Syn er en av de mest verdifulle menneskelige sansene. Mens det visuelle systemet er en relativt kompleks del av hjernen, er prosessen drevet av et ydmykt optisk element: øyet. Det danner bilder på netthinnen, hvor lys absorberes av fotoreseptorer. Med deres hjelp blir elektriske signaler overført til den visuelle cortex for videre behandling.
Hovedelementene i øyets optiske system: hornhinnen og linsen. De oppfatter lys og projiserer det på netthinnen. Det er verdt å merke seg at øyets enhet er mye enklere enn kameraer med flere linser laget i sin likhet. Til tross for at kun to elementer spiller rollen som linser i øyet, svekker ikke dette oppfatningen av informasjon.
Light
Lysets iboende natur påvirker også enkelte egenskaper ved øyets optiske system. For eksempel er netthinnen mest følsom i den sentrale delen for oppfatningen av det synlige spekteret, tilsvarende strålingsspekteret til Solen. Lys kan sees på som tverrgåendeelektromagnetisk bølge. Synlige bølgelengder fra omtrent blå (400 nm) til rød (700 nm) utgjør bare en liten brøkdel av det elektromagnetiske spekteret.
Det er interessant å merke seg at naturen til lyspartikkelen (foton) også kan påvirke synet under visse forhold. Absorpsjonen av fotoner skjer i fotoreseptorer i henhold til reglene for en tilfeldig prosess. Spesielt bestemmer intensiteten av lys som når hver fotoreseptor bare sannsynligheten for å absorbere et foton. Dette begrenser muligheten til å se ved lav lysstyrke og tilpasse øyet til mørke.
Transparency
I kunstige optiske systemer brukes transparente materialer: glass eller plast med brytningsfikser. På samme måte må det menneskelige øyet danne store, høyoppløselige bilder ved hjelp av levende vev. Hvis bildet som projiseres på netthinnen er for uskarpt, uklart, vil ikke synssystemet fungere som det skal. Årsaken til dette kan være øye- og nevronsykdommer.
øyets anatomi
Det menneskelige øyet kan beskrives som en væskefylt kvasi-sfærisk struktur. Det optiske systemet i øyet består av tre lag med vev:
- ekstern (sklera, hornhinne);
- intern (netthinne, ciliærkropp, iris);
- mellomliggende (choroid).
Hos voksne mennesker er øyet en omtrentlig kule på 24 mm i diameter og består av mange cellulære og ikke-cellulære komponenter avledet fra ektodermal og mesodermal kimlinjekilder.
Utsiden av øyet er dekket av et motstandsdyktig og fleksibelt vev k alt sclera, bortsett fra fronten der den gjennomsiktige hornhinnen slipper inn lys i pupillen. To andre lag under sclera: årehinne for å gi næringsstoffer og netthinnen der lys absorberes av fotoreseptorer etter bildedannelse.
Øyet er dynamisk på grunn av virkningen av seks ytre muskler for å fange og skanne det visuelle miljøet. Lys som kommer inn i øyet brytes av hornhinnen: et tynt gjennomsiktig lag fritt for blodårer, ca 12 mm i diameter og ca 0,55 mm tykt i den sentrale delen. Vanntårefilm på hornhinnen garanterer den beste bildekvaliteten.
Det fremre øyets kammer er fylt med en flytende substans. Iris, to sett med muskler med et sentr alt hull hvis størrelse avhenger av sammentrekning, fungerer som en diafragma med en karakteristisk farge avhengig av mengden og distribusjonen av pigmenter.
Pupillen er hullet i midten av iris som regulerer mengden lys som kommer inn i øyet. Størrelsen varierer fra mindre enn 2 mm i sterkt lys til mer enn 8 mm i mørket. Etter at pupillen oppfatter lys, kombineres den krystallinske linsen med hornhinnen for å danne bilder på netthinnen. En krystallinsk linse kan endre form. Den er omgitt av en elastisk kapsel og festet til ciliærkroppen med zonuler. Virkningen av musklene i den ciliære kroppen lar linsen øke eller redusere kraften.
