Поговорим о зрении. Всё о наших глазах

Веки

Веки выполняют две главные функции – защиту и увлажнение глаза. Веки защищают глаз, выступая в качестве физического барьера, препятствующего повреждению глаза от избыточного света или инородных тел, а ресницы задерживают нежелательные для глаза частицы. Веко увлажняет глаз, равномерно распределяя по его поверхности слезную пленку. Расположенные в веке микроскопические железы выделяют липидный секрет, который попадает на слезную пленку и препятствует ее испарению.

Анатомически веко состоит из наружного слоя кожи, мышечного слоя и поддерживающей ткани за ним и, наконец, внутренней конъюнктивы. Мышечный слой помогает контролировать открытие и закрытие века. Конъюнктива века переходит в конъюнктиву глазного яблока. Поражения века могут происходить в результате как приобретенных, так и врожденных заболеваний, таких как инфекции, воспаления, неврологические расстройства, анатомические аномалии и злокачественные новообразования.

Конъюнктива

Конъюнктива представляет собой тонкую слизистую оболочку, покрывающую белочную оболочку глаза (склеру) и внутреннюю поверхность верхнего и нижнего век. По мере приближения к роговице (прозрачной передней круглой поверхности глаза) конъюнктива утончается и заканчивается у края (лимба) роговицы. Выступая наружной защитной оболочкой глазного яблока, конъюнктива имеет гладкую поверхность, которая функционирует в координации с веками, обеспечивая комфорт при моргании и движении глаз. Расположенные в конъюнктиве кровеносные сосуды способствуют питанию глаза. Кровь или воспаление конъюнктивы, например при субконъюнктивальном кровоизлиянии или конъюнктивите, могут вызывать ее покраснение либо придавать ей розовую окраску.

Рисунок 1.1. Элементы глазного яблока, расположенные за веками (вид сбоку)

Склера

Склера – наружная плотная соединительная ткань белого цвета, образующая стенку глаза. Склера начинается от края прозрачной роговицы, именуемого лимбом, и простирается от него назад к зрительному нерву. «Белая часть» глаза – это и есть склера, покрытая тонким слоем ткани, который называется конъюнктивой. Склера состоит из коллагеновых волокон, обеспечивающих ее прочность и опорную функцию, придавая глазному яблоку его структуру. В заднем отделе глаза к внутренней поверхности склеры прикрепляется пигментированная хориоидея (сосудистая оболочка глаза). Кроме того, к склере крепятся шесть глазных мышц. Их сокращение натягивает склеру и заставляет глаз двигаться. Как и другие части глаза, склера может становиться проблемной зоной; в качестве примеров воспалительных заболеваний склеры можно привести склерит и эписклерит.

Рисунок 1.2. Глазное яблоко (вид спереди)

Роговица

Роговица представляет собой прозрачную круглую куполообразную структуру на передней центральной поверхности глаза – это «окно», через которое в глаз попадает свет. Диаметр нормальной роговицы – 12 миллиметров, толщина – 0,5 миллиметра. Роговица состоит из тонких слоев белков и клеток, сложенных рядами друг на друга. Самый глубокий слой роговицы, или эндотелий, функционирует наподобие насоса, удаляя из нее воду, что позволяет роговице сохранять прозрачность.

В отличие от других частей глаза, роговица не имеет кровоснабжения. Поэтому для получения кислорода и питательных веществ она поглощает вещества, содержащиеся в слезе и водянистой влаге, присутствующей внутри переднего отдела глаза. Роговица относится к наиболее иннервированным тканям нашего организма, поэтому прикосновение к ней или ее повреждение вызывают боль.

Две основные функции роговицы – защита глаза и фокусировка света, попадающего в глаз. Роговица защищает глаз, создавая физический барьер от болезнетворных микроорганизмов наподобие бактерий, скрывая в себе иммунные клетки и посылая болевые сигналы в случае ее повреждения. Куполообразный изгиб роговицы обеспечивает ее способность преломлять и фокусировать свет (этот процесс называется рефракцией) в центре сетчатки, что и обуславливает четкость зрения. Фактически роговица обладает большей преломляющей способностью, чем хрусталик глаза. При изменениях нормальной изогнутой формы роговицы могут возникать астигматизм, близорукость и дальнозоркость. Нарушение слезной пленки может привести к сухости глаз, способной негативно влиять на преломляющую способность роговицы и вызывать нечеткость зрения.

