы поступают в точечные отверстия, располоаоженные у медиального конца век. Исходящие из отверстий дватогонких слезных канальца, canaliculi lacrimales, обходя слезное озеро, впадают порознь или вместе в слезный мешок.

Слезный мешок, saccus lacrimalis, — верхний слепой конец носослезного протока, лежащий в особой костной ямке у внутреннего угла глазницы. Начинающиеся от стенки слезного мешка пучки слезной части мышцы окружающей глазное отверстие, pars lacrimalis musculi orbicularis oculi, могут расширять его и тем содействовать всасыванию слез через слезные канальцы. Непосредственное продолжение книзу слезного мешка составляет носослезный проток, ductus nasolacrimalis, проходящий в одноименном костном канале и открывающийся в полость носа под нижней раковиной.

Пути восприятия глазом световых раздражений

Свет вызывает раздражение светочувствительных элементов, заложенных в сетчатке. Перед тем как попасть на нее, он проходит через различные прозрачные среды глазного яблока: сначала через роговицу, затем водянистую влагу передней камеры и далее через зрачок, который наподобие диафрагмы фотоаппарата регулирует количество световых лучей, пропускаемых в глубину. В темноте зрачок расширяется, чтобы пропустить больше лучей, на свету, наоборот, суживается. Эта регуляция осуществляется специальной мускулатурой (musculi sphincter et dilatator pupillae), иннервируемой вегетативной нервной системой.

Далее свет проходит через светопреломляющую среду глаза (хрусталик), благодаря которой глаз устанавливается для видения предметов на близкое или дальнее расстояние, так что независимо от величины последнего изображение предмета всегда падает на сетчатку. Такое приспособление (аккомодация) зрительной функции органа зрения обеспечивается наличием специальной (гладкой) ресничной мышцы, musculus ciliaris, меняющей кривизну хрусталика и иннервируемой парасимпатическими волокнами.

Путь восприятия глазом световых раздражений можно представить следующим образом:

• Роговица
• Водянистая влага передней камеры
• Зрачок
• Водянистая влага задней камеры
• Хрусталик
• Стекловидное тело
• Сетчатка.

Строение и функции органа зрения: проводящий путь зрительного анализатора

Говоря о строении органа зрения, важно иметь представление о зрительном анализаторе. Фоторецепторы располагаются в сетчатке глазного яблока и представлены двумя видами нейросенсорных эпителиоцитов — палочковидными и колбочковидными, периферические отростки которых имеют форму палочек и колбочек. Палочки приспособлены к деятельности в сумерках или в темноте, а колбочки — при ярком свете, с ними связано цветовое зрение. В сетчатке человека имеется около 7 млн. колбочек. Они концентрируются вблизи заднего полюса глаза в центральной ямке, где находится так называемое желтое пятно. В этом месте сетчатка лишена кровеносных сосудов. Желтое пятно является областью максимальной остроты зрения. Палочек у человека в 10-20 раз больше, чем колбочек (до 130 млн.), и они распределены по всей сетчатке. Фоторецепторные клетки обладают чрезвычайно высокой чувствительностью. Для активации палочки достаточно одного кванта света.

Возбуждение от нейросенсорных эпителиоцитов (I нейрон) передается биполярным нейронам (II нейрон), а они передают импульсы мультиполярным нейронам (III нейрон). Те и другие лежат во внутренних слоях сетчатки. Аксоны мультиполярных нейронов образуют зрительный нерв, который через зрительный канал входит из глазницы в полость черепа и образует с нервом другой стороны зрительный перекрест (chiasma opticum). Волокна от медиальных (назальных) половин сетчаток переходят на противоположную сторону, а волокна от латеральных (темпоральных) половин сетчаток не перекрещиваются. Образующийся после перекреста зрительный тракт содержит, таким образом, волокна от правых или от левых половин обеих сетчаток. Волокна зрительного тракта оканчиваются в трех подкорковых зрительных центрах: в задних ядрах таламуса, в латеральном коленчатом теле и в верхних холмиках, которые являются местом нахождения IV нейрона проводящего пути.

Ядра подушки таламуса играют, по-видимому, две роли. Во-первых, от них идут восходящие пути к коре больших полушарий. Во-вторых, ядра подушки, по всей вероятности, организуют эмоциональные реакции организма в ответ на зрительные раздражения, создают аффективную окраску зрительного восприятия.

