Зрительная система живых организмов
Фоторецепторные клетки содержат пигмент, который под действием света обесцвечивается. При этом изменяется форма молекул пигмента, причем в отличие от выцветания, с каким мы встречаемся в повседневной жизни, такой процесс обратим. Он ведет к еще не совсем понятным электрическим изменениям в рецепторной мембране.
Фоторецепторные клетки могут быть рассеяны по поверхности тела, как у дождевого червя, однако обычно они образуют скопления. Глаз самого примитивного типа состоит из группы рецепторов, лежащих на дне углубления или ямки в коже. Такой глаз в общих чертах различает направление падаюшего света.
Из-за теней, отбрасываемых стенками ямки, свет, падающий сбоку, освещает лишь одну ее часть, а остальная остается сравнительно темной. Такие различия в освещенности могут регистрироваться набором фоторецепторов в основании ямки. образующих зачаточную сетчатку.
Глаз моллюска Nautilus с точечным отверстием развился из глаза-ямки, внешние края которого сошлись к центру, а слой фоторецепторов образовал сетчатку.
Такой глаз работает точно так же, как фотокамера с точечным отверстием: свет от каждой точки попадает только на очень малую область сетчатки, в результате возникает перевернутое изображение.
Эволюцию глаза можно проследить у ныне живущих моллюсков, как показано на рис. 1. Из глаза Nautilus с точечным отверстием развился глаз с защитным слоем, вероятно, для предохранения от грязи. Внутри глаза образовался примитивный хрусталик, как у улитки Helix. Глаз такого типа обнаружен также у пауков.
Встречаются и некоторые его разновидности, например глаз у гребешка Pecten, который имеет инвертированную сетчатку и зеркальную выстилку – тапетум. Глаз каракатицы Sepia очень похож на глаз позвоночных.
В нем находятся ресничные мышцы, которые могут менять форму хрусталика, и радужка, регулирующая, как диафрагма, количество падающего на сетчатку света.
Рис.1. Глаза моллюсков
А. Глаз с точечным отверстием у морского моллюска Nautilus. Б. Заполненный хрусталиком глаз наземной улитки Helix. В. Глаз каракатицы Sepia, сходный с глазом позвоночных. Г. Инвертированный глаз гребешка Pecten.
Глаза позвоночных, хорошим примером которых служит глаз человека, построены по единому плану, хотя, и у них отмечается некоторая экологическая адаптация. На рис.2 показан горизонтальный разрез человеческого глаза.
Он окружен плотной оболочкой – склерой, прозрачной в передней части глаза, где она называется роговицей. Непосредственно изнутри роговица покрыта черной выстилкой – сосудистой оболочкой, которая снижает пропускающую и отражающую способность боковых частей глаза.
Сосудистая оболочка выстлана изнутри светочувствительной сетчаткой, которую мы более детально рассмотрим позднее. Спереди сосудистая оболочка и сетчатка отсутствуют. Здесь находится крупный хрусталик, делящий глаз на переднюю и заднюю камеры, заполненные соответственно водянистой влагой и стекловидным телом.
Перед хрусталиком расположена радужка – мышечная диафрагма с отверстием, называемым зрачком. Радужка регулирует размеры зрачка и тем самым количество света, попадающее в глаз. Хрусталик окружен ресничной мышцей, которая изменяет его форму.
При сокращении мышцы хрусталик становится более выпуклым, фокусируя на сетчатке изображение предметов, рассматриваемых вблизи. При расслаблении мышцы хрусталик уплощается и в фокус попадают более отдаленные предметы.
Рис.2. Горизонтальный разрез человеческого глаза
У позвоночных в отличие от таких головоногих моллюсков, как каракатица, сетчатка имеет инвертированное, т. е. перевернутое, строение.
Фоторецепторы лежат у сосудистой оболочки, и свет попадает на них, пройдя через слой нейронов главным образом ганглиозных и биполярных клеток.
Ганглиозные клетки примыкают к стекловидному телу, и их аксоны проходят по внутренней поверхности сетчатки к слепому пятну, где они образуют зрительный нерв и выходят из глаза. Биполярные клетки – это нейроны, соединяющие ганглиозные клетки с фоторецепторами.
Фоторецепторы делятся на два типа -палочки и колбочки. Палочки, более вытянутые по сравнению с колбочками, очень чувствительны к слабому освещению и обладают только одним типом фотопигмента – родопсином. Поэтому палочковое зрение бесцветное.
Оно также отличается малой разрешающей способностью, поскольку много палочек соединено только с одной ганглиозной клеткой. То, что одно волокно зрительного нерва получает информацию от многих палочек, повышает чувствительность в ущерб остроте.
Палочки преобладают у ночных видов, для которых важнее первое свойство.
Рис.3. Строение сетчатки приматов
Колбочки наиболее чувствительны к сильному освещению и обеспечивают острое зрение, так как с каждой ганглиозной клеткой связано лишь небольшое их число. Они могут быть разных типов, обладая специализированными фотопигментами, поглощающими свет в различных частях спектра.
