Очки–убийцы. Польза или вред?

Глава 1

Значение зрения

Наши глаза – несравненный зрительный анализатор, очень сложная и важная система. Это наилучший источник информации. Представьте, как тяжело однажды лишиться того, что дает возможность ощущать насыщенную и богатую красками жизнь.

При помощи глаз мы ориентируемся в пространстве, воспринимаем форму и цвет предметов и видим их на разном расстоянии; 90 % всей информации получаем именно глазами. Зрение дает человеку первое представление о внешнем мире и помогает подняться на первую ступень его познания. А если усилить зрение, вооружив глаз специальными оптическими приборами, границы познания неизмеримо расширятся. В наше время человек имеет возможность изучать движение атомов и электронов, видеть микробы и вирусы, может проникать своим взором за пределы Солнечной системы и судить о составе планет.

Интересно, что качество и свойства зрения любого живого существа зависят от его образа жизни и служат для его выживания. У хищников, например, мощное центральное зрение, необходимое для отыскания и преследования добычи. У преследуемых, наоборот, центральное зрение слабое, зато необычайно широкое поле зрения, помогающее заблаговременно обнаружить опасность. Заяц, которого недаром называют косым, способен на бегу, не оборачиваясь, видеть собственный хвост.

Нашим далеким предкам, тысячелетиями промышлявшим охотой, важно было хорошо видеть вдаль. Да и в более поздние времена охотники отличались острым зрением. Охотниками наши сибиряки или африканские лучники становились не оттого, что были зорки, а потому, что жизненная необходимость диктовала им такой промысел. Острота зрения вдаль приходила как функция этой работы. О глазе, как о самом сокровенном органе, на Руси издавна говорили «береги как зеницу ока». А ведь почти четверть населения нашей планеты подслеповато щурятся, пытаясь получше разглядеть друг друга. В чем причина нарушения зрения у современного человека?

Десятками тысячелетий замечательный оптический прибор – человеческий глаз – работал в режиме, обеспечивавшем видение предметов, расположенных на дальних, средних и лишь относительно редко на близких дистанциях. Достаточную остроту зрения во всех этих диапазонах обеспечивали двенадцать мышц, синхронно вращавших зрачки в нужных направлениях, а также способность хрусталика утолщаться, когда предмет был близко от глаза, и становиться более плоским, когда рассматриваемый предмет был далеко. Эта способность хрусталика-линзы менять свою конфигурацию называется аккомодацией.

При зрении вдаль направления осей зрения обоих глаз практически параллельны, при зрении вблизи мышцы сводят глаза так, что оси зрения пересекаются в точке, которую мы хотим увидеть. Сведение зрачков называется конвергенцией. Чем ближе рассматриваемая точка, тем больше напряжение этих мышц. Чем больше, чем регулярнее мы смотрим на близкую точку, тем мощнее станут эти мышцы. Они постоянно стремятся приблизить точку видения, как бы приучают глаза и центры управления зрением к рассмотрению только близких предметов. Книгу можно было бы читать, держа ее в вытянутой руке. Но мозговые центры под влиянием конвергирующих мышц уже выработали стереотип близкого чтения. И мы кладем книгу перед собой на стол и низко склоняемся над ней. Биокибернетическая система с обратной связью «мозг—глаз» все чаще ищет ближние точки видения, все неохотнее различает дальние предметы. Человек все хуже видит вдаль.

Подсчитано, что семилетний ребенок за несколько часов, проведенных над книгами и тетрадями, нагружает мышцы глаз в такой же степени, как он нагрузил бы другие мышцы, занимаясь столько же времени штангой. И в том, и в другом случае происходит явная перегрузка мышечного аппарата. О том, как облегчить нагрузку на конвергирующие мышцы, немного позднее.