В сером веществе верхних холмиков нервные импульсы переключаются на нисходящие покрышечно-бульбарный и покрышечно-спинномозговой пути, которые оканчиваются в двигательных ядрах черепных нервов и передних столбов спинного мозга. В верхних холмиках замыкаются дуги рефлексов на световые раздражения. Из верхних холмиков происходит передача раздражений, приходящих по зрительному тракту, добавочному (парасимпатическому) ядру глазодвигательного нерва (ядру Якубовича) (V нейрон проводящего пути). Отсюда путь идет к ganglion ciliare (VI нейрон) и от него к мышцам musculus ciliaris, musculus sphincterpupillae. За счет этой связи замыкается дуга зрачкового рефлекса, выражающегося в сужении зрачка в ответ на световое раздражение, и дуга аккомодационного рефлекса.

От верхних холмиков нервные связи также следуют через ретикулярную формацию к симпатическим центрам спинного мозга, которые через верхний шейный симпатический ганглий обеспечивают иннервацию другой мышцы — musculus dilatator pupillae.

Ядра латерального коленчатого тела проецируют зрительные раздражения на кору большого мозга. Волокна, которые начинаются от этих ядер, проходят через подчечевицеобразную часть внутренней капсулы и образуют зрительную лучистость в затылочной доле полушария. Зрительная лучистость оканчивается во внутреннем зернистом слое коры на медиальной поверхности затылочной доли выше и ниже шпорной борозды (первичное зрительное поле 17) и в окружающих его участках (вторичные корковые поля 18 и 19). В первичном зрительном поле выше шпорной борозды находится проекция верхних частей сетчаток, ниже борозды проецируются нижние части сетчаток. Часть волокон зрительной лучистости направляется в кору височной и теменной долей. Поэтому зрительные раздражения могут оказывать воздействие на другие корковые центры.

Кора зрительной области имеет хорошо выраженную колонковую организацию. Каждая корковая колонка содержит около 260 нейронов, объединенных вертикальными связями, и представляет собой обрабатывающее устройство с входом и выходом. Корковые колонки связаны с определенными нейронными группами подкорковых ядер. В зрительной коре микроколонки объединяются в макроколонки. Они занимают площадь около 800 х 800 мкм и представляют собой единицы обработки зрительной информации. Полагают, что нейроны глубоких слоев коры обладают свойствами анализаторов движения органа зрения, а нейроны поверхностных слоев функционируют как зрительные анализаторы формы органов зрения. Группы колонок зрительной коры избирательно связаны с группами колонок в других областях коры и соответствующими нейронными модулями латерального коленчатого тела.

При полном поражении хиазмы возникает двусторонняя слепота. Если поражается центральная часть хиазмы, т.е. та часть, в которой происходит перекрест зрительных волокон, выпадут волокна, которые берут начало от внутренних (носовых) половин сетчатки обоих глаз, соответственно этому выпадут наружные (височные) поля зрения. То есть для правого глаза выпадает правая половина, для левого глаза — левая половина поля зрения.

При поражении зрительного тракта, т.е. участка от хиазмы до подкорковых зрительных центров, выпадают только половины полей зрения, противоположные пораженному зрительному тракту. Так, поражение левого зрительного тракта вызовет невосприимчивость к свету наружной половины сетчатки левого глаза и внутренней половины сетчатки правого глаза, что приведет к выпадению правых половин полей зрения. Такое расстройство носит название одноименной правосторонней гемианопсии. При поражении зрительного тракта справа выпадают левые половины полей зрения — одноименная левосторонняя гемианопсия.

Одноименная гемианопсия наступает не только при повреждении зрительного тракта, но и при повреждении зрительной лучистости (лучистость Грациоле) и коркового зрительного центра (sulcus calcarinus).

При поражении коркового зрительного центра в затылочной доле, в области шпорной борозды (sulcus calcarinus), возникают симптомы как выпадения (гемианопсия или квадрантные выпадения поля зрения), так и раздражения (фотопсии — ощущения светящихся точек, блеска молний, светящихся колец, огненных поверхностей, появление изломанных линий и т.п.) в противоположных полях зрения.