მხედველობა ადამიანის ერთ-ერთი ყველაზე ღირებული გრძნობაა. მიუხედავად იმისა, რომ ვიზუალური სისტემა ტვინის შედარებით რთული ნაწილია, პროცესს მართავს მოკრძალებული ოპტიკური ელემენტი: თვალი. ის ქმნის გამოსახულებებს ბადურაზე, სადაც სინათლე შეიწოვება ფოტორეცეპტორებით. მათი დახმარებით ელექტრული სიგნალები გადაეცემა ვიზუალურ ქერქს შემდგომი დამუშავებისთვის.
თვალის ოპტიკური სისტემის ძირითადი ელემენტები: რქოვანა და ლინზა. ისინი აღიქვამენ სინათლეს და აპროექტებენ მას ბადურაზე. აღსანიშნავია, რომ თვალის მოწყობილობა ბევრად უფრო მარტივია, ვიდრე მის მსგავსებით შექმნილი მრავალჯერადი ლინზების მქონე კამერების. მიუხედავად იმისა, რომ თვალში ლინზების როლს მხოლოდ ორი ელემენტი ასრულებს, ეს არ არღვევს ინფორმაციის აღქმას.
სინათლე
სინათლის თანდაყოლილი ბუნება ასევე გავლენას ახდენს თვალის ოპტიკური სისტემის ზოგიერთ მახასიათებელზე. მაგალითად, ბადურა ყველაზე მგრძნობიარეა ცენტრალურ ნაწილში ხილული სპექტრის აღქმისთვის, რომელიც შეესაბამება მზის რადიაციის სპექტრს. სინათლე შეიძლება იყოს განივიელექტრომაგნიტური ტალღა. ხილული ტალღის სიგრძეები დაახლოებით ლურჯიდან (400 ნმ) წითელამდე (700 ნმ) შეადგენს ელექტრომაგნიტური სპექტრის მხოლოდ მცირე ნაწილს.
საინტერესოა აღინიშნოს, რომ სინათლის ნაწილაკის (ფოტონის) ბუნებამ ასევე შეიძლება გავლენა მოახდინოს მხედველობაზე გარკვეულ პირობებში. ფოტონების შეწოვა ხდება ფოტორეცეპტორებში შემთხვევითი პროცესის წესების მიხედვით. კერძოდ, სინათლის ინტენსივობა, რომელიც აღწევს თითოეულ ფოტორეცეპტორს, განსაზღვრავს მხოლოდ ფოტონის შთანთქმის ალბათობას. ეს ზღუდავს დაბალი სიკაშკაშით ხედვის უნარს და თვალის ადაპტირებას სიბნელეს.
გამჭვირვალობა
ხელოვნურ ოპტიკურ სისტემებში გამოიყენება გამჭვირვალე მასალები: მინა ან პლასტმასი რეფრაქციული ფიქსატორით. ანალოგიურად, ადამიანის თვალმა უნდა შექმნას ფართომასშტაბიანი, მაღალი გარჩევადობის სურათები ცოცხალი ქსოვილის გამოყენებით. თუ ბადურაზე დაპროექტებული გამოსახულება ძალიან ბუნდოვანი, ბუნდოვანია, ვიზუალური სისტემა არ იმუშავებს სწორად. ამის მიზეზი შეიძლება იყოს თვალის და ნეირონების დაავადებები.
თვალის ანატომია
ადამიანის თვალი შეიძლება შეფასდეს, როგორც სითხით სავსე კვაზი-სფერული სტრუქტურა. თვალის ოპტიკური სისტემა შედგება ქსოვილის სამი ფენისგან:
- გარე (სკლერა, რქოვანა);
- შიდა (ბადურა, ცილიარული სხეული, ირისი);
- შუალედური (ქოროიდი).
ზრდასრულ ადამიანებში თვალი არის დაახლოებით 24 მმ დიამეტრის სფერო და შედგება მრავალი უჯრედული და არაუჯრედული კომპონენტისგან, რომლებიც წარმოიქმნება ექტოდერმული და მეზოდერმული ჩანასახებიდან.წყაროები.
თვალის გარე მხარე დაფარულია მდგრადი და მოქნილი ქსოვილით, რომელსაც ეწოდება სკლერა, გარდა წინა ნაწილისა, სადაც გამჭვირვალე რქოვანა საშუალებას აძლევს შუქს შევიდეს გუგაში. სკლერის ქვეშ ორი სხვა ფენა: ქოროიდი, რომელიც უზრუნველყოფს საკვებ ნივთიერებებს და ბადურას, სადაც სინათლე შეიწოვება ფოტორეცეპტორების მიერ გამოსახულების ფორმირების შემდეგ.