Таким образом, колбочки служат основой цветового зрения. Они наиболее чувствительны к тем длинам волн, которые сильнее всего поглощаются их фотопигментами.
Зрение называют монохроматическим, если активен лишь один фотопигмент, например в сумерках у человека, когда работают только палочки.
Дихроматическим зрение бывает при наличии двух активных фотопигментов, как у серой белки. Каждая длина волны стимулирует оба типа колбочек, но в разной степени в соответствии с их относительной чувствительностью в этой части спектра. Если мозг может распознавать такую разницу, животное различает длину волны света по его интенсивности.
Однако эти определенные отношения возбудимости характерны более чем для одной части спектра, поэтому некоторые длины волн воспринимаются одинаково. Это происходит также при особых формах цветовой слепоты у человека. Длина волны, одинаково возбуждающая оба типа колбочек, воспринимается как белый цвет и называется «нейтральной точкой» спектра.
Наличие ее показано в поведенческих опытах у серой белки.
Такое смешение меньше выражено в зрительных системах с тремя типами цветовых рецепторов или при трихроматическом зрении, известном у многих видов, в том числе у человека.
Однако некоторое смешение происходит и здесь: можно, например, вызвать впечатление любого цвета посредством разных сочетаний трех монохроматических составляющих, специально подобранных по интенсивности и насыщенности.
Без этого было бы невозможно зрительное восприятие цветной фотографии и цветного телевидения.
У многих птиц и рептилий обнаружено больше трех типов цветовых рецепторов. Кроме различных фотопигментов, колбочки этих животных часто содержат окрашенные капельки масла, которые действуют как фильтры и в сочетании с фотопигментом определяют спектральную чувствительность рецептора. Эти капельки обычно не распределены по сетчатке равномерно, а сосредоточены в определенных ее частях.
Диапазон интенсивности света, воспринимаемого глазами позвоночных, огромен – они чувствительны к значениям освещенности, различающимся в миллиард раз. Это достигается разными механизмами, особыми для каждого вида.
У многих рыб, амфибий, рептилий и птиц пигмент сосудистой оболочки концентрируется между наружными сегментами рецепторов при сильном освещении и оттягивается назад при его ослаблении. У этих животных наружные сегменты колбочек также подвижны. У некоторых рыб и амфибий в противоположном направлении движутся и наружные сегменты палочек.
Количество света, достигающего сетчатки, регулируется сокращением зрачка. Этот рефлекс хорошо развит у угрей и камбал, ночных рептилий, птиц и млекопитающих.
Для того чтобы на сетчатке возникало резкое изображение, проходящий в глаз свет должен преломляться так, чтобы фокусироваться на ней. Это происходит в роговице и хрусталике. В глазу человека преломление в роговице примерно вдвое больше, чем создаваемое хрусталиком.
Трудность в том, что роговица отстоит от сетчатки на фиксированное расстояние, и поэтому для того, чтобы предметы, находящиеся на разных расстояниях, попадали в фокус, требуется некоторая аккомодация. Для этого предназначен хрусталик. У рыб он почти сферический, с высоким показателем преломления и малым фокусным расстоянием.
Это необходимо потому, что показатель преломления воды почти такой же, как у роговицы, и на поверхности глаза преломления не возникает. Форма хрусталика не постоянна, и аккомодация достигается изменением расстояния между ним и сетчаткой. У наземных позвоночных аккомодацией управляют ресничные мышцы, которые изменяют форму хрусталика.
При фокусировке близко лежащих предметов хрусталик становится более сферическим, а при фокусировке отдаленных объектов он уплощается. Животные, живущие как в воде, так и вне ее, не способны видеть хорошо в обеих средах.
Глаза лягушки, крокодила и гиппопотама расположены в верхней части головы, и животное может видеть объекты над поверхностью воды, когда тело его погружено. У так называемых четырехглазковых рыб каждый глаз разделен надвое полоской кожи. Верхняя его часть выступает над водой, когда нижняя остается погруженной.
Единственный хрусталик в каждом глазу овальный и имеет такую форму, что нижняя часть может фокусировать подводные объекты, а верхняя – предметы над поверхностью воды.
Поле зрения у глаз во многом зависит от их положения на голове. У разных видов поля зрения обоих глаз перекрываются в разной степени. В общем, у хищников это перекрывание спереди значительное, а сзади лежит слепая область, тогда как у животных, являющихся их добычей, перекрывание небольшое, а слепая область меньше.
При двух перекрывающихся полях зрения возможно бинокулярное зрение. Его преимущество состоит в том, что оно обеспечивает более точное восприятие глубины и оценку расстояния, чем монокулярное зрение.
Это важно для животных, которые пользуются такой информацией при захватывании добычи. Достоинство широкого поля зрения заключается в том, что при нем легко различаются движения, даже если они происходят позади животного.
Совершенно очевидно, что это важно для видов, которые должны остерегаться приближения хищника.