Итак, современный человек десятками тысячелетий формировал зрение – приспособление прежде всего для хорошего видения вдаль. Лишь последние века у человека появилась потребность постоянно и длительно видеть мелкие предметы (буквы, иероглифы) вблизи. За такой эволюционно короткий срок не могли сформироваться биологически оправданные приспособительные механизмы. А между тем все у большего числа людей гипертрофированно развитые конвергирующие мышцы не позволяли хорошо видеть вдаль, хрусталик глаза из-за слишком длительного пребывания в утолщенном состоянии (подобно линзе он фокусирует изображение на сетчатке глаза) все меньше проявлял способность уплощаться, то есть хорошо видеть не только вдаль, но и предметы, расположенные на среднем расстоянии от глаза. Появлялось то, что называют близорукостью, которую можно считать вынужденной адаптацией организма к новым условиям.

Основной орган зрения – глаз. Из всех органов чувств глаз наиболее тесно связан с головным мозгом и наиболее чувствителен. Его сетчатка реагирует на самые малые количества световой энергии – такие малые, что потребовались бы десятки лет, чтобы, пользуясь этой энергией, поднять на один градус температуру одного кубического сантиметра воды.

Глаз имеет шаровидную или эллиптическую форму (вытянутую в переднезаднем направлении), он как бы висит на зрительном нерве (рис. 1).

Рис 1. Схематический разрез глаза:

1 — лобная кость; 2 — лицевой нерв; 3 — верхняя косая мышца; 4 – блоковый нерв; 5 — верхняя прямая мышца; 6 – общий глазодвигательный нерв; 7 – глазничная артерия; 8 — наружная прямая мышца; 9 – нижняя прямая мышца; 10 — клиновидная кость; 11 — задняя артерия; 12 — подглазничный нерв; 13 — нижняя косая мышца; 14 — верхняя челюсть; 15 — круговая мышца глаза; 16 — нижний свод конъюнктивы; 17 — нижний хрящ века; 18 — радужка; 19 – зрачок; 20 — роговица; 21 — ресница; 22 — круговая мышца глаза; 23 — верхний свод конъюнктивы; 24 — глазничная перегородка; 25 — бровь; 26 — кожа

Глаз человека – это прибор для приема и переработки световой информации. Его ближайшим техническим аналогом является телевизионная видеокамера. Как глаз, так и камера состоят из двух частей: оптической системы, формирующей изображение на какой-то поверхности, и растра – мозаики из светочувствительных элементов, которые превращают световой сигнал в какой-то другой (чаще всего электрический), который можно передать в накопитель информации. У глаза таким накопителем является человеческий мозг, у видеокамеры – магнитофонная лента.

Как и у видеокамеры, у глаза есть объектив. Он состоит из двух линз: первая представлена роговой оболочкой, или роговицей, – прозрачной выпуклой пластинкой, вставленной спереди в плотную оболочку глаза (склеру) наподобие часового стекла. Вторая представлена хрусталиком – чечевицеобразной двояковыпуклой линзой, сильно преломляющей свет. В отличие от видеокамеры и других технических камер, эта линза сделана из эластичного материала, и ее поверхности (особенно передняя) могут менять свою кривизну.

Достигается это следующим образом. Хрусталик в глазу «подвешен» на тонких нитях, которые охватывают его круговым поясом. Наружные концы этих нитей прикрепляются к специальной круговой ресничной мышце. Когда эта мышца расслабленна, то кольцо, образуемое ее телом, имеет большой диаметр, нити, держащие хрусталик, натянуты, и его кривизна, а следовательно, и преломляющая сила минимальны. Когда же ресничная мышца напрягается, ее кольцо сужается, нити расслабляются, и хрусталик становится более выпуклым и, следовательно, более сильно преломляющим. Напомним, что это свойство хрусталика менять свою преломляющую силу, а вместе с этим и фокусную точку всего глаза, называется аккомодацией. Заметим, что и технические системы обладают этим свойством: это наводка на резкость при изменении расстояния до предмета, только она осуществляется не изменением кривизны линз, а их перемещением вперед или назад по оптической оси.

