Слепое пятно глаза: анатомические особенности и эксперимент по обнаружению нечувствительного участка сетчатки

Анатомия зрительного восприятия и методика исследования слепой зоны. Зрительная система человека обладает уникальной особенностью — наличием слепого пятна, участка сетчатой оболочки, полностью лишенного светочувствительных рецепторов. Для проведения эксперимента закройте левый глаз (положив на него левую руку) и смотрите пристально правым глазом на букву R на рис. 66. При этом можно легко видеть и букву L на другой стороне чертежа, нисколько не изменяя направления зрения. Данный феномен объясняется периферическим зрением, которое функционирует благодаря палочкам и колбочкам, расположенным на остальной поверхности сетчатки.

Рис. 66. Схема расположения букв R и L для демонстрации слепого пятна (курсив автора)

Оптическая проекция и изменение видимости при фокусировке взгляда. Держите рисунок приблизительно на расстоянии 25 сантиметров от глаза и медленно приближайте его. На расстоянии около 15 см буква L сделается невидимой. Еще за мгновение до этого она была видна сбоку, хотя взгляд и не был на нее направлен; теперь же она делается видной только в том случае, если отвести глаз от буквы R. Данное явление связано с попаданием световых лучей от буквы L на диск зрительного нерва — область, где зрительный нерв входит в глазное яблоко и где отсутствуют фоторецепторы. Если, не отводя взгляда, продолжать приближать чертеж к глазу, буква L сделается снова видимой, что свидетельствует о перемещении изображения за пределы слепого пятна.

При обратном порядке действий — поднесении чертежа максимально близко к глазу с последующим удалением — наблюдается аналогичная закономерность. После удаления чертежа на 15 см от глаза буква L опять становится невидимой; при дальнейшем удалении она снова появляется. Тот же опыт можно проделать и левым глазом, прикрыв правый глаз правой рукой и держа бумагу в левой руке; при этом взгляд должен быть обращен на букву L. Эта симметричность подтверждает, что оба глаза имеют идентичное анатомическое строение и одинаковые зоны слепого пятна.

Физиологическое обоснование существования слепой зоны. Для пояснения этого замечательного явления служит рис. 67. Круг представляет горизонтальный разрез правого глаза. Ось правого глаза направлена на букву R. Свет, идущий от R, пройдя зрачок и хрусталик, попадает на сетчатую оболочку (Retina) в так называемое желтое пятно (GF). Это желтое пятно, и в особенности небольшое углубление на середине его — центральная ямка — наиболее чувствительно к свету и дает самые отчетливые изображения предметов благодаря максимальной концентрации колбочек.

Рис. 67. Горизонтальный разрез глазного яблока с указанием хода лучей и расположения слепого пятна (курсив автора)

Мы непроизвольно поворачиваем глаза таким образом, чтобы изображение предмета, который мы желаем подробно рассмотреть, образовалось на желтом пятне. Это называется «фиксировать» предмет. Но и другие части сетчатой оболочки чувствительны к свету, хотя и не в такой же степени. Поэтому свет, идущий от находящихся сбоку предметов, дает изображения, хотя и менее ясные. Таким образом, мы видим также предметы, лежащие вне главного направления, по которому мы смотрим, благодаря функционированию палочек, отвечающих за периферическое зрение.

Траектория световых лучей и локализация нечувствительного участка. Если бумагу с буквами постепенно приближать к глазу так, чтобы буквы занимали последовательно положения 1, 2 и 3, то ясно, что изображения L возникнут на трех различных местах сетчатой оболочки, если ось глаза будет по-прежнему направлена на R. Положим теперь, что когда бумага занимает положение 2, буква L становится невидимой; из этого следует, что на сетчатке в месте BF, где теперь собираются световые лучи от буквы L, находится участок, не чувствительный к свету. Это заключение неизбежно, так как, пройдя через хрусталик, лучи дают изображение предмета по известным физическим законам преломления.

Если же мы не видим этого изображения, то это может быть объяснено только тем, что в глазе здесь находится слепое пятно. Диск зрительного нерва не содержит фоторецепторов, поэтому попадание света на эту область не вызывает нервного импульса. Существование слепого пятна объясняется строением глаза: это место, где в глаз входит зрительный нерв. Здесь нерв распадается на бесчисленные волокна, которые оканчиваются особыми чувствительными органами (палочками и колбочками), образуя вместе с ними сетчатую оболочку.

Гистологическая структура и функциональная организация рецепторов. Сам зрительный нерв этих аппаратов не содержит, даже в месте своего вступления в глаз, и вследствие этого он нечувствителен к световым раздражениям точно так же, как телефонные сообщения воспринимаются не в том месте, где проволока входит в телефонную трубку, а только там, где находится особый специально для этой цели приспособленный аппарат. В нейрофизиологии эта аналогия точно описывает процесс трансформации светового сигнала в электрический импульс, который происходит исключительно в рецепторных клетках.

Сетчатка представляет собой сложно организованную многослойную нервную ткань, включающую три основных слоя: слой фоторецепторов (палочки и колбочки), слой биполярных нейронов и слой ганглиозных клеток. Аксоны последних формируют зрительный нерв, который, покидая глазное яблоко, создает область физиологической слепоты. Интересно, что в норме человек не замечает наличия слепого пятна, поскольку мозг компенсирует отсутствующую информацию, опираясь на данные от второго глаза и достраивая изображение на основе окружающего фона и предыдущего опыта.

Клиническое значение и адаптационные механизмы зрительной системы. Данный эксперимент имеет важное диагностическое значение в офтальмологии и неврологии. Исследование границ слепого пятна (метод кампиметрии) позволяет выявить патологические изменения зрительного нерва и сетчатки. Увеличение размера слепого пятна может свидетельствовать о таких заболеваниях, как застойный диск зрительного нерва, глаукома или неврит. Понимание анатомии зрительного анализатора помогает в диагностике различных форм нарушения полей зрения.

В повседневной жизни бинокулярное зрение полностью нивелирует эффект слепого пятна, так как поля зрения обоих глаз перекрываются. Однако предложенный опыт с буквами R и L наглядно демонстрирует фундаментальный принцип работы сенсорных систем: наличие структурных особенностей, которые в норме компенсируются сложными нейрофизиологическими механизмами. Открытие слепого пятна принадлежит французскому физику Эдму Мариотту в XVII веке, который впервые продемонстрировал этот феномен перед королевским двором, вызывая удивление зрителей "исчезновением" голов стоящих рядом людей.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: В. Гампсон, К. Шеффер

Источник: Парадоксы природы

Данные публикации будут полезны студентам физических и технических специальностей, изучающих механику и принципы работы простых механизмов, начинающим инженерам и конструкторам, интересующимся эргономикой и оптимизацией транспортных средств, а также всем, кто увлекается историей техники и неочевидными физическими явлениями в повседневной жизни.