Сумеречное зрение что это такое
Ночное зрение
25 Окт Ночное зрение
Известно, что глаз человека отличается высоким развитием нервных элементов, совершенной оптической системой и разнообразными мышечными устройствами, позволяющими производить поворот глаз и настройку оптического аппарата. Это дает человеку возможность фиксировать огромный диапазон видимых световых раздражителей.
Учитывая это, психологи и физиологи различных стран исследовали закономерности ночного зрения человека. Особенно интенсивно такие поиски велись в годы второй мировой войны и были нацелены на решение конкретных прикладных военных задач.
Так сетчатка глаза имеет сложное строение. Она состоит из нескольких слоев нервных клеток, заканчивающихся колбочками и палочками, которые и представляют собой рецепторы света. Колбочки и палочки различным образом реагируют на разную интенсивность света. Первые обладают более низкой чувствительностью и представляют собой аппарат дневного света, позволяющий различать цвета (их в сетчатке — 7 млн.). Вторые отличаются высокой чувствительностью к слабым интенсивностям света и являются аппаратами ночного зрения (их насчитывается в сетчатке около 130 млн.).
Повышение световой чувствительности глаз по мере пребывания в темноте получило название темновой адаптации
Что происходит в темноте со зрением
Во-первых, колбочки и палочки, как рецепторы света, распределены по сетчатке глаза неравномерно. Первые расположены в центре, вторые — на периферии. Отсюда следует, что для обнаружения малозаметных объектов в ночное время их лучше рассматривать периферической частью сетчатки.
Во-вторых, колбочки и палочки заметно отличаются по степени чувствительности к свету с различной длиной волн.
Это означает, что при ночном зрении глаз максимально чувствителен к синему цвету и относительно не чувствителен к красному. Говоря другими словами, объекты синего цвета ночью мгновенно обнаруживаются человеком, но при этом возможна темновая дезадаптация глаз (т.е. снижение их чувствительности к свету, «засветка»).
Поэтому желательно, чтобы освещение в помещениях, откуда человек выходит в темноту, было красного света. В годы второй мировой войны в армии США были сконструированы плотно прилегающие красные очки, которые не пропускали лучей длиной волны меньше 620 миллимикрон, но через которые проходило достаточно света для функционирования колбочкового зрения. В таких очках человек мог находиться в хорошо освещенном помещении и одновременно полностью адаптироваться к темноте. Это позволяло практически исключить этап темновой адаптации глаз непосредственно в ходе дежурства и мгновенно включаться в деятельность.
В-третьих, существует определенная динамика темновой адаптации глаз. Через 5 минут чувствительность глаза увеличивается на 30% от исходного уровня, через 15-20 минут — на 80%. Это время зависит от «перепада» между старой и новой, устанавливающейся чувствительностью. Одно дело, когда человек погружается в темноту из полумрака, другое — когда он предварительно находился в ярко освещенном помещении.
В-четвертых, выявлена закономерность дезадаптации глаз человека к темноте. Так, засветка адаптировавшегося к темноте глаза в течение 5 секунд снижает его чувствительность на 8-10 минут. На это же время снижается своевременность и дальность обнаружения объектов.
В-пятых,установлена закономерность функционирования симпатической нервной системы человека, проявляющаяся в том, что возбуждение одной из систем симпатической иннервации влечет за собой возбуждение прочих симпатических систем. Исходя из этого группа ученых Института психологии АПН РСФСР под руководством К.Х.Кекчеева в 1941-1946 гг. исследовала способы улучшения ночного зрения военнослужащих (разведчиков, диверсантов, наблюдателей, часовых). Были выделены так называемые «физиологические стимуляторы», позволяющие в короткое время значительно повысить световую чувствительность глаз. К таким стимуляторам отнесены:
а) форсированное дыхание (углубленное, резкое дыхание, начинающееся с полного выдоха);
б) термические раздражители (обтирание лица холодной водой, холодный компресс на затылок);
в) вкусовые раздражители (прием небольшого количества вкусной пищи — 10 граммов сахара или сладкие таблетки);
г) легкая мышечная работа (простейшие гимнастические упражнения).
