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山东视力加盟关于眼是光的感受器官,它的发生和进化与光的存在


山东视力加盟关于眼是光的感受器官,它的发生和进化与光的存在

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眼的屈光系统

眼是光的感受器官.它的发生和进化与光的存在不能分开,尤其太阳光与人眼的关系。人类视觉中最为突出的双眼视觉、立体视觉和视觉心理学等高级视觉功能是动物视功能进化的顶峰,它也是人类在所处的环境中长期劳动、长期适应和不断演化的结果。

一、眼屈光系统的演化

 (一)太阳与眼:古代的希腊人已经认识到眼睛是由太阳的存在而产生,并且是适应太阳的各种特性所演化的感觉器官。

例如光是直线行进的,人眼可以根据进入眼内光的方向辨别外界物体的位置和方向。再者,太阳有升有降,天气有晴有阴;人类视网膜中心凹处的锥体细胞专司明处的视觉,周边部的秆状细胞专司暗处的视觉,形成明暗范围被广的光视觉。介于明暗之间的黄昏视觉则由旁中凹处的锥体和杆体两种细胞共同负责。黄昏视觉的另一表现为视网膜对光谱中波长的敏感度向短波移位。当满天星斗的黄昏时刻,走进万紫干红的花园中,所看到的红花黯然失色,而蓝花则更显得鲜艳夺目。这就是视网膜的视觉二重性,即 Purkinje 现象。此外眼睛还有调节光强弱的光圈——瞳孔,和防止光弥散的色素层。眼睛对于光谱中的绿光最为敏感,并在正视眼的视网膜上集焦,相对的对红光为远视,对紫青光为近视。眼的屈光系统不但有屈光成像的作用,还可把从 400nm 开始的短波和大部分红外线滤掉,这对视网膜起到保护作用。

(二)光与眼的进化

眼是光的感受器,它的适应和进化受外界光的变化所决定。

        随着动物的进化,动物的眼由简单到复杂,由绿眼虫的眼点进而为昆虫的复眼。复眼由无数“小眼”所组成。昼行者由于小眼的视角小,一个小眼只能看到物体的一部分,许多小眼的像并列起来才可形成完整的像,称之为“并列像眼”。夜行动物的小眼视角大,每个小眼都可形成一个完整的象,最终重叠在一起称之为“重叠保眼”。重叠像眼有较高的视敏度,适合在夜间或在微光环境中看东西。复眼已有透镜屈光成像的结构,具有辨别形状和颜色的功能,还可看到紫外线,故可用紫外线,即“黑光灯”诱捕害虫。此外,复眼还有辨认偏振光的特殊功能。由昆虫的复眼再进化为脊椎动物的脑眼,使眼的屈光系统更趋完善。

      陆地生活的动物为了觅食和防御敌袭都要看得远,是正视眼或接近于正视的轻度远视。而鸟类,如鸡为了看嘴尖处的食物和防备空中老鹰的袭击,视网膜上有专司看远和看近的两个感觉中心。

动物利用晶状体进行调节的方式可分为两大类。其一,改变晶状体形状者,以人眼的调节变化为代表。再者,为改变晶状体的位置使其整体前后移动者,以硬骨鱼为代表。它是借助于晶状体后面的牵拉肌进行调节。

       两栖动物为了适应水陆两种生活环境,要有极大的调节变化。 有些水鸟既要在空中飞翔又要在水中觅食,为了水陆两种条件都能看得清楚,要有极大的调节幅度,因此它的晶状体不但为圆形而且很软,有者甚至成为液态。这样就可使眼的屈光度在短时间内发生极大改变。例如鸬鹚的调节力量可达40.0D-50.0D 。

       动物其他改变屈光度的方法:企鹅出水之后利用瞳孔缩小的办法使眼的焦深增加,使陆上的视力提高。有的潜水鸟在水中时把瞬膜上附有的类似透镜的镜面加在眼前用以增加眼的屈光度。此外还有利用脉络膜的局部向前鼓起把视网膜向前报移,使眼的屈光度发生改变。最为有趣的是海豹的眼,它的角膜具有高度的散光,在水中角膜散光消失,并用水中产生的高度远视使水平子午线上的高度屈光不正得到矫正,便于水中观察物体。露出水面后,由于光的强度增加,则借助于极为活跃的缩瞳肌把瞳孔缩为一条垂直裂隙,这样就把水平线上的高度屈光不正予以排除,又可在地面上得到较清晰的视力。

