البصر من أثمن حواس الإنسان. في حين أن النظام البصري هو جزء معقد نسبيًا من الدماغ ، فإن العملية مدفوعة بعنصر بصري متواضع: العين. إنه يشكل صورًا على شبكية العين ، حيث تمتص مستقبلات الضوء الضوء. بمساعدتهم ، يتم إرسال الإشارات الكهربائية إلى القشرة البصرية لمزيد من المعالجة.
العناصر الرئيسية للنظام البصري للعين: القرنية والعدسة. يرون الضوء ويسقطونه على الشبكية. وتجدر الإشارة إلى أن جهاز العين أبسط بكثير من الكاميرات ذات العدسات المتعددة التي تم إنشاؤها على شكله. على الرغم من حقيقة أن عنصرين فقط يلعبان دور العدسات في العين ، فإن هذا لا يضعف إدراك المعلومات.
ضوء
تؤثر الطبيعة المتأصلة للضوء أيضًا على بعض خصائص النظام البصري للعين. على سبيل المثال ، شبكية العين هي الأكثر حساسية في الجزء المركزي لإدراك الطيف المرئي ، المقابل للطيف الإشعاعي للشمس. يمكن رؤية الضوء على أنه عرضيموجه كهرومغناطيسية. تشكل الأطوال الموجية المرئية من الأزرق (400 نانومتر) إلى الأحمر (700 نانومتر) جزءًا صغيرًا فقط من الطيف الكهرومغناطيسي.
من المثير للاهتمام ملاحظة أن طبيعة جسيم الضوء (الفوتون) يمكن أن تؤثر أيضًا على الرؤية في ظل ظروف معينة. يحدث امتصاص الفوتونات في المستقبلات الضوئية وفقًا لقواعد العملية العشوائية. على وجه الخصوص ، تحدد شدة الضوء التي تصل إلى كل مستقبل للضوء فقط احتمال امتصاص الفوتون. هذا يحد من القدرة على الرؤية عند السطوع المنخفض وتكييف العين مع الظلام.
الشفافية
في الأنظمة البصرية الاصطناعية ، يتم استخدام مواد شفافة: زجاج أو بلاستيك مع مثبت انكسار. وبالمثل ، يجب أن تشكل العين البشرية صورًا كبيرة الحجم وعالية الدقة باستخدام الأنسجة الحية. إذا كانت الصورة المعروضة على شبكية العين ضبابية للغاية أو مشوشة ، فلن يعمل النظام المرئي بشكل صحيح. قد يكون السبب في ذلك أمراض العيون والأعصاب.
تشريح العين
يمكن وصف العين البشرية بأنها بنية شبه كروية مملوءة بالسوائل. يتكون الجهاز البصري للعين من ثلاث طبقات من الأنسجة:
- خارجي (الصلبة ، القرنية) ؛
- داخلي (شبكية العين ، الجسم الهدبي ، قزحية العين) ؛
- وسيط (المشيمية).
في البشر البالغين ، العين عبارة عن كرة تقريبية يبلغ قطرها 24 مم وتتكون من العديد من المكونات الخلوية وغير الخلوية المشتقة من الأديم الظاهر والأديم المتوسطالمصادر.
الجزء الخارجي من العين مغطى بنسيج مقاوم ومرن يسمى الصلبة ، باستثناء الجزء الأمامي حيث تسمح القرنية الشفافة بدخول الضوء إلى التلميذ. طبقتان أخريان تحت الصلبة: المشيمية لتوفير المغذيات وشبكية العين حيث يتم امتصاص الضوء بواسطة المستقبلات الضوئية بعد تكوين الصورة.
العين ديناميكية بسبب عمل ست عضلات خارجية لالتقاط وفحص البيئة المرئية. تنكسر القرنية الضوء الذي يدخل العين: طبقة رقيقة شفافة خالية من الأوعية الدموية ، قطرها حوالي 12 مم وسمكها حوالي 0.55 مم في الجزء المركزي. يضمن فيلم الدمع المائي الموجود على القرنية أفضل جودة للصورة.
تمتلئ الغرفة الأمامية للعين بمادة سائلة. القزحية ، مجموعتان من العضلات بفتحة مركزية يعتمد حجمها على الانكماش ، تعمل مثل الحجاب الحاجز ذي اللون المميز اعتمادًا على كمية الصبغات وتوزيعها.
الحدقة هي الفتحة الموجودة في مركز القزحية والتي تنظم كمية الضوء التي تدخل العين. ويتراوح حجمه من أقل من 2 مم في الضوء الساطع إلى أكثر من 8 مم في الظلام. بعد أن يرى التلميذ الضوء ، تتحد العدسة البلورية مع القرنية لتكوين صور على الشبكية. يمكن للعدسة البلورية أن تغير شكلها. وهي محاطة بكبسولة مرنة ومرفقة بالجسم الهدبي بواسطة مناطق. يسمح عمل عضلات الجسم الهدبي للعدسة بزيادة قوتها أو تقليلها.
