Исследование цветового зрения

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЗРЕНИЯ

Зрение - сложный акт, направленный на получение информации о величине, форме и цвете окружающих предметов, а также их взаиморасположении и расстояниях между ними. До 90% сенсорной информации мозг получает благодаря зрению.

Палочкивысокочувствительны к очень слабому свету, но не способны передавать ощущение цветности. Они отвечают за периферическое зрение (название обусловлено локализацией палочек), которое характеризуется полем зрения и светоощущением.

Колбочки функционируют при хорошем освещении и способны дифференцировать цвета. Они обеспечивают центральное зрение (название связано с их преимущественным расположением в центральной области сетчатки), которое характеризуется остротой зрения и цветоощущением.

Виды функциональной способности глаза

Дневное, или фотопическое, зрение (греч. photos - свет и opsis - зрение) обеспечивают колбочки при большой интенсивности освещения; характеризуется высокой остротой зрения и способностью глаза различать цвета (проявление центрального зрения).

Сумеречное, или мезопическое зрение (греч. mesos - средний, промежуточный) возникает при слабой степени освещенности и преимущественном раздражении палочек. Оно характеризуется низкой остротой зрения и ахроматичным восприятием предметов.

Ночное, или скотопическое зрение (греч. skotos - темнота) возникает при раздражении палочек пороговым и надпороговым уровнем света. При этом человек способен лишь различать свет и темноту.

Сумеречное и ночное зрение преимущественно обеспечивают палочки (проявление периферического зрения); оно служит для ориентации в пространстве.

ЦЕНТРАЛЬНОЕ ЗРЕНИЕ

Колбочки, расположенные в центральной части сетчатки, обеспечивают центральное форменное зрение и цветоощущение. Центральное форменное зрение - способность различать форму и детали рассматриваемого предмета благодаря остроте зрения.

Острота зрения

Острота зрения (visus) - способность глаза воспринимать две точки, расположенные на минимальном расстоянии друг от друга, как отдельные. Минимальное расстояние, при котором две точки будут видны раздельно, зависит от анатомо-физиологических свойств сетчатки. Если изображения двух точек попадают на две соседние колбочки, то они сольются в короткую линию. Две точки будут восприниматься раздельно, если их изображения на сетчатке (две возбужденные колбочки) будут разделены одной невозбужденной колбочкой. Таким образом, диаметр колбочки определяет величину максимальной остроты зрения. Чем меньше диаметр колбочек, тем больше острота зрения (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Схематическое изображение угла зрения

Угол, образованный крайними точками рассматриваемого предмета и узловой точкой глаза (находится у заднего полюса хрусталика), называют углом зрения. Угол зрения -универсальная основа для выражения остроты зрения. Предел чувствительности глаза большинства людей в норме равен 1 (1 угловой минуте). В том случае, если глаз видит раздельно две точки, угол между которыми составляет не менее 1, остроту зрения считают нормальной и определяют ее равной одной единице. Некоторые люди имеют остроту зрения 2 единицы и более. С возрастом острота зрения меняется. Предметное зрение появляется в возрасте 2-3 мес. Острота зрения у детей в возрасте 4 мес. составляет около 0,01. К году острота зрения достигает 0,1-0,3. Острота зрения, равная 1,0 формируется к 5-15 годам.

Центральное зрение — это способность человека различать не только форму и цвет рассматриваемых предметов, но и их мелкие детали, что обеспечивается центральной ямкой желтого пятна сетчатки. Центральное зрение характеризуется его остротой, то есть способностью человеческого глаза воспринимать раздельно точки, расположенные друг от друга на минимальном расстоянии. Для большинства людей пороговый угол зрения соответствует одной минуте. На этом принципе построены все таблицы для исследования остроты зрения для дали, в том числе и принятые в нашей стране таблицы Головина-Сивцева и Орловой, которые состоят соответственно из 12 и 10 рядов букв или знаков. Так, детали самых крупных букв видны с расстояния в 50, а самых мелких — с 2,5 метра.