Проведенные эксперименты до сих пор считаются классическими, а полученные результаты — актуальными. Они свидетельствуют о том, что применение физиологических стимуляторов позволяет повысить чувствительность ночного зрения и слуха на 40-50%. Время темновой адаптации глаз сокращается с 40-50 мин. до 4-5 мин., то есть зрительная чувствительность возрастает в 10 раз быстрее, чем при темновой адаптации без применения стимуляторов. При этом однократное их применение обеспечивает повышение чувствительности на 1-1,5 часа, многократное — на 2-3 часа. Одновременно названные стимуляторы являются надежным и эффективным средством снятия утомления в области кинестатической (все, что связано с телесными ощущениями) и сенсорной деятельности.
Выявлено также стимулирующее влияние на остроту ночного зрения различного рода приятных раздражителей. Так, например, после употребления небольшого количества вкусной пищи (сахар) чувствительность ночного зрения возрастает на 210%, при прослушивании приятной музыки — на 240%. И напротив, при прослушивании грустной музыки чувствительность к свету снижается на 60% и при употреблении горькой пищи — на 50%.
Анатомия
Палочки и колбочки сетчатки глаза
Палочки сетчатки глаза
Палочки имеют форму цилиндра с неравномерным, но приблизительно равным диаметром окружности по длине. К тому же длина (равная 0,000006 м или 0,06 мм) в 30 раз превышает их диаметр (0,000002 м или 0,002 мм), из-за чего вытянутый в длину цилиндр действительно очень похож на палочку. В глазу здорового человека насчитывается порядка 115-120 миллионов палочек.
Палочка глаза человека состоит из 4 сегментов:
1 — Наружный сегмент (содержит мембранные диски),
2 — Связующий сегмент (ресничка),
3 — Внутренний сегмент (содержит митохондрии),
4 — Базальный сегмент (нервное соединение)
Палочки крайне светочувствительны. Достаточно энергии одного фотона (мельчайшая, элементарная частица света) для реакции палочек. Этот факт помогает при так называемом ночном зрении, позволяя видеть в сумерках.
Достоверно известно, что содержащийся в палочках родопсин реагирует на свет медленнее, чем йодопсин в колбочках. Потому палочки слабее реагируют на динамику светового потока и плохо различают объекты в движении. По этой же причине острота зрения тоже не специализация палочек.
Колбочки сетчатки глаза
Колбочки получили такое название благодаря своей форме, похожей на лабораторные колбы. Длина колбочки равна 0,00005 метра, или 0,05 мм. Ее диаметр в самом узком месте составляет около 0,000001 метра, или 0,001 мм, и 0,004 мм в самом широком. На сетчатке здорового взрослого человека около 7 миллионов колбочек.
Колбочки менее чувствительны к свету, другими словами, для их возбуждения потребуется световой поток в десятки раз интенсивнее, чем для возбуждения палочек. Однако колбочки способны обрабатывать свет интенсивнее палочек, из-за чего они лучше воспринимают изменение светового потока (например, лучше палочек различают свет в динамике при движении объектов относительно глаза), а также определяют более четкое изображение.
Колбочка человеческого глаза состоит из 4 сегментов:
1 — Наружный сегмент (содержит мембранные диски с йодопсином),
2 — Связующий сегмент (перетяжка),
3 — Внутренний сегмент (содержит митохондрии),
4 — Область синаптического соединения (базальный сегмент).
Причиной вышеописанных свойств колбочек является содержание в них биологического пигмента йодопсина. На момент написания этой статьи были найдены (выделены и доказаны) два вида йодопсина: эритролаб (пигмент, чувствительный к красной части спектра, к длинным L-волнам), хлоролаб (пигмент, чувствительный к зеленой части спектра, к средним M-волнам). На сегодняшний день пигмент, который чувствителен к синей части спектра, к коротким S-волнам, не найден, хотя за ним уже закреплено название – цианолаб.
Разделение колбочек на 3 вида (по доминированию в них цветовых пигментов: эритролаба, хлоролаба, цианолаба) носит название трехкомпонентной гипотезы зрения. Однако существует и нелинейная двухкомпонентная теория зрения, приверженцы которой считают, что каждая колбочка одновременно содержит в себе и эритролаб, и хлоролаб, а значит, способна воспринимать цвета красного и зеленого спектра. При этом роль цианолаба принимает на себя выцветший родопсин из палочек. В поддержку этой теории говорит и то, что люди, страдающие дальтонизмом, а именно слепотой в синей части спектра (тританопией), так же испытывают трудности с сумеречным зрением (куриная слепота), что является признаком ненормальной работы палочек сетчатки глаза.