Радужная оболочка и цилиарное тело

Радужная оболочка – это круглая цветная часть глаза, в центре которой находится зрачок – темное круглое отверстие меньшего размера. Цвет радужной оболочки может варьироваться от голубого до зеленого и коричневого в зависимости от количества содержащегося в ней пигмента (меланина) и толщины ткани этой части глаза. В коричневой радужной оболочке присутствует больше клеток, содержащих меланин, чем в голубой. Цвет радужной оболочки также влияет на продолжительность действия капель для расширения зрачка: светлоокрашенные радужки обычно требуют больше времени для расширения зрачка. Фармакологическое расширение зрачка при помощи специальных капель позволяет офтальмологам исследовать все структуры глаза, находящиеся за радужной оболочкой, смотря сквозь зрачок. Радужная оболочка устроена таким образом, что при более ярком освещении зрачок сужается, а при более тусклом расширяется.

Радужная оболочка структурно разделяет переднюю часть глаза на два отдела – переднюю и заднюю камеры. Передняя камера находится перед радужной оболочкой, задняя – позади нее. Сразу за наружным краем радужной оболочки расположено цилиарное тело – структура, вырабатывающая прозрачную водянистую жидкость (влага в переднем отделе глаза), а также служащая местом прикрепления зонулярных волокон (зонул). Последние представляют собой тонкие волокна, при помощи которых во внутренней части глаза поддерживается и подвешивается хрусталик. Форма хрусталика регулируется при помощи напряжения и расслабления мышц цилиарного тела, что позволяет глазу фокусироваться на ближних или удаленных объектах.

Зрачок

Зрачок – это отверстие в центре радужной оболочки (цветной части глаза). После того как свет проходит через зрачок и хрусталик, он попадает на сетчатку, которая затем посылает сигналы в мозг для формирования изображения. Размер зрачка контролирует количество света, попадающего в глаз. При ярком освещении зрачок уменьшается, что позволяет уменьшить размытость на периферии и увеличить глубину фокуса. Кроме того, зрачок уменьшается при фокусировке на близких объектах – этот процесс называется аккомодацией. В темноте зрачок, напротив, увеличивается, чтобы пропускать как можно больше света и за счет этого добиться максимального зрительного восприятия.

Радужная оболочка контролирует размер зрачка с помощью двух групп мышц. Одна мышца, ориентированная радиально, вроде спиц велосипедного колеса, расширяет зрачок. Другая мышца, кольцевидная, окружает зрачок, способствуя его сужению. Контроль над этими мышцами осуществляют зрительная и центральная нервные системы организма, что позволяет зрачку пропускать необходимое количество света.

При естественном освещении диаметр зрачка составляет в среднем около 3–4 миллиметров. Поскольку размер зрачка регулируется зрительной системой организма, к которой относится не только глаз, но и мозг, проверка зрачковой реакции на свет является базовым тестом на функционирование мозга. Также офтальмологи проверяют зрачковую реакцию на свет для сравнительной оценки того, как воспринимают свет оба наших глаза.

Камеры глаза

Пространство внутри передней части глазного яблока разделено на две основные области, или камеры. Передняя (фронтальная) представляет собой пространство между роговицей и передней частью радужной оболочки. Задняя (тыльная) расположена между задней частью радужной оболочки и передней частью стекловидного тела. Эти камеры заполнены прозрачной водянистой влагой, вырабатываемой глазом для собственного питания. Отток этой жидкости обычно происходит через угол передней камеры, находящийся на стыке роговицы и радужной оболочки. Равновесие между выработкой и оттоком внутриглазной жидкости позволяет поддерживать здоровый уровень внутриглазного давления.