Нормальная острота зрения у большинства людей соответствует единице. Это значит, что при такой остроте зрения мы можем с расстояния в 5 метров свободно различать буквенные или другие изображения 10-го ряда таблицы. Если человек не видит самой крупной первой строки, ему показывают знаки одной из специальных таблиц. При очень низкой остроте зрения проверяют светоощущение. Если человек не воспринимает свет, он слеп. Довольно часто встречается и превышение общепринятой нормы зрения. Как показали исследования отделения адаптации зрения Научно-исследовательского института медицинских проблем Севера Сибирского отделения Академии медицинских наук СССР, проводимые под руководством доктора медицинских наук В. Ф. Базарного, в условиях Крайнего Севера у детей в возрасте 5—6 лет острота зрения вдаль превышает общепринятую условную норму, достигает в ряде случаев двух единиц.

На состояние центрального зрения оказывают влияние ряд факторов: интенсивность света, соотношение яркости и фона рассматриваемого объекта, время экспозиции, степень соразмерности между фокусным расстоянием преломляющей системы и длиной оси глаза, ширина зрачка и т. п., а также общее функциональное состояние центральной нервной системы, наличие различных заболеваний.

Острота зрения каждого глаза исследуется отдельно. Начинают с мелких знаков, постепенно переходят к более крупным. Существуют и объективные методы определения остроты зрения. Если острота зрения одного глаза значительно выше, чем другого, в головной мозг поступает изображение рассматриваемого объекта только от лучше видящего глаза, второй же глаз может обеспечить только периферическое зрение. В связи с этим хуже видящий глаз периодически выключается из зрительного акта, что приводит к амблиопии — снижению остроты зрения.

Определение остроты зрения. Для определения остроты зрения используют специальные таблицы, содержащие буквы, цифры или знаки (для детей используют рисунки - машинка, елочка и др.) различной величины. Эти знаки называют оптотипами. В основу создания оптотипов положено международное соглашение о величине их деталей, составляющих угол в 1', тогда как весь оптотип соответствует углу в 5 'с расстояния 5 м. (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Принцип построения оптотипа Снеллена

У маленьких детей остроту зрения определяют ориентировочно, оценивая фиксацию ярких предметов различной величины. Начиная с трех лет остроту зрения у детей оценивают с помощью специальных таблиц. В нашей стране наибольшее распространение получила таблица Головина-Сивцева (рис. 3.3), которую помещают в аппарат Рота - ящик с зеркальными стенками, обеспечивающий равномерное освещение таблицы. Таблица состоит из 12 строк.

Рис. 3.3. Таблица Головина-Сивцева: а) взрослая; б) детская

Пациент садится на расстоянии 5 м от таблицы. Исследование каждого глаза проводят отдельно. Второй глаз закрывают щитком. Сначала обследуют правый (ОD - oculusdexter), затем левый (OS - oculussinister) глаз. При одинаковой остроте зрения обоих глаз используют обозначение OU (oculiutriusque). Знаки таблицы предъявляют в течение 2-3 с. Сначала показывают знаки из десятой строки. Если пациент их не видит, дальнейшее обследование проводят с первой строки, постепенно предъявляя знаки следующих строк (2-й, 3-й и т.д.). Остроту зрения характеризуют оптотипы наименьшего размера, которые исследуемый различает.

Для расчета остроты зрения используют формулу Снеллена: visus = d/D, где d - расстояние, с которого пациент читает данную строку таблицы, а D - расстояние, с которого читает данную строку человек с остротой зрения 1,0 (это расстояние указано слева от каждой строки). Например, если обследуемый правым глазом с расстояния 5 м различает знаки второго ряда (D = 25 м), а левым глазом различает знаки пятого ряда (D = 10 м), то