Retina og hornhinne
Det er en sentral depresjon i netthinnen hvorinneholder det største antallet reseptorer. De perifere delene gir mindre oppløsning, men er spesialisert på øyebevegelser og gjenstandsdeteksjon. Det naturlige synsfeltet er ganske stort sammenlignet med det kunstige og er 160×130°. Guleflekken ligger i nærheten og fungerer som et lysfilter, som visstnok beskytter netthinnen mot degenerative sykdommer ved å sile ut blå stråler.
Hornhinnen er et sfærisk snitt med en fremre krumningsradius på 7,8 mm, en bakre krumningsradius på 6,5 mm og en inhomogen brytningsindeks på 1,37 på grunn av den lagdelte strukturen.
Øyestørrelse og fokus
Det gjennomsnittlige statiske øyet har en total aksial lengde på 24,2 mm og fjerne objekter er fokusert nøyaktig i midten av netthinnen. Men avvik i størrelsen på øyet kan endre situasjonen:
- myopi, når bilder fokuseres foran netthinnen,
- langsynthet når det skjer bak henne.
Funksjonene til øyets optiske system blir også krenket ved astigmatisme - en feil krumning av linsen.
Bildekvalitet på netthinnen
Selv når det optiske systemet i øyet er perfekt fokusert, gir det ikke et perfekt bilde. Flere faktorer påvirker dette:
- diffraksjon av lys i pupillen (uskarphet);
- optiske aberrasjoner (jo større pupill, jo dårligere sikt);
- spredning inne i øyet.
Spesifikke øyelinseformer, brytningsindeksvariasjoner og geometrifunksjoner er mangler ved øyets optiske systemsammenlignet med kunstige motparter. Det normale øyet har minst seks ganger lavere kvalitet, og hvert av dem lager et origin alt punktgrafikkbilde avhengig av de tilstedeværende aberrasjonene. Så for eksempel vil den oppfattede formen til stjerner variere fra person til person.
Perifert syn
Det sentrale feltet i netthinnen gir størst romlig oppløsning, men den mindre årvåkne perifere delen er også viktig. Takket være perifert syn kan en person navigere i mørket, skille mellom bevegelsesfaktoren, og ikke selve objektet i bevegelse og dets form, og navigere i rommet. Perifert syn er dominerende hos dyr og fugler. Dessuten har noen av dem en visningsvinkel på hele 360° for en høyere sjanse for å overleve. Visuelle illusjoner beregnes ut fra egenskapene til perifert syn.
Resultat
Det optiske systemet til det menneskelige øyet er enkelt og pålitelig og perfekt tilpasset oppfatningen av omverdenen. Selv om kvaliteten på det synlige er lavere enn i avanserte tekniske systemer, oppfyller det kravene til organismen. Øynene har en rekke kompenserende mekanismer som lar noen av de potensielle optiske begrensningene neglisjeres. For eksempel elimineres den store negative effekten av kromatisk defokusering av passende fargefiltre og båndpassspektralfølsomhet.
I det siste tiåret, muligheten for å korrigere øyeavvik ved hjelp av adaptivoptikk. Dette er foreløpig teknisk mulig i laboratoriet med korrigerende enheter som intraokulære linser. Korreksjon kan gjenopprette evnen til å se, men det er en nyanse - selektiviteten til fotoreseptorer. Selv om skarpe bilder projiseres på netthinnen, vil den minste bokstaven som skal oppfattes kreve flere fotoreseptorer for å tolke riktig. Bilder av bokstaver som er mindre enn den tilsvarende synsstyrken vil ikke skilles ut.
De viktigste synsforstyrrelsene er imidlertid svake aberrasjoner: defokusering og astigmatisme. Disse tilfellene har lett blitt korrigert av ulike teknologiske utviklinger siden det trettende århundre, da sylindriske linser ble oppfunnet. Moderne metoder involverer bruk av kontaktlinser og intraokulære linser eller laserbrytende kirurgisprosedyrer for å redigere strukturen til pasientens optiske system.
Fremtiden for oftalmologi ser lovende ut. Fotonikk og lysteknologi vil spille en nøkkelrolle i det. Bruk av avansert optoelektronikk vil tillate nye proteser å gjenopprette langsynte øyne uten å fjerne levende vev, slik tilfellet er nå. Ny optisk koherenstomografi kan gi fullskala 3D-visualisering av øyet i sanntid. Vitenskapen står ikke stille slik at øyets optiske system lar hver enkelt av oss se verden i all sin prakt.