Хрусталик

Хрусталик расположен в задней камере глаза, за радужной оболочкой и зрачком и непосредственно перед стекловидным телом. Хрусталик состоит из кристаллинов – прозрачных белков, которые позволяют свету проходить из передней части глаза в заднюю. Проходя через хрусталик, свет преломляется и фокусируется на сетчатке в ходе процесса рефракции. Хрусталик обеспечивает примерно 30 % фокусирующей способности глаза, тогда как оставшиеся 70 % приходятся на роговицу.

Хрусталик находится внутри тонкой капсулы, или капсульного мешка, удерживаемого на месте при помощи зонул. Они соединены с кольцевидной мышцей на стенке глаза, именуемой цилиарным телом. Когда мы рассматриваем какой-либо близкий объект, цилиарное тело и зонулярные волокна изменяют форму хрусталика, что позволяет глазу сохранять фокусировку. Изменение формы хрусталика для фокусировки на близких объектах называется аккомодацией. С годами хрусталик утолщается и утрачивает эластичность, его способность изменять форму снижается, в результате чего ближнее зрение становится расфокусированным. Именно поэтому с возрастом у нас появляется необходимость в очках для чтения.

Со временем хрусталик увеличивается в размерах, становится более плотным и мутным, приобретая желто-коричневый цвет. Эти изменения в хрусталике называются катарактой. Образование катаракты является нормальным возрастным процессом, однако он может привести к ухудшению зрения. Лечение катаракты производится хирургическим способом, предполагающим имплантацию искусственного хрусталика.

Стекловидное тело

Стекловидное тело представляет собой прозрачный желеобразный материал, заполняющий глазное яблоко позади иридо-хрусталиковой диафрагмы вплоть до сетчатки, к которой он изначально прикреплен. У молодых людей стекловидное тело более плотное и упругое, но с возрастом происходит его разжижение. При нормальном протекании процесса старения задняя часть стекловидного геля может отделяться от сетчатки – этот феномен называется задней отслойкой стекловидного тела, симптомом которой может быть появление мушек перед глазами. В ряде случаев отделение стекловидной субстанции от поверхности сетчатки может вызывать разрыв сетчатки в тех местах, где она была прочно соединена со стекловидным телом.

Сетчатка

Сетчатка представляет собой сложно организованный слой нервной ткани, расположенный в задней части глазного яблока и выстилающий внутреннюю поверхность стенки глаза. Сетчатка находится между стекловидным телом (прозрачной желеобразной субстанцией, заполняющей заднюю часть глазного яблока) и хориоидеей – слоем кровеносных сосудов под мембраной Бруха. Крайняя периферия сетчатки расположена у так называемого зубчатого края (ora serrata), а задняя кромка находится у границы зрительного нерва. Особенно важной для зрения частью сетчатки, отвечающей за детализированное центральное зрение, является макула, или желтое пятно. Более мелкая часть в центральной части макулы, где острота зрения максимальна, называется фовеа. Кровообращение в сетчатке осуществляется при помощи центральных ретинальных артерии и вены, по которым доставляются питательные вещества и кислород и удаляются продукты обмена.

Функция сетчатки заключается в преобразовании света в нейрохимические сигналы, которые посылаются в центры обработки визуальной информации в головном мозге, результатом чего становится зрительное восприятие. Эту сложную задачу сетчатка выполняет при помощи десяти слоев клеток. Специализированные клетки, называемые палочковыми фоторецепторами, отвечают за ахроматическое (бесцветное) зрение, а колбочковые фоторецепторы отвечают за хроматическое (цветовое) зрение. Фоторецепторы имеют принципиальное значение для зрения, поскольку именно они являются первым этапом в каскаде преобразований световых лучей в электрические сигналы. Затем эти сигналы передаются в мозг по зрительному нерву. Для макулы, отвечающей за детальное цветное зрение, характерна высокая плотность колбочек, тогда как периферическая сетчатка с более высокой плотностью палочек отвечает за ночное зрение.