თვალი დინამიურია ექვსი გარეგანი კუნთის მოქმედების გამო ვიზუალური გარემოს დასაჭერად და სკანირებისთვის. თვალში შესული სინათლე ირღვევა რქოვანას მიერ: თხელი გამჭვირვალე ფენა სისხლძარღვებისგან თავისუფალი, დაახლოებით 12 მმ დიამეტრის და დაახლოებით 0,55 მმ სისქის ცენტრალურ ნაწილში. რქოვანაზე წყლის ცრემლსადენი ფილმი საუკეთესო გამოსახულების ხარისხის გარანტიაა.
თვალის წინა კამერა ივსება თხევადი ნივთიერებით. ირისი, კუნთების ორი ნაკრები ცენტრალური ხვრელით, რომლის ზომა დამოკიდებულია შეკუმშვაზე, მოქმედებს როგორც დიაფრაგმა დამახასიათებელი ფერით, რაც დამოკიდებულია პიგმენტების რაოდენობასა და განაწილებაზე.
გუგა არის ხვრელი ირისის ცენტრში, რომელიც არეგულირებს თვალში შემავალი სინათლის რაოდენობას. მისი ზომა მერყეობს 2 მმ-ზე ნაკლები ნათელ შუქზე 8 მმ-ზე მეტ სიბნელეში. მას შემდეგ, რაც მოსწავლე სინათლეს აღიქვამს, კრისტალური ლინზა ერწყმის რქოვანას და ქმნის გამოსახულებებს ბადურაზე. კრისტალურ ლინზას შეუძლია შეცვალოს მისი ფორმა. იგი გარშემორტყმულია ელასტიური კაფსულით და მიმაგრებულია ცილიარულ სხეულზე ზონულებით. ცილიარული სხეულის კუნთების მოქმედება საშუალებას აძლევს ლინზს გაზარდოს ან შეამციროს თავისი ძალა.
ბადურა და რქოვანა
არის ცენტრალური დეპრესია ბადურაზე, სადაცშეიცავს რეცეპტორების უდიდეს რაოდენობას. მისი პერიფერიული ნაწილები იძლევა ნაკლებ გარჩევადობას, მაგრამ სპეციალიზირებულია თვალის მოძრაობასა და საგნების ამოცნობაში. ბუნებრივი ხედვის ველი ხელოვნურთან შედარებით საკმაოდ დიდია და არის 160×130°. მაკულა ახლოს მდებარეობს და ფუნქციონირებს როგორც სინათლის ფილტრი, რომელიც სავარაუდოდ იცავს ბადურას დეგენერაციული დაავადებებისგან ცისფერი სხივების სკრინინგით.
რქოვანა არის სფერული განყოფილება, წინა გამრუდების რადიუსით 7,8 მმ, უკანა გამრუდების რადიუსით 6,5 მმ და არაჰომოგენური რეფრაქციული ინდექსით 1,37 ფენიანი სტრუქტურის გამო.
თვალის ზომა და ფოკუსირება
საშუალო სტატიკურ თვალს აქვს საერთო ღერძული სიგრძე 24,2 მმ და შორეული ობიექტები ფოკუსირებულია ზუსტად ბადურის ცენტრში. მაგრამ თვალის ზომაში გადახრებმა შეიძლება შეცვალოს სიტუაცია:
- მიოპია, როდესაც სურათები ფოკუსირებულია ბადურის წინ,
- შორსმჭვრეტელობა, როცა ეს მის უკან ხდება.
თვალის ოპტიკური სისტემის ფუნქციები ირღვევა აგრეთვე ასტიგმატიზმის - ლინზის არასწორი გამრუდების შემთხვევაში.
სურათის ხარისხი ბადურაზე
მაშინაც კი, როდესაც თვალის ოპტიკური სისტემა იდეალურად არის ფოკუსირებული, ის არ იძლევა სრულყოფილ გამოსახულებას. ამაზე გავლენას ახდენს რამდენიმე ფაქტორი:
- შუქის დიფრაქცია მოსწავლეში (ბუნდოვანი);
- ოპტიკური აბერაციები (რაც უფრო დიდია მოსწავლე, მით უფრო ცუდია ხილვადობა);
- გაფანტვა თვალის შიგნით.