В отличие от видеокамеры, глаз заполнен не воздухом, а жидкостью: пространство между роговицей и хрусталиком заполнено так называемой камерной влагой, а пространство позади хрусталика – студнеобразной массой (стекловидным телом). Еще один общий элемент у глаза и видеокамеры – диафрагма. В глазу это зрачок – круглое отверстие в радужной оболочке, диск, который находится за роговицей и определяет цвет глаза. Функция этой оболочки – ограничивать поступление света в глаз при очень яркой освещенности. Это достигается сужением зрачка при высокой освещенности и расширением – при низкой. Радужная оболочка переходит в ресничное тело, содержащее уже упомянутую нами ресничную мышцу, а затем в сосудистую оболочку, которая представляет собой густую сеть кровеносных сосудов, выстилающую изнутри склеру и питающую все ткани глаза.

Наконец, важнейшим элементом обеих систем является светочувствительный растр. В камере это сеть крошечных фотоэлементов, перерабатывающих световой сигнал в электрический. В глазу это специальная оболочка – сетчатка. Сетчатка – достаточно сложное устройство, главным в котором является тонкий слой светочувствительных клеток – фоторецепторов. Они бывают двух видов: отвечающие на слабый засвет (так называемые палочки) и отвечающие на сильный засвет (колбочки). Палочек насчитывается около 130 миллионов, и они расположены по всей сетчатке, кроме самого центра. Благодаря им обнаруживаются предметы на периферии поля зрения, в том числе при низкой освещенности. Колбочек насчитывается около 7 миллионов. Они расположены главным образом в центральной зоне сетчатки, в так называемом «желтом пятне». Фоторецепторы при изменении количества падающего на них света генерируют электрический потенциал, который передается на клетки-биполяры, а затем на ганглиозные клетки. При этом благодаря сложным соединениям этих клеток, происходит удаление случайных «помех» в изображении, усиливаются слабые контрасты, острее воспринимаются движущиеся предметы.

В конечном счете вся эта информация в кодированной форме передается в виде импульсов по волокнам зрительного нерва, которые начинаются от ганглиозных клеток и идут в мозг. Зрительный нерв – аналог кабеля, который передает сигнал от фотоэлементов на регистрирующее устройство в видеокамере. Разница только в том, что в сетчатке имеется не просто передатчик изображения, но и «компьютер», занимающийся обработкой изображения.

Существует мнение, что новорожденный младенец видит мир перевернутым и только постепенно, сопоставляя видимое с осязаемым, учится видеть все правильно. Это ложное и наивное представление. Хотя на сетчатке глаза действительно возникает перевернутое изображение видимой картины, это вовсе не означает, что такое же изображение отпечатывается в мозге. «Изображение» (если под ним понимать распределение в пространстве возбужденных и невозбужденных нервных клеток – нейронов) в зрительном центре (а он находится на берегах шпорной борозды затылочной коры мозга) сильно отличается от картинки на сетчатке. В нем гораздо крупнее и детальнее изображен центр картинки, чем ее периферия, выделяются резкие перепады освещенности – контуры предметов, каким-то образом отделяются движущиеся детали от неподвижных.

Итак, в зрительной системе происходит не просто передача изображения, как в телефаксе, а одновременно его расшифровка и отбрасывание ненужных или менее нужных деталей. Впрочем, сейчас уже изобрели технические системы по сжатию информации для ее экономной передачи и хранения. Нечто подобное происходит и в человеческом мозге.

Для того чтобы изображение предметов было четким, сетчатка должна находиться в заднем фокусе оптической системы глаза. Возможны три случая: либо сетчатка находится впереди фокуса, либо в фокусе, либо позади него. Во втором случае изображение предметов, находящихся вдали («в бесконечности»), будет резким, четким, в остальных двух оно размытое, нечеткое. Но есть разница: в первом случае никакие внешние предметы не видны четко, причем близкие видны еще хуже, чем удаленные, тогда как в третьем случае есть какое-то конечное расстояние от глаза, на котором предметы видны четко.

Относительное положение фокусной точки глаза и сетчатки называется рефракцией глаза. Случай, когда фокус лежит за сетчаткой, называется дальнозоркостью (гиперметропией), когда на сетчатке – соразмерной рефракцией (эмметропией), когда перед сетчаткой – близорукостью (миопией). Ясно, что близорукость – удачный термин, поскольку такой глаз хорошо видит вблизи, а дальнозоркость – неудачный термин, поскольку такой глаз плохо видит и вдаль, и вблизи.

Глава 2

Аномалии зрения