При рассматривании предмета, когда важна острота зрения, изображение приводится в фокус на центральной ямке. Для одновременного фокусирования обоими глазами должна существовать некоторая конвергенция обеих линий взора. Чем ближе рассматриваемый предмет, тем большая необходима конвергенция.
Направление обеих линий взора устанавливают наружные мышцы глаза, пока оба изображения на сетчатках не совпадут и головной мозг не будет регистрировать единое изображение. Если в это же время мозг отмечает степень конвергенции обоих глаз, возникает информация о расстоянии до предмета.
Однако точное совпадение обоих изображений близких предметов на сетчатках невозможно. Расстояние между глазами будет определять разницу в положении двух изображений. Это расхождение, диспаратность, изображений на сетчатках тоже дает важную информацию о расстоянии до предметов.
Оценка расстояния и глубины – сложный процесс, для которого требуется много данных кроме тех, какие доставляют конвергенция и диспаратность.
Человек обладает одной расположенной в центре глаза ямкой с круглыми очертаниями, которая содержит только колбочки и составляет часть сетчатки, дающую наибольшую остроту зрения. У гепарда и многих птиц центральная ямка вытянута по горизонтали.
Такое удлинение присуще, по-видимому, животным, обитающим на открытой местности или летающим над морем. У древесных млекопитающих, например у кошки и белки, центральная ямка имеет форму диска: то же самое относится к ночным млекопитающим, например к ежу и мыши.
Для таких животных вертикальное направление, очевидно, так же важно, как и горизонтальное.
У большинства птиц имеется центральная ямка определенного типа и приблизительно у половины обследованных птиц больше, чем по одной ямке, в каждом глазу.
У многих птиц одна центральная ямка служит для бинокулярного зрения, а вторая – для бокового поля зрения. Приспособительное значение разных устройств ямки у птиц не совсем ясно.
Их главные функции, вероятно, имеют отношение к сложным зрительным задачам, связанным с полетом, особенно с захватом добычи на лету и с приземлением.
Источник: http://biofile.ru/bio/17237.html
Функции зрения – характеристика основных функций органа зрения
Главная › Особенности зрения
Главной функцией органов зрения является восприятие света, получение из окружающего мира информации о положении предметов, их формы и цвета.
Глаз – самый важный из органов чувств человека. Благодаря ему мы узнаем более 80% информации об окружающем мире.
Само по себе зрение – сложная фотохимическая реакция, обусловленная деятельностью расположенных на сетчатке рецепторов (палочек и колбочек). Колбочки содержат пигмент йодопсин и обеспечивают дневное зрение. Возможность видеть ночью и во время сумерек дают палочки, содержащие пигмент родопсин.
Свет, отражаясь от окружающих предметов, попадает на сетчатку глаза, где палочки и колбочки превращают его в нервные импульсы. Эти импульсы идут по зрительному нерву в головной мозг.
Таким образом, зрительный анализатор состоит из рецепторной части (палочки и колбочки), зрительного нерва и коркового отдела (принимающего нервные импульсы и трансформирующего их в зрительные образы).
Центральное и периферическое
Существуют такие понятия, как центральное и периферическое зрение.
Центральное зрение – это то, что видит человек по центру при сконцентрированном взгляде. Оно обусловлено попаданием изображений в центральную часть сетчатки (в область пятна) и характеризуется наиболее четкими образами. При характеристике центрального зрения используют понятие «острота зрения».
Периферическое зрение – это то, что видит человек за пределами центрального участка при сфокусированном взгляде. Оно формируется при попадании лучей за пределы пятна сетчатой оболочки глаза, изображение получается нечетким. Периферическое зрение позволяет человеку ориентироваться в пространстве и характеризуется термином «поле зрения».
Световосприятие и цветовое зрение
Помимо центрального и периферического зрения, выделяют также следующие функции зрения.
- Светоощущение – характеризует способность органа зрения воспринимать свет, а также различать его интенсивность и яркость.
- Цветоощущение (цветовое зрение) – способность зрительного органа распознавать различные цветовые оттенки. Это очень важная функция глаз, помогающая человеку лучше познавать окружающий мир. Также цветовое зрение важно для водителей (при управлении различными транспортными средствами) и докторов (при постановке диагнозов – определение различных окрасок кожи, слизистой оболочки, элементов поражения). Также цветоощущение влияет на эмоциональный и психологический компонент человека.
Бинокулярное зрение
Человек обладает бинокулярным зрением, которое обуславливает способность видеть двумя глазами, при этом соединяются изображения каждого глаза в единую картину. Бинокулярное зрение дает человеку значительные преимущества, среди которых:
- увеличение поля зрения в горизонтальной плоскости;
- усиление остроты зрения;
- ощущение глубины изображения (объемность и трехмерность);
- возможность оценки расстояния до предметов.
Советуем прочитать также статью о том, как не потерять зрение в эпоху высоких технологий.
