Физика города: откуда берутся мушки и искорки перед глазами

Иллюстрация: Полина Бреева

Наш глаз – тончайший оптический инструмент, подобный 500-мегапиксельной камере. Этот орган формировался в результате эволюции на протяжении 500 000 000 лет с одиночного светочувствительного органоида, подобного тому, что присутствует в одноклеточном организме.

Не секрет, что именно благодаря зрению человек получает от 70 до 90 процентов информации. Из школьных уроков биологии мы что-то помним про зрачок, хрусталик и сетчатку. Но что же именно происходит в наших глазах? Как мы видим? Рассказывают наши друзья из Детского центра научных открытий "ИнноПарк".

Лучи света, отраженные от различных предметов, попадают в глаз через зрачок. За ним расположен хрусталик – двояковыпуклая биологическая линза, которая может менять свою преломляющую способность на 14 диоптрий. Следом лучи попадают на сетчатку. Это слой клеток толщиной с бумажный лист, который занимает 70 процентов всей площади внутренней поверхности глазного яблока.

Сетчатка состоит из двух типов клеток: палочек и колбочек. Палочки ответственны за работу механизма ночного зрения, именно они позволяют видеть в полутьме. Колбочки активны при более интенсивном освещении, они окрашивают картинку у нас перед глазами.

Лучи света, попадая на сетчатку, вызывают в рецепторах ряд химических изменений, создавая тем самым нервные импульсы, которые по зрительным нервам передаются в головной мозг. В зрительном центре, расположенном в коре головного мозга, полученная закодированная информация расшифровывается и обрабатывается. В результате этого процесса формируется изображение. Объемная картинка достигается за счет эффекта слияния изображения при взгляде на предмет двумя глазами. Ученые называют этот эффект бинокулярным.

"Научные бои": Андрей Князев – о цитогенетике и изучении хромосом

Когда мы всматриваемся вдаль, нам иногда мешают небольшие плавающие пятна. Что же это такое? Ученые установили, что это помутнение стекловидного тела, в научной литературе Muscae Volitantes, в переводе с латинского – "летающие мушки". Это образования внутри глазного яблока: эритроциты, волокна стекловидного тела и сгустки белковых молекул. Они отбрасывают тень на светочувствительную сетчатку.

Помутнения заключены внутри стекловидного тела, которое напоминает желе, и плавают, следуя за движением наших глаз, а при остановке начинают двигаться в обратную сторону. Чем они ближе расположены к сетчатке, тем виднее мушки у нас перед глазами. Подобно руке, на которую падает свет от лампы: чем рука ближе к столу, тем виднее тень. Интенсивнее всего мушки проявляются при взгляде на яркие однотонные поверхности вроде снега или белого экрана монитора.

"Личный подход": "Биоэкспериментаниум" делает науку интересной

Если в жаркий летний день мы любуемся голубыми небесами, перед глазами порой возникают мелкие искорки. Это другой феномен, хоть и похожий на мушек, но являющийся их полной противоположностью. В науке это явление названо феноменом Ширера. На сетчатку попадают небольшие порции света, проходящие через микроскопические прозрачные участки, возникающие при передвижении лейкоцитов по капиллярам перед сетчаткой. Относительный размер белых кровяных телец настолько велик, что в сосудах перед ними возникают зоны, свободные от крови.

Поскольку и лейкоциты, и свободные участки более прозрачны, чем остальные, заполненные эритроцитами, каждый такой лейкоцит воспринимается как яркая точка, движущаяся в такт пульсу по траектории, повторяющей изгиб капилляров. Во многих научных музеях есть специальные синие экраны, на которых искры видны лучше, чем в обычных условиях. Эффекты летающих мушек и Ширера называются энтоптическими явлениями.

Туннельное зрение – еще один интересный феномен. Это болезненное состояние зрения, при котором человек теряет способность к периферическому обзору. Воспринимается лишь изображение, попадающее на центральную область сетчатки глаза. В результате у больного возникают трудности с ориентированием в пространстве.

В зависимости от причины возникновения данный зрительный дефект может быть как быстропроходящим – например, из-за внезапного отлива крови от головы (что часто случается у летчиков и космонавтов при больших перегрузках), так и хроническим. К последнему можно отнести туннельное зрение, возникшее в связи с глаукомой или дегенерацией сетчатки. В таком случае возможно назначение соответствующего лечения.

Наталья Глориозова, Детский центр научных открытий "ИнноПарк"