Пигментный эпителий сетчатки и мембрана Бруха

Пигментный эпителий сетчатки и мембрана Бруха – это два важных слоя тканей, которые выстилают внутреннюю поверхность глазного яблока, отделяя расположенную внутри него сетчатку от внешней хориоидеи (сосудистой оболочки глаза). Пигментный эпителий сетчатки формируется единым слоем пигментных клеток, расположенных непосредственно под сетчаткой. Эти клетки плотно прилегают друг к другу, формируя барьер между сетчаткой и хориоидеей. Клетки пигментного эпителия сетчатки обеспечивают питательные вещества для расположенных над ней палочковых и колбочковых фоторецепторов, поддерживая их надлежащее функционирование. В случае потери клеток пигментного эпителия сетчатки одновременно происходит и гибель расположенных над ней фоторецепторов, что приводит к утрате зрения. Под пигментным эпителием сетчатки расположена мембрана Бруха. Задача этого слоя ткани заключается в том, чтобы отделить сетчатку и ее пигментный эпителий от лежащего ниже слоя хориоидеи. В мембране Бруха могут образовываться липиды и другие вещества – этот процесс происходит в глазах любого человека. При влажной форме возрастной макулярной дегенерации через разрывы в мембране Бруха могут прорастать аномальные хориоидальные кровеносные сосуды; при этом происходит просачивание жидкости или крови под пигментный эпителий сетчатки и/ или саму сетчатку, что ведет к потере центрального зрения.

Хориоидея

Хориоидея – это слой пигментированной сосудистой ткани, расположенный между сетчаткой и склерой (белой соединительной тканью, формирующей стенку глаза). В хориоидее находится множество кровеносных сосудов, по которым поступают необходимые питательные вещества и кислород. Поскольку метаболические потребности внешней части сетчатки велики, ей необходим значительный объем циркуляции крови, который и обеспечивается хориоидеей, имеющей самую высокую интенсивность кровообращения среди всех тканей организма. Высокая скорость кровотока в хориоидее способствует удалению тепловой энергии, появляющейся в сетчатке при поглощении света. Комплекс, включающий хориоидею, цилиарное тело и радужную оболочку, известен как «увеальный тракт». Помимо снабжения кислородом и питательными веществами, для увеального тракта характерна пигментация меланином, который поглощает избыточный свет, попадающий в глаз, и ограничивает количество света, отражающегося в глазу.

Зрительный нерв

Зрительный нерв представляет собой «провод», соединяющий глаз с мозгом. Подобно оптоволоконному кабелю, зрительный нерв содержит пучок более чем из миллиона нервных волокон, которые передают визуальную информацию от глаза к зрительной зоне коры головного мозга, расположенной в его заднем отделе. Зрительные нервы отходят от каждого глаза и соединяются позади них в так называемой хиазме (зрительном перекресте).

Питание зрительного нерва кровью и кислородом осуществляют несколько кровеносных сосудов, включая центральную артерию сетчатки. Кровь, питающая зрительный нерв, возвращается в организм через центральную вену сетчатки. Зрительный нерв защищен несколькими слоями тонких волокнистых оболочек, называемых meningea, – такие же оболочки окружают остальную часть мозга.

В качестве провода, соединяющего глаз с мозгом, зрительный нерв имеет принципиальное значение для зрения. Причинами повреждения зрительного нерва могут выступать воспаление, ишемия (недостаточное кровообращение), сдавливание (окружающими тканями, очаговыми образованиями или опухолью), травма или повышение внутриглазного давления (глаукома). Повреждение зрительного нерва можно сравнить с «перерезанием шнура», нарушающим передачу визуальной информации в мозг и способным привести к временной или постоянной потере зрения.

Оценка состояния зрительных нервов – важная задача. С заболеваниями зрительного нерва работают специалисты по глаукоме и нейроофтальмологи. При офтальмологическом обследовании с расширением зрачков врач может осмотреть переднюю часть зрительного нерва, входящую в глазное яблоко, на предмет наличия признаков повреждения или заболевания. Однако увидеть остальную часть зрительного нерва при обычном офтальмологическом осмотре невозможно. В случае подозрения на повреждение задней части зрительного нерва для оценки состояния зрительных нервов врач может назначить визуализацию головного мозга – компьютерную томографию (КТ) или магнитно-резонансную томографию (МРТ).