Для более полного ознакомления с болезнями глаз и их лечением – воспользуйтесь удобным поиском по сайту или задайте вопрос специалисту.
28.05.2016
Источник: http://ofthalm.ru/funkcii-zrenija.html
Зрение — важный фактор восприятия мира
ЗРЕНИЕ — ВАЖНЫЙ ФАКТОР ВОСПРИЯТИЯ МИРА
Клепикова Юлия Александровна
студент II курса, специальность Лечебное дело ГАОУ СПО НСО «Купинский медицинский техникум», РФ, г. Купино
E –mail: kmu@ngs.ru
Андреева Нина Михайловна
научный руководитель, преподаватель высшей категории ГАОУ СПО НСО «Купинский медицинский техникум», РФ, г. Купино
Глаза — удивительный орган человеческого организма. Благодаря им мы познаём окружающий мир с самого рождения.
На глаза мы обращаем внимание при первом знакомстве с человеком и смотрим в них при беседе.
Можно сказать, что глаза являются проводником внутреннего мира человека в мир окружающий нас, ведь, глядя в глаза, мы видим настроение собеседника, видим, счастлив ли он или же огорчен.
Но, к сожалению, наши глаза часто подвергаются воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды. И одним из таких факторов является излучение от экранов и мониторов.
В нашем веке, когда идет компьютеризация общества, становится всё труднее сохранить здоровые глаза. А, согласитесь, ведь это так важно. И как страшно представить, что в какой-то момент мы перестанем видеть. Перестанем видеть дорогих нам людей, красоту окружающей нас природы…
Мне, кажется, что актуальность исследования влияния компьютера на функции зрительного анализатора, как нельзя уместна в наши дни. Ведь практически в каждом доме есть компьютер.
А что уж говорить об учениках и студентах, которые ежедневно сталкиваются с различными заданиями и упражнениями, выполнение которых связанно с работой на компьютере, поиске информации в интернете.
Но, к сожалению, во время работы за компьютером, обучающийся подвергается его отрицательному воздействию. Поэтому очень важно следить за состоянием своего зрения.
Проверка остроты зрения уж точно не навредит, а наоборот, поспособствует тому, чтоб как можно раньше выявить проблемы, связанные с функциями зрительного анализатора. Ведь глаза — это окна в мир.
Зрение — это способность воспринимать величину, форму и цвет предметов, их взаимное расположение и расстояние между ними. А острота зрения — это способность глаза воспринимать объект, находящийся на определённом расстоянии от зрительного анализатора.
Задача исследования заключалась в том, чтобы определить остроту зрения у студентов, и выявить существует ли зависимость между остротой зрения и количеством времени проведённом за компьютером. Исследование проводилось с помощью таблицы Сивцева (таблица 1.) — проверка остроты зрения.
Если у человека есть проблемы со зрением, если он уже носит очки или линзы, то необходимо периодически проверять зрение, в том числе его остроту.
Таблица Сивцева поможет легко и непринуждённо следить за зрением, и в случае его ухудшения можно тут же принять меры [2].
Таблица предназначена для людей, самостоятельно желающих проверить себе зрение. Результаты проверки основываются на разрешении экрана, размерах пикселя и удобного расстояния просмотра. Размеры экрана определяются автоматически, а расстояние просмотра в метрах и сантиметрах вводится пользователем.
Таким образом, любой имеет возможность проверить остроту зрения, не отходя от компьютера, а именно, отодвинувшись от него всего на 1,5 метра (и более).
Для более достоверных результатов проверки, необходимо соблюдать определённые правила: во время проверки держать голову прямо, глаза не закрывать и не прищуриваться.
Неисследуемый глаз прикрыть ладонью или непрозрачным щитком белого цвета. В течение 2—3 с. посмотреть букву из таблицы и назвать её.
Определение лучше начинать с мелких букв, а затем переходить к более крупным.
Таблица 1.
Таблица Сивцева
В каждой строчке:
· слева указано расстояние (D) в метрах, с которого человек с нормальной остротой зрения (т.е. равной единице) видит данную строчку;
· справа указана острота зрения (v) в условных единицах.
Полная острота зрения — это такая, при которой все знаки в соответствующем ряду названы правильно.
Если в рядах таблицы, соответствующих остроте зрения 0,3: 0,4; 0,5; 0,6, не распознан один знак, а в рядах 0,7; 0,8; 0,9; 1,0 — два знака, то такая острота зрения оценивается по соответствующему ряду как неполная; нормальной считается острота зрения, равная 1,0.
Ещё одной важной составляющей нормального зрения является способность глаза к восприятию цветов – цветоощущение. Способность хорошо различать цвета имеет огромное значение в жизни человека, так как с помощью цветового зрения различают цветные сигналы, знаки, определяют цвет различных предметов, видят многообразные цвета природы.