الشبكية والقرنية
يوجد انخفاض مركزي في الشبكية حيثيحتوي على أكبر عدد من المستقبلات. تعطي الأجزاء المحيطية دقة أقل ، ولكنها متخصصة في حركة العين واكتشاف الأشياء. مجال الرؤية الطبيعي كبير جدًا مقارنة بالمجال الاصطناعي وهو 160 × 130 درجة. تقع البقعة في مكان قريب وتعمل كمرشح ضوئي ، ويفترض أن تحمي الشبكية من الأمراض التنكسية عن طريق حجب الأشعة الزرقاء.
القرنية عبارة عن مقطع كروي بنصف قطر انحناء أمامي 7.8 ملم ونصف قطر انحناء خلفي 6.5 ملم ومعامل انكسار غير متجانس 1.37 بسبب الهيكل متعدد الطبقات.
حجم العين والتركيز
يبلغ متوسط الطول المحوري الكلي للعين الساكنة 24.2 ملم والأجسام البعيدة تتركز بالضبط في مركز الشبكية. لكن الانحرافات في حجم العين يمكن أن تغير الوضع:
- قصر النظر ، عند تركيز الصور أمام الشبكية
- طول نظر عندما يحدث خلفها
يتم أيضًا انتهاك وظائف النظام البصري للعين في حالة اللابؤرية - انحناء غير صحيح للعدسة.
جودة الصورة على شبكية العين
حتى عندما يكون النظام البصري للعين مركّزًا تمامًا ، فإنه لا ينتج صورة مثالية. هناك عدة عوامل تؤثر على هذا:
- حيود الضوء في التلميذ (طمس) ؛
- انحرافات بصرية (كلما كان التلميذ أكبر ، كانت الرؤية أسوأ) ؛
- تشتيت داخل العين.
أشكال محددة لعدسات العين وتغيرات معامل الانكسار والميزات الهندسية هي أوجه قصور في النظام البصري للعينمقارنة مع نظرائهم الاصطناعية. العين العادية أقل جودة بست مرات على الأقل وكل منها تنشئ صورة نقطية أصلية اعتمادًا على الانحرافات الموجودة. لذلك ، على سبيل المثال ، سيختلف شكل النجوم المدرك من شخص لآخر.
رؤية محيطية
يعطي المجال المركزي للشبكية أكبر دقة مكانية ، ولكن الجزء المحيطي الأقل يقظة مهم أيضًا. بفضل الرؤية المحيطية ، يمكن لأي شخص التنقل في الظلام ، والتمييز بين عامل الحركة ، وليس الكائن المتحرك نفسه وشكله ، والتنقل في الفضاء. الرؤية المحيطية هي السائدة في الحيوانات والطيور. علاوة على ذلك ، يتمتع بعضها بزاوية عرض تبلغ 360 درجة للحصول على فرصة أكبر للبقاء على قيد الحياة. الخداع البصري يحسب على ملامح الرؤية المحيطية
نتيجة
النظام البصري للعين البشرية بسيط وموثوق ومتكيف تمامًا مع تصور العالم المحيط. على الرغم من أن جودة المرئي أقل مما هي عليه في الأنظمة التقنية المتقدمة ، إلا أنها تلبي متطلبات الكائن الحي. تمتلك العيون عددًا من الآليات التعويضية التي تترك بعض القيود البصرية المحتملة مهملة. على سبيل المثال ، يتم التخلص من التأثير السلبي الكبير لإلغاء الضبط البؤري اللوني بواسطة مرشحات الألوان المناسبة وحساسية طيف تمرير النطاق.
في العقد الماضي ، إمكانية تصحيح انحرافات العين باستخدام التكيفبصريات. هذا ممكن تقنيًا حاليًا في المختبر باستخدام الأجهزة التصحيحية مثل العدسات داخل العين. يمكن للتصحيح استعادة القدرة على الرؤية ، ولكن هناك فارق بسيط - انتقائية المستقبلات الضوئية. حتى لو تم عرض صور حادة على شبكية العين ، فإن أصغر حرف يمكن إدراكه سيتطلب عدة مستقبلات ضوئية لتفسيره بشكل صحيح. لن يتم تمييز صور الحروف الأصغر من حدة البصر المقابلة.
ومع ذلك ، فإن الاضطرابات البصرية الرئيسية هي الانحرافات الضعيفة: إزالة التركيز والاستجماتيزم. تم تصحيح هذه الحالات بسهولة من خلال التطورات التكنولوجية المختلفة منذ القرن الثالث عشر ، عندما تم اختراع العدسات الأسطوانية. تتضمن الأساليب الحديثة استخدام العدسات اللاصقة وداخل العين أو إجراءات الجراحة الانكسارية بالليزر لتعديل بنية النظام البصري للمريض.
مستقبل طب العيون يبدو واعدا. سوف تلعب تقنية الضوئيات والإضاءة دورًا رئيسيًا في ذلك. سيسمح استخدام الإلكترونيات الضوئية المتقدمة للأطراف الصناعية الجديدة باستعادة العيون البعيدة دون إزالة الأنسجة الحية ، كما هو الحال حاليًا. يمكن أن يوفر التصوير المقطعي التوافقي البصري الجديد تصورًا ثلاثي الأبعاد واسع النطاق في الوقت الفعلي للعين. العلم لا يقف ساكنا حتى يسمح النظام البصري للعين لكل منا أن يرى العالم بكل مجده.