Глазница (орбита)

Глазницей (орбитой) называется костная полость в черепе, где расположены глаз и все его придатки, включая внешние глазные мышцы, фасциальные ткани, орбитальный жир, нервы, кровеносные сосуды, слезную железу, слезный мешок и носослезный проток. Четыре стенки глазницы состоят из семи костей, которые выступают в качестве опорной конструкции, необходимой для защиты глаза от прямого повреждения. Основной объем глазницы занимает так называемый орбитальный жир, обеспечивающий амортизирующее действие для глазного яблока и внешних глазных мышц. В глазнице присутствует шесть внешних глазных мышц, которые крепятся к склере и приводят глаз в движение. Кроме того, в глазнице расположены слезная железа, слезный мешок и носослезный проток; в совокупности они отвечают за увлажнение глаз и дренаж слезной жидкости. Кровеносные сосуды и нервы входят в глазницу через несколько отверстий в кости черепа, обеспечивая кровоснабжение и иннервацию глаза и всех внутриорбитальных структур. Наконец, через отверстие в задней части глазницы – так называемый зрительный канал – проходит зрительный нерв, направляющийся к головному мозгу.

Пути от глаза к мозгу

Глаза и мозг выполняют совместную работу, позволяя нам видеть и понимать всё, что происходит вокруг. На начальном этапе зрительного пути в глаз попадает свет из внешнего мира. Роговица и хрусталик фокусируют свет на сетчатке, где специальные нервные клетки, называемые фоторецепторами, преобразуют его в электрохимические сигналы, передающиеся по нервным волокнам. Из волокон нервных клеток состоит зрительный нерв, соединяющий глаз с мозгом.

Отходящие от обоих глаз зрительные нервы входят в череп через зрительные каналы в задней части глазницы, после чего два зрительных нерва встречаются в зрительной хиазме. В этой области примерно половина нервных волокон правого зрительного нерва перемещается на левую сторону, а половина волокон левого зрительного нерва – на правую. После зрительного перекреста нервные волокна продолжают путь к мозгу по правому и левому зрительным трактам. Пересечение нервных волокон в зрительной хиазме означает, что в каждом зрительном тракте присутствуют нервные волокна от обоих глаз. Далее оба зрительных тракта соединяются с частью мозга, именуемой таламусом. Последний посылает сигналы через белое вещество мозга в зрительную зону коры, расположенную в задней части мозга. В зрительной зоне мозг перерабатывает полученные сигналы в изображения.

Для наличия зрительного восприятия необходимо, чтобы весь путь от глаз до зрительной зоны коры головного мозга был непрерывным. Разрыв в любой точке зрительного пути приводит к потере зрения.

Рисунок 1.3. Положение глазного яблока в глазнице и прикрепление к нему глазных мышц

Рисунок 1.4. Зрительный путь, связывающий глазное яблоко с мозгом

Как функционирует глаз

Структуры наших глаз действуют сообща, преобразуя свет из окружающей среды в изображения, интерпретируемые мозгом. Роговица и хрусталик глаза преломляют свет, после чего происходит резкая фокусировка изображения на сетчатке. В свою очередь, сетчатка преобразует изображение в сигналы, передающиеся по зрительному нерву в мозг, где происходит их интерпретация.

Изображения, которые наши глаза отправляют в мозг, несколько отличаются друг от друга – в этом можно убедиться, если закрыть сначала один глаз, а затем другой. Мозг объединяет изображения, полученные от каждого глаза, в единую картину в процессе, который называется слиянием (фузией), – именно он обеспечивает восприятие глубины, то есть способность видеть всё, что нас окружает, в трех измерениях (3D). Если в одном из глаз происходит снижение остроты или полная утрата зрения, исчезает и восприятие глубины.

Фузия (слияние) представляет собой сложный зрительный процесс, формирующийся в детстве. Для правильного формирования слияния в оба глаза должны поступать одинаковые зрительные сигналы, требуется высокое зрение обоих глаз (при необходимости – с использованием очков), а также они должны иметь симметричное расположение. При косоглазии или в случае, если один глаз имеет плохое зрение либо закрыт, изображения, поступающие от каждого глаза, сильно отличаются друг от друга, что препятствует их слиянию. Если в детстве этот процесс не протекал нормально, то восприятие глубины будет неполноценным на протяжении всей жизни.