Материалы и методы исследований . В нашем исследовании приняли участие 30 студентов медицинского техникума в возрасте от 15 до 23 лет. Мы проводили исследование при помощи анкетирования и проверки остроты зрения по таблице Сивцева. В результате исследования получили следующие данные:
Рисунок 1. Диаграмма остроты зрения у исследуемых
Рисунок 2. Диаграмма причины возникновения нарушения остроты зрения
Рисунок 3. Диаграмма причины нарушения остроты зрения по мнению исследуемых
Рисунок 4. Диаграмма времени проведения за компьютером в сутки у исследуемых с нарушением остроты зрения
Рисунок 5. Диаграмма времени проведения за компьютером в сутки всех исследуемых
Таким образом, ознакомившись с результатами исследования и проанализировав данные диаграмм, мы видим прямую зависимость между потерей остроты зрения и количеством времени работы за компьютером.
У людей, непрерывно работающих за компьютером, нарушается острота зрения. Ухудшается одна из важнейших функций зрительного анализатора — аккомодация — это способность хрусталика изменять свою форму, что обеспечивает фокусировку на предметах, находящихся на разном расстоянии от человека.
А в процессе работы за компьютером расстояние от глаз до экрана почти не изменяется, и зрачок находится долгое время в одном и том же положении.
Длительное вынужденное однообразие в работе аккомодационных мышц приводит к нарушению их деятельности; и способность менять форму зрачка ослабевает, приводя к близорукости или дальнозоркости (в зависимости от расстояния между глазами и монитором) [4].
К тому же, работая перед экраном, человек реже моргает, тем самым меньше увлажняя глазное яблоко. Появляется жжение, покраснение, чувство «песка» в глазах, боли в области глаз и лба, боли при движении глаз. Доказано, что даже один день работы за компьютером вызывает ухудшение зрения.
В зрительном анализаторе нарушается кровообращение. Ткани глаза испытывают кислородное голодание, маленькие сосуды в глазу расширяются, и, вследствие этого, возникает покраснение глаз [1].
Что бы человеческий глаз испытывал как можно меньше дискомфорта и острота его сохранялась на долгое время, следует придерживаться совсем не сложных правил. Эти упражнения необходимо выполнять через каждые 40—45 минут во время работы за компьютером:
· расстояние от монитора компьютера до глаза должно быть не менее 70 см;
· не поворачивая головы, поводить глазами вверх и вниз, а также влево и вправо;
· вращать глазами по кругу по пять раз в каждую сторону;
· смотреть на кончик носа обоими глазами до лёгкого утомления;
· переводить взгляд с объекта, который находится на дальнем расстоянии, на объект, находящийся на расстоянии 15—20 см [3].
После каждого из этих упражнений следует дать отдохнуть глазам, прикрыв их ладонями.
Также, для поддержания остроты зрения, нужно периодически принимать комплекс витаминов.
Основу профилактики составляет общее укрепление и физическое развитие организма, достаточное освещение рабочего места [5].
Для того чтобы полноценно воспринимать все краски окружающего мира, следите за здоровьем своих глаз.
Список литературы:
1.Басинский С.Н. «Клинические лекции по офтальмологии»/ Басинский С.Н., Егоров Е.А. // М.: АСТ: Астрель, 2009. — 163 с.
2.Бейтс У.Г. «Как обрести хорошее зрение без очков» Бейтс У.Г. М.: А. В. К. Тимошка, 2002. — 320 с.
3.Савельева Ю. «Методы улучшения зрения» Савельева Ю. М.: РИПОЛ классик, 2005. — 256 с.
4.Сидоренко Е.И. «Офтальмология» Сидоренко Е.И. М.: ГЭОТАР-МЕД, 2002. — 408 с.
5.Федоров С. «Хорошее зрение в любом возрасте. Домашняя энциклопедия» Фёдоров С. М.: Вектор, 2006. — 224 с.
Источник: https://sibac.info/studconf/natur/xxii/39300
Цвет и зрение
На протяжении многих лет в единственной в нашей стране Лаборатории цветового зрения Всесоюзного научно-исследовательского института железнодорожной гигиены под руководством доктора медицинских наук профессора Е. Б.
Рабкина разрабатываются проблемы, связанные с особенностями цветоразличительной функции зрительной системы человека.
Слева — репродукция с картины известного художника Ганса Гольбейна, справа — копия с репродукции этой же картины, выполненная художником, страдающим нарушением цветовосприятия (преимущественно красного цвета).
На графике показаны кривые зависимости влияния различных характеристик цвета на зрительно-нервный аппарат человека.
‹
›
Наш корреспондент А. Быков попросил профессора Е. Б. Рабкина познакомить читателей журнала с историей науки о цвете, рассказать о причинах нарушения цветового зрения у человека.
Вопрос. Великий поэт Гёте писал: «Люди в общем очень радуются цветам. Глаз чувствует потребность их видеть… Вспомним о том приятном оживлении, которое мы испытываем, когда в пасмурный день лучи солнца упадут на часть видимого пейзажа и цвета освещенных предметов делаются для нас хорошо видимыми».
Где и когда возникла наука о цвете?