Как работает сумеречное зрение?
Наши органы зрения — уникальная система которая обеспечивает возможность видеть не только днем, но и при низком освещении. Конечно, мы не обладаем такой остротой зрения в темноте, как братья наши меньшие, но различать формы и цвета, ориентироваться в затемненном пространстве вполне способны. А как работает механизм сумеречного зрения?
Понятие «сумерки» применительно к среде, в которой подразумевается ориентация. Оно означает степень освещенности на улице в момент, когда солнце начинает уходить за горизонт до момента, когда на небе луна находится в половинной фазе. В помещении же это может быть небольшой относительно пространства источник освещения, например, свеча или тусклый ночник. Совсем без источника света наши глаза видеть не могут.
Ночное, или мезопическое зрение (синонимы термина «сумеречный») возможно благодаря слаженной работе палочек и колбочек. Наши глаза довольно чувствительны, а зрительное ощущение появляется из-за попадания света на сетчатку, которая содержит два вида рецепторов — палочки и колбочки. Цветовое зрение нам обеспечивают колбочки, а палочки содержат пигмент родопсин, реагирующий на интенсивность освещения. Эти два элемента и отвечают за ночное и дневное зрение. Днем за яркость зрения отвечают колбочки, а ночью работают оба типа клеток.
При изменении степени освещения вокруг (например, при переходе из темного помещения в светлое или наоборот) происходит процесс адаптации — приспособление глаз к данной яркости света. При этом изменяется площадь зрачка, причем адаптация из темноты к свету происходит практически сразу, тогда как обратный процесс занимает дольше времени.
Что происходит, если сумеречное зрение нарушено?
При каких-либо сбоях механизма мезопического зрения у человека диагностируется заболевание, называемое гемералопий, а в просторечии куриной слепотой. При этом отмечаются следующие симптомы:
Самым ярким признаком гемералопии, пожалуй, можно назвать очень долгое привыкание при переходе из темноты в светлое помещение и наоборот. При нормальном состоянии человеческий глаз делает это за относительно короткое время. Если процесс затягивается, это повод обязательно посетить офтальмолога.
Причины гемералопии
Причин возникновения болезни может быть несколько. Бывает врожденная гемералопия, и ребенок появляется на свет уже с этим нарушением. При различных воспалительных процессах в глазах диагностируют так называемую симптоматическую куриную слепоту, которая может пройти, если пациент вылечится. Эссенциальная гемералопия возникает при острой нехватке в организме витаминов А или С, но при восполнении витаминного баланса это явление также проходит. Наличие куриной слепоты влияет на разные аспекты здоровья: она может указывать на развивающиеся болезни глаз, глаукому, катаракту, кроме того, болезнь опасна в психологическим плане: у детей возникает навязчивый страх темноты, а взрослые испытывают фобию совсем ослепнуть.
Если Вы испытываете ухудшение зрения при низком освещении или какой-то либо из вышеперечисленных симптомов, то необходимо как можно скорее показаться врачу, который после сбора анализов выявит истинную причину. Ведь если это, например, признак глазного заболевания, то при его запущенной стадии может быть уже поздно лечить его.
Эффект Пуркинье. Сумеречное зрение
Известно ли вам, что в течение суток наши глаза по-разному воспринимают цветовую гамму? На рассвете и закате, то есть в те моменты, когда оно частично находится за линией горизонта, свет насыщен цветами красного спектра. Это происходит потому, что атмосфера рассеивает лучи. Чем ближе солнце к горизонту, тем дальше оно от нас и тем больше слоев воздуха нужно свету пройти. Поскольку красный спектр имеет наибольшую длину волны, то именно он проникает в предрассветное и сумеречное время интенсивнее чем другие. Вот почему любой цвет в этот период кажется немного красноватым. Когда же солнце высоко в небе, мы воспринимаем оттенки правильно, то есть так, как мы привыкли их видеть.