(三)双眼视觉的演化

    比较解剖学和双眼视觉的专著中都强调,随着动物的进化嗅觉器官逐渐退化而视觉器官则不断进化。所以随着进化,动物的嘴和鼻逐渐向后退缩,眼睛逐渐向前突出。

    人眼区别干其他脊椎动物的主要特点,是随着 胚胎的发育两只眼球逐渐由脑的两侧向头的正前方移动,待到降生时婴儿两只眼球已移到头的正前方。从两眼所夹角度的大小,可以粗略地看到各动物的进化程度。凡被猎动物的两眼偏向头的两侧,这样可以扩大观察视野便于逃避敌袭。猎食动物的两眼则向头的前方移动,使双眼视野的比例慢慢增加,逐渐向双眼视觉发展,为准确地捕获跑动的被猎动物创造条件。

    人类对于眼前目标的细节既要看得清楚又要把所在空间位置判断准确,两眼的集合和调节联合运动相应形成。Brouwer所绘制的示意图说明各种动物在种系发生中支配两眼调节与集合联合运动的佩利阿核的发展和双眼视野逐渐增加的关系。从图可以看到,低级动物由大细胞所组成的侧方核完全分开,随着动物的进化两眼向头的前方移动,双眼视野的重叠比例增加,位于两侧的两组细胞亦逐渐向中央靠拢互相融合成为一体。待到人,则中央联合部分向前突出,成为中间所示的佩利阿核。啮齿类的兔双眼视野很小,佩利阿核尚未发育。大部食草类动物已有此核的痕迹。肉食类动物为了看近双眼视野比例增加,此核的发育更为明显。

(四)人眼物象的倒转:

物体既然在视网膜上成为倒像,为什么我们看到的万物都是正的呢 ? 这要提到 Stratton 试验,这是他于 1897 年在他自己身上所做的实验。他是用 Kapler 所设计的成为倒像的望远镜戴在自己的眼前。刚戴时看到外界任何物体都是倒的,头晕脑胀,寸步难行,只好凭着自己的意志扶着物体才可挪动。要坚持一段较长的时间,慢慢地把外界的物体看成是正的,症状才能消失,并慢慢恢复自由行动。但把眼前那套透镜拿掉之 后,和从前一样裸眼看外界物体时,又感到物体是倒立的,上述干扰症状又出现。但这次症状维持很短时间即行消失。

     通过上述试验证实,外界物体在视网膜上的像是倒的,并可用毅炼的办法把它颠倒过来。也就是说,眼的例像是事实,人们看到外界物体是正立的也是事实。这两个相反的实际现象如何统一起来,要用视觉心理学,即锻炼或经验来解释。 所以对外界物体的观察,要用视觉判断被观察物体的空间属性,如远近和上下等,除了视觉的末梢感觉之外,触觉和肌肉的本体感受系统的协同作用是不可缺少的。

二、眼屈光系统的成像

    眼睛要能看清楚外界的物体必须具备下面的三个基本条件。首先,眼的屈光系统是完全透明的,这样可使由外界进入眼的光,从角膜到视网膜这个径路中没有任何障碍;其次,外界物体在视网膜上所成的像恰好落在视网膜的中心凹.其成像应清晰且需足够大;第三,整个视觉分析器,也就是从视网膜、视神经、视索、视放射到大脑皮层的整个视路中的相应部分,必须完整并具有正常功能。(一)人眼的屈光生理

外界物体要在视网膜上能够形成清晰的像,就要使来自物体的光在进入眼球后产生生理的光学作用,使被屈折后的光在视网膜的感光层联合起来结成清晰的物保,以后由视路把像的信息传到视觉分析器,才能产生视觉。光进人眼球后的路程变化系由角膜、房水、晶状体、玻璃体以及它们的各个屈光界面组成的屈光系统所决定的。