Ответ. Учение о цвете зародилось в Элладе. Еще Эмпедокл, философ и проповедник V века до нашей эры, высказывал мысли о существовании основных цветов.
По его мнению, их было четыре: красный и желтый, белый, черный, что соответствовало «четырем основным элементам», установленным им же: огонь, земля, воздух, вода. Зрение Эмпедокл объяснял так.
Он считал, что из глаза «истекают» потоки мелких частиц. Когда они встречаются, возникает зрительное ощущение, в том числе и цветовое.
В I веке до нашей эры Демокрит предпринял попытку объяснить природу отдельных цветов, используя свою атомную теорию. Он также признавал четыре основных цвета.
Учению о цвете придавали большое значение и Платон и его ученик Аристотель. А небольшой трактат «О цветах», авторство которого точно не установлено (оно приписывается Аристотелю или его ученику Теофрасту), хотя и не сыграл большой роли в теории цветоощущения, все же содержит ряд интересных и значительных мыслей.
Гениальный итальянский художник и ученый эпохи Возрождения Леонардо да Винчи, считавший глаз важнейшим из всех органов чувств, писал: «Глаз есть окно человеческого тела, через которое он глядит на свой путь и наслаждается красотою мира».
Сегодня исследователями 'Наиболее принята трехкомпонентная теория, согласно которой в нашей зрительной системе существуют три цветоощущающих аппарата, которые реагируют на различные цвета и дают нам возможность их видеть.
Впервые основные идеи трехкомпонентной теории цветового зрения были высказаны М. В. Ломоносовым в его знаменитом сочинении «Слово о происхождении света, новую теорию о цветах представляющее: в публичном собрании Императорской Академии наук июля 1 дня 1756 года говоре иное…».
Великий русский ученый считал, что причиной света является движение эфира, состоящего из частиц трех видов различных размеров. Частицы эфира могут совмещаться с частицами материи, из которых состоит «дно» глаза, и приводить их в «коловратное» движение.
При этом «от первого рода эфира происходит цвет красной, от второго желтой, от третьего голубой. Прочие цвета рождаются от смешения первых».
К трехкомпонентной теории цветового зрения пришел и Томас Юнг.
В 1801 году он писал: «В настоящее время, когда почти невозможно представить себе, что каждая чувствительная точка сетчатки содержит бесчисленное множество составных частиц, способных вибрировать в унисон с каждым возможным световым колебанием, мы приходим с необходимостью к предположению о существовании ограниченного числа рецепторов сетчатки, воспринимающих, например, такие основные цвета, как красный, желтый и синий…». В более поздних работах он остановился на трех «основных» цветах: красном, зеленом и фиолетовом. Опытным путем Юнг обнаружил, что любой видимый в спектре цвет может быть получен смешением не менее трех световых лучей (см. рисунок). Дальнейшее развитие трехкомпонентная теория цветового зрения получила в работах крупнейшего немецкого естествоиспытателя Г. Гельмгольца.
Таким образом, согласно теории Ломоносова — Юнга — Гельмгольца, существуют три типа цветочувствительных элементов, реагирующих на красный, зеленый и синий (фиолетовый) цвета.
Каждый вид этих рецепторов возбуждается преимущественно одним из основных цветов, реагируя частично и на другие.
Ощущение «неосновных» цветов возникает при смешении сигналов трех рецепторных систем, а ощущение белого цвета—при равномерном раздражении этих сигналов.
Вопрос. В 1666 году Ньютон, пропуская солнечный луч через трехгранную призму из стекла, впервые наблюдал образование спектральной полосы, состоящей из гаммы определенных цветов. Было установлено, что белый цвет неоднороден, это смесь нескольких цветов. Существует ли четкая классификация цветов?
Ответ. Все множество цветов подразделяется на две группы: ахроматические и хроматические.
К ахроматическим относятся белый цвет, черный и серый со всеми своими многочисленными оттенками (их более трехсот). Все остальные цвета — хроматические.
Ахроматические цвета можно представить себе расположенными на прямой, цвет которой постепенно изменяется от белого до черного. Друг от друга они разнятся только по одному признаку — яркости или светлоте.
Хроматическим цветам присуща уже не одна, а несколько характеристик. Они обладают, кроме светлоты, еще цветовым тоном и насыщенностью. К основным световым тонам относятся семь цветов солнечного спектра. Цветовой тон определяется длиной световой волны.
Так, красный цвет — длинноволновой, зеленый — средневолновой, а фиолетовый — коротковолновой. Насыщенность хроматического цвета зависит от степени «разбавления» его белым. (Это свойство можно проследить на примере неравномерно выгоревшей на солнце материи.
) Смещение трех основных цветов в различных соотношениях определяет все многообразие оттенков.
Указав цветовой тон, насыщенность и светлоту, можно математически точно обозначить любой из всего множества окружающих нас цветов.
Вопрос. Известно, что цвет играет большую роль в жизни человека.
