Живая видео-камера: как устроен человеческий глаз

Глаз человека — один из самых сложных биологических оптических приборов на Земле. Они оснащены множеством уникальных механизмов и структур, позволяющих воспринимать световые волны различной длины и преобразовывать их в нервные импульсы, понятные нашему мозгу. Но это если вкратце. А если говорить более подробно, то как именно наши «живые камеры» функционируют и обеспечивают ясное видение всего вокруг?

Человеческому глазу требуется всего одна десятая секунды, чтобы воспринять изображение и передать сигнал мозгу. Ни одна камера, даже самая навороченная, не способна составить ему конкуренцию!

Хотя и существует сравнение человеческого глаза с фотоаппаратом, устроен он гораздо сложнее, чем техника. Глаз не просто фиксирует картинку, он изменяет фокус, регулирует количество света, адаптируется к темноте, усиливает сигнал и отправляет его на обработку. При этом все «детали» глаза — от роговицы до сетчатки — работают одновременно, обеспечивая картинку высокой четкости, контраста и цветового разнообразия.

Строение глаза человека

Передняя часть глаза

Все начинается с роговицы — прозрачной бессосудистой структуры, расположенной в передней части глаза и служащей структурным барьером. Именно она улавливает световые лучи и направляет их внутрь глаза, где свет в конечном итоге попадает на сетчатку и преобразуется в электрические сигналы, посылаемые в мозг.

За роговицей находится цветная кольцевая мембрана, известная нам как радужная оболочка, а между ними — прозрачная жидкость, называемая водянистой влагой. Она поддерживать форму глазного яблока и участвует в питании окружающих тканей. В самом же центре радужной оболочке есть круглое темное отверстие — зрачок, который за счет мышц радужки может расширяться и сужаться.

Через зрачок свет проникает глубже, достигая хрусталика. Он представляет собой двояковыпуклую линзу, обладающую способностью менять кривизну своей поверхности за счет цилиарной (ресничной) мышцы. Когда они расслаблены, хрусталик натягивается и становится плоским, благодаря чему мы можем увидеть удаленные объекты. А для более четкого видения близко расположенных объектов цилиарная мышца должна сократиться, уплотнив хрусталик.

Около трети фокусирующей способности глаза зависит от хрусталика, а остальные две трети приходятся на роговицу.

Задняя часть глаза

Внутренняя камера глазного яблока заполнена стекловидным телом, представляющим собой желеобразную ткань. После прохождения через хрусталик свет сначала попадает в него, а уже потом достигает чувствительного слоя клеток — сетчатки.

В сетчатке глаза находятся миллионы светочувствительных клеток (фоторецепторов), которые делятся на два типа: палочки и колбочки. Первые отвечают за черно-белое зрение при слабом освещении, вторые — за цветовое и детализированное дневное зрение.

При этом колбочки также делятся на несколько видов, воспринимающих разные длины волн спектра: S-колбочки, M-колбочки и L-колбочки.

И колбочки, и палочки сосредоточены главным образом в центральной области сетчатки, известной как макула, и особенно плотно располагаются в точке максимальной остроты зрения — желтом пятне.

Благодаря их взаимодействию свет, попадаемый в глаза, преобразуется в электрическую энергию, которая впоследствии поступает в оптический диск, расположенный на сетчатке, а затем в зрительную кору затылочной доли через зрительный нерв. Что интересно, изначально на сетчатке изображение формируется в перевернутом и зеркальном виде, а уже мозг переворачивает изображение обратно, создавая правильное представление о мире вокруг нас.