Переход от дневного фотопичного к сумеречному скотопическому зрению впервые заметил, исследовал и описал чешский физиолог Ян Эвангелисто фон Пуркинье еще в 1825 году. Он отметил, что при ярком освещении более насыщенными кажутся цвета со средней и длинноволновой частью спектра – это оттенки зеленого, красного, желтого и оранжевого. В сумерках эти цвета субъективно кажутся менее яркими, уступая коротковолновой части спектра, в которую входят фиолетовый и синий. Этот эффект получил название Пуркинье – в честь первооткрывателя.
Колбочковое и палочковое зрение
Определением цвета и его яркости занимаются колбочки сетчатки глаза, однако в сумерках эту роль берут на себя палочки. Такой вывод сделали ученые после проведения длительных исследований, хотя до этого считалось, что палочки вообще не способны различать цвета. Для подтверждения этой теории был построен график поглощения света.
Черной пунктирной линией обозначен пигмент палочек. Красной, зеленой и синей кривой обозначены пигменты колбочек соответствующего цветного спектра. Если проследить по кривой родопсина, то можно обратить внимание, что интенсивность поглощения света на частоте синего спектра значительно выше, чем интенсивность поглощения красного. Иными словами, палочки лучше видят синий, чем красный.
Стоит обратить внимание, что палочковое сумеречное зрение более чувствительно по сравнению с колбочковым, если длина волны меньше 650 нм. Максимальная чувствительность скотопического зрения наблюдается тогда, когда длина волны 500 нм, а минимальный порог фотопичного зрения отмечен при стимулах с длиной волны 550 нм. Излучения, длина волны которых превышает 650 нм относятся к красной части спектра. Таким образом, в сумерках, когда энергии света недостаточно для активации колбочек, красные цвета не вызывают никакой зрительной реакции.
Становится очевидным факт: наша зрительная система более приспособлена к восприятию сине-фиолетовой гаммы и в меньшей степени – красной.
Поскольку переход от «колбочкового» до «палочкового» зрения происходит самопроизвольно, и мы не способны это контролировать, а палочки более инертны и не могут похвастаться четкостью изображения, передаваемого в мозг, то людям иногда приходится обманывать природу. Пользуясь тем, что палочки плохо воспринимают длинноволновый спектр, создается красное освещение, что заставляет колбочки включаться. Таким образом, при создании красных сумерек, человек способен четко видеть и замечать динамику. Подобная технология используется в подводных кораблях и снайперских прицелах для ночной стрельбы.
Гемералопия
Обычно у здорового человека в сетчатке содержится где-то 6–7 млн. колбочковидных и 110–125 млн. палочковидных клеток (их нормальное соотношение составляет 1:18).
В палочковидных клетках сетчатки есть зрительный пигмент под названием родопсин, который отвечает за темновую адаптацию зрения. При выходе на свет происходит распад родопсина, а в темноте – восстановление с участием в данном процессе витамина А.
Во время синтеза родопсина выделяется энергия, которая, преобразующаяся в электрические импульсы, которая по зрительному нерву поступает в головной мозг. Этот механизм дает возможность обеспечить нормальную деятельность палочковидных клеток и хорошее ночное зрение.
Если соотношение «колбочек» и «палочек» нарушено, в организме вырабатывается не достаточно родопсина, это ведет к развитию гемералопии – при недостаточном уровне освещения четкость зрения уменьшается, а при ярком дневном свете остается хорошей.
Офтальмологом известны 3-и вида гемералопии: врожденная, симптоматическая и эссенциальная.
Основные причины гемералопии
Если данное заболевание наблюдается у человека с момента его рождения, оно обычно обусловлено генетическими факторами и имеет наследственный характер. Врожденная ночная слепота наблюдается при наследственном пигментном ретините, синдроме Ашера и других наследуемых патологиях.
Симптоматическая гемералопия может развиться на фоне других глазных болезней: высоких степеней близорукости, глаукоме, отслойке сетчатки, ретинопатии, катаракте, атрофии зрительного нерва, хориоретинитах, сидерозе, фотоофтальмии (лучевых ожогов глаз) и пр.