Движение транспорта регулируется сигналами различных цветов; характер окраски микроорганизмов играет большую роль в диагностировании того или иного заболевания; правильный подбор оттенков имеет первостепенное значение в красильной, ткацкой и полиграфической промышленности… Одним словом, знание цветовых характеристик необходимо для многих отраслей науки и техники. Каковы методы их определения?
Ответ. Цветовые характеристики определяются сложными приборами: колориметрами и спектрофотометрами. Однако более распространенный метод измерения цвета с помощью специальных атласов.
Атласов цветов много, но наибольшее признание получил атлас с колориметрированными образцами цветов, разработанный в нашей лаборатории. Для измерения цветности в атласе подбирается тождественный цветовой тон, а затем по специальным таблицам находят основные характеристики цвета.
Пользуясь атласом, измерение цвета необходимо проводить на ахроматическом фоне (серый, черный, белый и все их оттенки). Это позволяет избежать резких контрастов, отражающихся на правильном восприятии цвета. Наблюдать это можно, поместив образцы, к примеру, желтой бумаги на фоны разных хроматических цветов. На красном фоне желтое поле покажется зеленоватым, на зеленом — оранжевым.
Вопрос. Согласно данным исследователей различных стран, в мире сейчас насчитывается более ста миллионов человек, страдающих расстройствами цветового зрения. Когда впервые было обнаружено, что цветовое зрение может быть нарушено?
Ответ. Первым в мире описал странные явления, происходящие с его зрением, английский физик и химик Джон Дальтон.
Если он достаточно легко и точно мог различать ахроматические цвета, а также синий, то восприятие красного и в несколько меньшей степени зеленого цветов его очень затрудняло.
В 1794 году Дальтон сделал в Манчестере доклад о собственном недостатке цветового зрения — цветовой слепоте. В 1798 году доклад был напечатан и стал одной из основных работ по изучению врожденного цветового расстройства, названного в 1827 году дальтонизмом.
Нарушение цветового зрения может иметь серьезные последствия. Так, в 1875 году в Лагерлунде (Швеция) произошло крушение поезда, которое повлекло за собой много человеческих жертв. Причина катастрофы казалась необъяснимой.
Действительно, как мог машинист повести состав на красный сигнал семафора? Ответил на этот вопрос физиолог, известный шведский ученый Гольмгрен. Показав оставшемуся в живых машинисту мотки цветной шерсти, он установил, что тот страдал расстройством цветового зрения, его глаза не воспринимали различий между красным и зеленым цветами.
Это несчастье и послужило поводом к введению обязательной проверки цветового зрения у работников всех видов транспорта.
Вопрос. Каковы способы исследования недостатков цветового зрения?
Ответ. Еще в 1837 году Август Зеебек для изучения особенностей восприятия цвета использовал набор 300 самых разнообразных предметов, различных по цветовому тону и насыщенности. Упоминавшийся ранее набор Гольмгрена состоял только из однородных предметов — 133 мотков цветной шерсти.
В дальнейшем для определения цветовой слепоты применяли испытательные таблицы, на которых среди пятен одного цвета были помещены пятна другого цвета, образующие для нормально видящего цифру или фигуру. Люди с нарушенным цветовым восприятием не могут отличить цвет фигур или цифр от цвета фона. (Впервые такие таблицы были предложены в 1876 году немецким ученым Штиллингом.)
В нашей стране, да и за рубежом, широко применяются разработанные нами «Полихроматические таблицы для исследования цветоощущения». Они выдержали уже 9 изданий.
Особенность этих таблиц заключается в том, что с их помощью можно не только констатировать наличие цветового расстройства, но и получить также полное представление о его форме и степени, что имеет важное теоретическое и практическое значение.
Кстати, эти таблицы хорошо знакомы каждому, кто проходил медицинское освидетельствование для получения водительских прав.
Помимо таблиц, существуют специальные приборы для исследования цветового зрения — спектральные аномалоскопы. Первый аномалоскоп был создан еще в 1907 году немецким ученым Нагелем.
В нашей лаборатории разработан спектральный аномалоскоп — АСР, который определяет абсолютные пороги цветочувствительности, устанавливает степень функциональной устойчивости цветового зрения, исследует контрастную чувствительность и цветоразличительную способность человеческого глаза.
Вопрос. Каковы современные представления о типах расстройства цветоощущения и кто наиболее им подвержен?
Ответ. Нарушения цветовосприятия могут быть врожденными и приобретенными. Врожденное расстройство относительно стабильно, оно передается по наследству через поколение (от деда внуку) и касается почти исключительно красного и зеленого цветов.
Приобретенное расстройство возникает вследствие заболеваний зрительно-нервного аппарата центральной нервной системы и может касаться всех основных цветов. Так, при отслоении сетчатки преподносит «сюрпризы» синий цвет.
К приобретенному расстройству цветоощущения могут привести травмы, опухоли глаза и головного мозга.
Наиболее редко встречаются случаи полной цветовой слепоты, или монохромазии. Лица, подверженные монохромазии, воспринимают мир как черно-белую фотографию.