თვალის ლინზების სპეციფიკური ფორმები, რეფრაქციული ინდექსის ცვალებადობა და გეომეტრიული მახასიათებლები თვალის ოპტიკური სისტემის ნაკლოვანებებიახელოვნურ კოლეგებთან შედარებით. ნორმალური თვალი მინიმუმ ექვსჯერ დაბალი ხარისხისაა და თითოეული ქმნის ორიგინალურ ბიტმაპს არსებული აბერაციების მიხედვით. ასე რომ, მაგალითად, ვარსკვლავების აღქმული ფორმა განსხვავდება ადამიანიდან მეორეზე.
პერიფერიული ხედვა
ბადურის ცენტრალური ველი იძლევა უდიდეს სივრცულ გარჩევადობას, მაგრამ ნაკლებად ფხიზლად პერიფერიული ნაწილი ასევე მნიშვნელოვანია. პერიფერიული ხედვის წყალობით ადამიანს შეუძლია სიბნელეში ნავიგაცია, განასხვავოს მოძრაობის ფაქტორი და არა თავად მოძრავი ობიექტი და მისი ფორმა და ნავიგაცია სივრცეში. ცხოველებსა და ფრინველებში ჭარბობს პერიფერიული ხედვა. უფრო მეტიც, ზოგიერთ მათგანს აქვს ყველა 360 ° ხედვის კუთხე გადარჩენის უფრო მაღალი შანსებისთვის. ვიზუალური ილუზიები გამოითვლება პერიფერიული მხედველობის მახასიათებლებზე.
შედეგი
ადამიანის თვალის ოპტიკური სისტემა მარტივი და საიმედოა და შესანიშნავად ადაპტირებულია გარემომცველი სამყაროს აღქმაზე. მიუხედავად იმისა, რომ ხილულის ხარისხი უფრო დაბალია, ვიდრე მოწინავე ტექნიკურ სისტემებში, ის აკმაყოფილებს ორგანიზმის მოთხოვნებს. თვალებს აქვს მრავალი კომპენსატორული მექანიზმი, რომელიც ტოვებს ზოგიერთ პოტენციურ ოპტიკურ შეზღუდვას უმნიშვნელოდ. მაგალითად, ქრომატული დეფოკუსირების დიდი უარყოფითი ეფექტი აღმოიფხვრება შესაბამისი ფერის ფილტრებით და დიაპაზონის სპექტრული მგრძნობელობით.
ბოლო ათწლეულში, თვალის აბერაციების გამოსწორების შესაძლებლობა ადაპტირების გამოყენებითოპტიკა. ეს ამჟამად ტექნიკურად შესაძლებელია ლაბორატორიაში მაკორექტირებელი მოწყობილობებით, როგორიცაა ინტრაოკულარული ლინზები. კორექციას შეუძლია ნახვის უნარის აღდგენა, მაგრამ არის ნიუანსი - ფოტორეცეპტორების სელექციურობა. მაშინაც კი, თუ მკვეთრი გამოსახულებები პროეცირდება ბადურაზე, ყველაზე პატარა ასო, რომელიც აღიქმება, საჭიროებს რამდენიმე ფოტორეცეპტორს სწორი ინტერპრეტაციისთვის. მხედველობის შესაბამის სიმახვილეზე ნაკლები ასოების გამოსახულებები არ გამოირჩევიან.
თუმცა, მხედველობის ძირითადი დარღვევები სუსტი აბერაციებია: დეფოკუსირება და ასტიგმატიზმი. ეს შემთხვევები ადვილად გამოსწორდა სხვადასხვა ტექნოლოგიური განვითარებით XIII საუკუნიდან, როდესაც გამოიგონეს ცილინდრული ლინზები. თანამედროვე მეთოდები მოიცავს კონტაქტური და ინტრაოკულარული ლინზების ან ლაზერული რეფრაქციული ქირურგიის პროცედურებს პაციენტის ოპტიკური სისტემის სტრუქტურის შესწორების მიზნით.
ოფთალმოლოგიის მომავალი პერსპექტიულად გამოიყურება. მასში გადამწყვეტ როლს ითამაშებს ფოტონიკა და განათების ტექნოლოგია. მოწინავე ოპტოელექტრონიკის გამოყენება ახალ პროთეზებს საშუალებას მისცემს აღადგინონ შორსმჭვრეტელი თვალები ცოცხალი ქსოვილის ამოღების გარეშე, როგორც ეს ამჟამად ხდება. ახალ ოპტიკურ თანმიმდევრულ ტომოგრაფიას შეუძლია უზრუნველყოს თვალის სრულმასშტაბიანი რეალურ დროში 3D ვიზუალიზაცია. მეცნიერება არ დგას ისე, რომ თვალის ოპტიკური სისტემა საშუალებას აძლევს თითოეულ ჩვენგანს დავინახოთ სამყარო მთელი მისი დიდებით.
