IPM | RPE

Глаз был описан Чарлзом Дарвиным в точности и во всей сложности. Имеется несколько структурных и функциональных вариаций, которые существуют между организмами. Среди многочисленных и замысловатых всё множество глаз во всем мире м.б. отнескно к двум большим категориям: простые и компаундные. Несмотря на разный вид эти две модели глаз в действительности довольно сходны в отношении своих наиболее элементарных функциональных компонентов. Одной из особенно хорошо законсервированных молекул между организмами является свет-воспринимающий белок opsin, который во мнгом инициирует последовательность событий, ведущих к формированию образа. Считается, что наиболее базовые визуальные молекулы, такие как опсин, не м.б. избирательно изменены кардинальным образом с помощью давления окружающей среды, анатомической морфологии глаз. Подобная дивергентная эволюция ведет к формированию таких оличающихся глаз как у человека (простые глаза) и мух (компаундные глаза) и ко множеству промужутоных форм.

An Overview of the Basic Structures and Functions of the Simple Eye: Human as Primary Model

По мере прохождения света через глаз он ослабляется, искривляется, абсорбируется и конвертируется с помощью разнообразных структур (Рис. 1a). Когда свет приближается к глазу, то прежде всего он приходит в контакт с роговицей. Роговица преломляет свет, вызывая конвергенцию образа с помощью радужки и зрачка. В зависимости от интенсивности и доступности света, радужка или сокращает или расширяет зрачок до подходящего размера. В ситуациях пониженной освещенности зрачок становится большим, позволяя проходить достаточному количеству света, чтобы сформировать различимую картину. Противоположная ситуация при интенсивном свете, т.к. избыток света также улучшает воспринимаемый образ. Пройдя ворота зрачка, свет воспринимается хрусталиком. С помощью auxiliary мышц, хрусталик обладает способностью изменять свою форму. В зависимости от его формы объекты с разных расстояний м.б. собраны в фокус. Хрусталик также слегка улучшает уже рафинипрованный образ с роговицы и проецирует его на сетчатку. Сетчатка, которая буквально означает ‘сеть’, поглощает свет посредством фоторецепторов и клеток пигментного эпителия. Молекулы фотопигмента фоторецепторных клеток абсорбируют свет, вызывая изменения мембранного потенциала фоторецептров. Это инициирует серию сигналов, которые идут по нейронам сетчатки и через оптический нерв достигают головного мозга.Этот сигнал затем воспринимается и обрабатывается головным мозгом в интерпретируемый образ.

A closer look at the structures involved in the entry of light into the eye

The cornea

Итак, свет первым встречает роговицу, которая является прозрачным телом, состоящим из эпителия, толстой фиброзной структуры, образуемой соединительной тканью и внеклеточным матриксом, гомогенной эластической ламиной и одиночным слоем эндотелиальных клеток. Роговица первой участвует в фокусировании света на сетчатку. Согласно основным правилам рефракции, рассеяный свет наталкиваясь на среду, обладающую более высоким рефрактивным индексом, чем воздух, замедляет свое распространение и тем самым преломляет beam’s path. Роговица является примером такой среды, обладющей преломляющей способностью. Когда свет ударяет по поверхности роговицы, он замедляется и конвергирует в направлении центра глаза, тем самым она редуцирует образ, который отражается в глазу. Учитывая, что роговица преломляет свет, его пердача оказывается очень характерной для прозрачной среды, основной характеристикой прозрачности является минимальное рассеивание света и продолжение передачи света в его первоначальном направленииe, обе эти характеристики вносят вклад в создание видимого образа. Эти внутренне присущие свойства роговицы оказываются возможными благодаря пространственной униформности ее клеток, которые вносят вклад в остроту переноса света.

The pupil and iris

Свет должен проходить сквозь водянистую жидкость, тело из жидкости, которое заполняет переднюю камеру глаза между роговицей и хрусталиком, в результате он м. достигать следующей группы структур: радужки и зрачка. Эти две структуры работают как регуляторы количества света, проходящего через систему. Радужка это пигментированный слой ткани, который расположен непосредственно перед хрусталиком и обладает способностью сокращаться и расширяться с помощью предназначенных для этой цели сокращяющих (sphincter) и расширяющих (dilator) мышц, соотв. Это сокрещение и расширение радужки регулирует апертуру глаза, зрачок. В случае интенсивного света радужка уменьшает апертуру зрачка с помощью мышц-сфинктеров, устраняя слишком большое поступление света, которое м. в конечном счете давать размытое изображение. И происходит обратное при недостаточной освещенности. Зрачок оказывается сильно расширенным благодаря стремлению пропустить как можно больше фотонов для получения образа.

The lens

Итак, откорректированное количество света вступает в глаз через зрачок и встречается с хрусталиком. Хрусталик состоит их эпителиального слоя хрусталика, покрываюдщего массу хрусталиковых волокон, состоящих прежде всего из белков, называемых crystallins, которые усовершенствуют далее изображение, получаемое с роговицы. Подобно роговице молекулы хрусталика являются плотно упакованными и униформно распределенными. Это необходимо для его прозрачности. Хрусталик имеет врожденный очень высокий показатель преломления по сравнению с роговицей, это обусловлено его средовыми потребностями. Т.к. хрусталик окружен жидкостью, водянистым humour и vitreous humour, которые имеют довольно высокий уровень преломления (refraction), индекс хрусталика д.б. выше, если он предназначен для дальнейшего фокусирования изображения и участия в оптической системе.

Принимая во внимание, что хрусталик имеет врожденный индекс преломления, очевидно, что он будет обладать способностью изменять степень своей рефракции с помощью цилиарных (ciliary) мышц. Если обратиться к процессу аккомодации, то актиное изменение формы хрусталика будет приводить к точному фокусированию объектов и этот процесс будет соотв. начинаться с ciliary zonule. Сiliary zonule состоит из серии тонких, периферических лигамент, которые подвешивают и удерживают хрусталик на месте (известны также как suspensory ligaments). Эти лигаменты или волокна прикреплены к области цилиарных мышц, называемых цилиарным телом. Цилиарное тело и зонулярные волокна работают сочетанно, чтобы изменить точку фокуса глаза. Когда глаз находится в наиболее расслабленном состоянии он сфокусирован на расстояние 6 метров (20 футов). В этом состоянии цилиарные мышцы расслаблены, а зонулярные волокна натянуты, в результате давления внешних хрусталик приобретает довольно уплощённую форму. Когда глаз фокусируется на объекте внутри 6 метров, то цилиарные мышцы д. сокращаться или close, т.к. натяжение зонулярных волокон уменьшается. Это вызывает утолщение или делает более выпуклым хрусталик, что в свою очередь ведет к повышению оптической силы, приводящей точку фокуса ближе и создавая четкую картину объекта внутри 6 метров от наблюдателя.

The Retina as a Part of the Central Nervous System

Наблюдатель никогода бы не воспринял эту картину, если бы не было сетчатки. Сетчатка это центр преобразования света в глазу, здесь всетовые сигналы трансформируются в нейральные сигналы, которые затем воспринимаются и перерабатываются головным мозгом. Нейральные клетки, вовлекаемые в этот процесс довоьно сходны с теми, что в головном мозге, это подтверждает общераспространенное мнение, что зрительная система является выростом (продолжением) центральной нервной системы. Сетчатка является фактически единственной частью ЦНС у человека, которая подвергается воздействию стимулов внешней среды.

Organization of the retina into the different cell and synaptic layers