Значительное распространение имеют формы аномальной трихромазии и дихромазии. При аномальной трихромазии понижается восприятие либо преимущественно красного (протаномалия), либо зеленого (дейтераномалия). При дихромазии — частичной цветовой слепоте (в зависимости от восприятия цвета называемой протанопией и дейтеранопией) — расстройства цветового зрения выражены значительно резче.
Согласно предложенной нами классификации степеней расстройств, протаномалия и дейтераномалия делятся на типы: А — высокая, В — средняя, С — низкая степень аномалии.
Врожденное расстройство цветовосприятия встречается приблизительно у 8—10% мужчин, у женщин же наблюдается значительно реже — всего около 0,5%.
В 1931 году на Международном конгрессе офтальмологов немецкий ученый Энгелькинг сделал сенсационное сообщение. Он установил, что явления, аналогичные дальтонизму, наблюдаются у 42 процентов людей в состоянии утомления.
Гипотезу Энгелькинга подтвердили и другие ученые.
Действительно, при рассмотрении на спектральном аномалоскопе двух образцов различного цвета испытуемый через некоторый промежуток времени перестает различать эти цвета, попросту говоря, они сливаются.
Нам удалось доказать, что в своих исследованиях Энгелькинг не учел фактора времени. Дело в том, что при длительном наблюдении зрительная система утомляется, и наступает фаза временного неразличения цвета. Этот эффект получил название адиcпаропии, что в переводе означает «неразличение неравенства».
Адиспаропия проявляется по-разному. Так, у людей с нормальным зрением она наступает медленнее, чем у людей, страдающих близорукостью. Достаточно точно момент появления адиспаропии можно определить при помощи аномалоскопа.
Явление это носит временный характер благодаря колоссальным компенсаторным возможностям нашей зрительной системы.
Вопрос. XX век принято называть веком скоростей. Увеличение быстроты передвижения значительно увеличивает объем зрительной информации и требует улучшения цветовой сигнализации. В связи с этим возникает вопрос: как повысить цветоразличительную функцию зрительного анализатора?
Ответ. Длительные исследования, проведенные в нашей лаборатории, показали, что лучше всего стимулируют цветоразличительную функцию некоторые биологические вещества растительного происхождения. Это женьшень, лимонник китайский и элеутерококк.
Эти препараты значительно повышают спектральную и контрастную чувствительность глаза и соответственно улучшают в 2,5—5,5 раза устойчивость восприятия красного и зеленого цветов, что особенно важно для лиц, деятельность которых связана с различием цветовых сигналов.
Особенно эффективен элеутерококк. Препарат действует в течение 29—33 часов. (Этого времени вполне достаточно, например, для самого длительного воздушного перелета.)
Аналогичное эффективное воздействие оказывают биологически активные вещества и на людей, страдающих врожденным расстройством цветового зрения.
По данным различных ученых, около 90 процентов информации человек получает с помощью зрительно-нервного аппарата. Установлено также, что около 80 процентов всех рабочих операций в значительной мере связаны со зрительным контролем.
Цветовая среда оказывает и существенное влияние на психофизиологическое состояние человека, его работоспособность.
Эксперименты, проведенные в ГДР, показали, что только за счет оптимальной окраски рабочих мест можно увеличить производительность труда более чем на 25 процентов.
Доказано, что цвета средневолновой зоны спектра (зеленый, желтый и их оттенки), а также белый цвет больше всего стимулируют функциональную способность зрительного анализатора, уменьшая утомление и повышая уровень устойчивости зрения. И наоборот, высокая степень чистоты цвета, то есть большая его насыщенность, особенно для крайних участков спектра, утомляет зрительно-нервный аппарат человека.
Результаты обширных исследований по изучению воздействий различных характеристик цвета на человека, проведенных в нашей лаборатории за последние годы, легли в основу подготавливаемого в настоящее время к печати проекта Государственного стандарта СССР «Гамма цветов для цветового оформления объектов народного хозяйства». Цель этого стандарта — создание оптимальной цветовой среды на производстве и в быту.
В ГОСТе на основе научно обоснованных физиолого-гигиенических принципов выделены две основные группы цветов: оптимальная и субоптимальная, а также и третья группа, включающая серию предупреждающих цветов.
Оптимальные цвета — основные. К ним относятся цвета средневолновой части спектра и группы оттенков, близко к ней расположенных. Оптимальными цветами окрашивается все, что нуждается в цветовом оформлении.
К субоптимальным цветам отнесены цветовые оттенки той же средневолновой зоны спектра и расположенные за ее пределами. Это предупреждающие цвета. Они применяются главным образом для облегчения распознавания тех объектов, обращение с которыми может привести к травматизму.
Введение нового ГОСТа обеспечит создание оптимальной цветовой среды, в значительной мере улучшит условия труда.
Источник: https://www.nkj.ru/archive/articles/24031/
Загрузка...