Эссенциальная или, как ее еще называют, функциональная гемералопия может развиться, если в организме не хватает или полностью отсутствуют витамины А, РР, В2. Гипо- и авитаминозы могут встречаться при малокровии, заболеваниях печени, сильном истощении, лечении антагонистами ретинола (хинином), сахарном диабете, алкоголизме, заболеваниях ЖКТ, при которых наблюдается нарушение всасывания питательных веществ (энтерит, хронический гастрит, колит и т.п.).
Заметить признаки врожденной гемералопии можно еще в раннем детстве: в таком случае, постоянное снижение зрения нельзя вылечить. При гемералопии снижается острота зрения в ночное и сумеречное время суток, ощущается зрительный дискомфорт в полумраке. Человек с данным заболеванием может заметить, что он плохо ориентируется в пространстве при плохом освещении, не различает окружающие предметы, когда из хорошо освещенного помещения переходит в темное. Но днем, когда освещение достаточное, его зрение, обычно, не нарушено.
Может наблюдаться ощущение сухости в глазах и «песка». Дети с ночной слепотой часто боятся темноты, плачут и, в общем, ведут себя в сумерках беспокойно. При гемералопии часто сужаются поля зрения, ухудшается восприятие синего и желтого цветов.
Диагностика гемералопии
При разных видах гемералопии офтальмоскопическая картина имеет некоторые особенности. То есть, при эссенциальной форме гемералопии патологий глазного дна не наблюдается, при других – есть некоторые специфические его изменения, которые характерны для болезни, которая вызвала куриную слепоту. Если гемералопия врожденная, при помощи офтальмоскопии на сетчатке можно заметить небольшие округлые очаги дегенерации.
Чтоб исследовать темновую адаптацию, проводят адаптометрию. Для определения функционального состояния сетчатки проводят электроретинографию и другие дополнительные электрофизиологические исследования. Чтоб выявить причины симптоматической гемералопии, выполняют рефрактометрию, тонографию, биомикроскопию с линзой Гольдмана, оптическую когерентную томографию и т. п.Комплексное обследование пациентов, больных гемералопией, может включать в себя консультации эндокринолога и/или гастроэнтеролога.
Симптоматическая гемералопия может привести к стойкой утрате зрения, а может к восстановлению темновой зрительной адаптации. Насколько само заболевание тяжелое, настолько тяжелыми будут последствия. Функциональная гемералопия, в большинстве случаев, поддается терапии, исход может быть как нельзя лучшим – абсолютное восстановление сумеречного зрения.
Осложняется болезнь тем, что при гемералопии пациент начинает патологически бояться темноты. Это может усугубиться даже развитием фобии, при которой пациента мучают навязчивые состояния и психические расстройства.
В целях профилактики гемералопии необходимо поступление в организм витаминов и обеспечение защиты сетчатки глаза. Для этого понадобятся защитные очки на солнце, полноценное питание, лучение сопровождающих патологий. Флюресцентное освещение будет вредным для пациентов, страдающих гемералопией. При легкой степени миопии у детей, им рекомендуют использовать в вечернее время очки.
Лечение гемералопии
Форма гемералопии может быть врожденной. Тогда она ассоциируется с наследственной патологией. Она неизлечима, такая при которой, сумеречное зрение настойчиво падает. Приобретенные гемералопии требуют определения и устранения причин, которые приводят к тому, что адаптация к темноте нарушается.
Гемералопия, которая вызвана миопией, требует подбора очков или же контактных линз. Рекомендуется и лазерная коррекция близорукости, проводится склеропластика, при необходимости, меняется хрусталик, возможны другие рефракционные операции.
Обуславливают гемералопию катаракта и глаукома. Эти заболевания тоже не лечатся без операционного вмешательства. Антиглаукоматозные операции, факоэмульсификации, экстракции тоже вероятны для проведения. Лазерная коагуляция, необходима при отслойке сетчатки.
Нормализация питания необходима при эссенциальной гемералопии. Продукты, содержащие ретинол и каротин, будут более полезными. К ним относятся печень треск, сливочное масло, яичный желток, томаты, шпинат, молоко, морковь. При этом, используются витаминные глазные капли, а также назначается сам прием витамина А также никотиновой кислоты, рибофлавина. Проводится лечение заболеваний сахарного диабета, назначается инсулинотерапия, контролируется уровень глюкозы в крови, лечатся заболевания ЖКТ.