1、角 膜

    在眼全部屈光中,很大部分的作用是由角膜表面所完成的。角膜表面屈光力的计算公式为D=1000(n—1)/r式中的n是角膜折射率,r是角膜的弯曲半径,1是水的折射率。根据角膜曲率计求得的角膜屈光力为40.0 D~45.0 D。角膜所以有如此强大的屈光力,首先是由于空气与房水之间的折射串差别较大,其次是因为角膜的表面弯曲度。实际上,角膜表面并不是真正的球形,它的周边部要比中央扁平些,但在看物时,只用到中央部分,因而可以把它当作一个球体来看待。角膜的曲率半径不能在活人的眼上直接测量,死后的眼又有改变,只能采用间接测量法,用角膜曲率计测量角膜表面的弯曲度,它根据角膜表面好象是一个凸面镜,镜面成像大小随着曲度的大小发生改变,即弯度愈大,像就愈小。因此,以发光体放于角膜之前,如物体大小和物与眼的距离为固定的巳知数,按照像的大小就可以计算出角膜的弯曲度。

角膜系透明屈光介质,其前面具有凸球面反射镜的光学作用,故投射放角膜表面之光线,约有2.5%被反射。另外角膜对波长660nm及390nm间之可视光线任其透过,但对短于295m者,可吸收之。据研究,角膜上皮吸收紫外线的蜂值波长为265M,故雪地、冰面等集中反射及电焊弧光等系角膜损伤的常见诱因。

    2、房 水

 房水乃充满前后眼房中的无色透明澄清液体,为眼球屈光系第二介质。系由睫状体之睫状突起所分泌,泌出后先注入后房,然后经瞳孔、前房、舒莱姆导管,继经静脉排出眼球外,如此川流不息。其生理功能主要有三:

    1).房水屈光率为1.336,角膜构成了房水透镜的前曲面,角膜的前曲率半径和房水的折射率等是构成角膜屈光力的重要因素。

    2).供给晶状体、玻璃体、角膜等营养代谢所必需物质,及代谢物的运输排泄。

    3).维持眼内压及眼球正常紧张形态(正常眼内压平均为18—23mmHg)。

    3、晶状体

    晶状体的屈光性质复杂,从组织学上

可以观察到它具有很多层次:

    1)、晶状体的介质愈向中央,其密度越大,因而大大增强了它的集光力量。

    2)、从组织学上还可看到晶状体各层并非精确地按照均等的曲度呈向心性弯曲,而是外层皮质的弯曲度较小,中央核的弯曲与周围皮质比较起来更接近于球形。因而使晶状体形成了一个由周边向中央逐渐增加其屈光力的凸透镜。

    3)、晶状体后面的弯曲度比前面要大一些.前表面的弯曲半径约为10 mm,后表面则约为6mm;晶状体核的屈折率为1.43,周边部为1.386,其平均值为1.39。晶状体静止的屈光力为16.0—20.0D。

    4、玻璃体

    玻璃体系无色透明凝胶状组织,填充于眼球内腔,为眼屈光系终末之屈光介质;其具有与房水相等的屈光率(1.336),光线透经至此,为最后之屈光成分,一经屈折后,立可透射于视网膜上成像而引起光化作用。玻璃体除有确定性的屈光生理功能外,尚具保持眼球正常形态与眼内压平衡之职能。玻璃体内并无血管及神经组织,有关其营养素供应、新陈代谢物质交换等,主由脉络膜负责。

三、模型眼

 前面讲过眼睛是一个复杂的光学系统,眼的光学数据都是根据测量和计算所得的。最多采用的是helmholtz和gullstrand的结果,以Gullstrand的数据更为精确。

     眼睛既然可以比作一个报复杂的光学仪器,按照光学原理它应当有三对基点的存在。这三对基点即前、后主点、前后结点和前、后主焦点.图1-2-6把眼的各基点在眼内的相互位置表示出来。

     主焦点:系平行光线经眼屈光系折射后与主轴相交点.简称焦点。人眼屈光系的第一焦点(f)位于角膜前15.7mm处(-15.7mm),若由此点发出的光线人射至眼内,则成为平行光线。其第二焦点(f,)位于角膜后24.38mm处,即平行光线入眼后成像的位置。在正视眼即位于视网膜黄斑中心凹处