visus OD = 5/25 = 0,2

visus OS = 5/10 = 0,5

Для удобства справа от каждой строки указана острота зрения, соответствующая чтению данных оптотипов с расстояния 5 м. Верхняя строка соответствует остроте зрения 0,1, каждая последующая - увеличению остроты зрения на 0,1, и десятая строка соответствует остроте зрения 1,0. В последних двух строках этот принцип нарушается: одиннадцатая строка соответствует остроте зрения 1,5, а двенадцатая - 2,0. При остроте зрения менее 0,1 следует подвести пациента на расстояние (d), с которого он сможет назвать знаки верхней строки (D = 50 м). Затем остроту зрения также рассчитывают по формуле Снеллена. Если пациент не различает знаки первой строки с расстояния 50 см (т.е. острота зрения ниже 0,01), то остроту зрения определяют по расстоянию, с которого он может сосчитать раздвинутые пальцы руки врача. Пример: visus = счет пальцев с расстояния 15 см. Если исследуемый не может сосчитать пальцы, но видит движение руки у лица, то данные об остроте зрения записываются следующим образом: visus = движение руки у лица. Самая низкая острота зрения - способность глаза отличать свет от темноты. В этом случае исследование проводят в затемненном помещении при освещении глаза ярким световым пучком. Если исследуемый видит свет, то острота зрения равна светоощущению (perceptiolucis). В данном случае остроту зрения обозначают следующим образом: visus = 1/??: Направляя на глаз пучок света с разных сторон (сверху, снизу, справа, слева), проверяют способность отдельных участков сетчатки воспринимать свет. Если обследуемый правильно определяет направление света, то острота зрения равна светоощущению с правильной проекцией света (visus = 1/?? proectio lucis certa, или visus = 1/?? p.l.c.); если обследуемый неправильно определяет направление света хотя бы с одной стороны, то острота зрения равна светоощущению с неправильной проекцией света (visus = 1/?? proectio lucis incerta, или visus = 1/??p.l.incerta). В том случае, когда больной не способен отличить свет от темноты, его острота зрения равна нулю (visus = 0).

В основу создания оптотипов положено международное соглашение о величине их деталей, различаемых под углом зрения Г, тогда как весь оптотип соответствует углу зрения 5 градусов. В нашей стране наиболее распространенным является метод определения остроты зрения по таблице Головина — Сивцева (рис. 4.3), помешенной в аппарат Рота. Нижний край таблицы должен находиться на расстоянии 120 см от уровня пола. Пациент сидит на расстоянии 5 м от экспонируемой таблицы. Сначала определяют остроту зрения правого, затем — левого глаза. Второй глаз закрывают заслонкой.

Таблица имеет 12 рядов букв или знаков, величина которых постепенно уменьшается от верхнего ряда к нижнему. В построении таблицы использована десятичная система: при прочтении каждой последующей строчки острота зрения увеличивается на 0,1- Справа от каждой строки указана острота зрения, которой соответствует распознавание букв в этом ряду. Слева против каждой строки указано то расстояние, с которого детали этих букв будут видны под углом зрения Г, а вся буква — под углом зрения 5'. Так, при нормальном зрении, принятом за 1,0, верхняя строка будет видна с расстояния 50 м, а десятая — с расстояния 5 м.

При остроте зрения ниже 0,1 обследуемого нужно приближать к таблице до момента, когда он увидит ее первую строку. Расчет остроты зрения следует производить по формуле Снеллена:

где d — расстояние, с которого обследуемый распознает оптотип; D — расстояние, с которого данный оптотип виден при нормальной остроте зрения. Для первой строки D равно 50 м. Например, пациент видит первую строку таблицы на расстоянии 2 м. В этом случае

Поскольку толщина пальцев руки примерно соответствует ширине штрихов онтотинов первой строки таблицы, можно демонстрировать обследуемому раздвинутые пальцы (желательно на темном фоне) с различного расстояния и соответственно определять остроту зрения ниже 0,1 также по приведенной выше формуле. Если острота зрения ниже 0,01, но обследуемый считает пальцы на расстоянии 10 см (или 20, 30 см), тогда Vis равна счету пальцев на расстоянии 10 см (или 20, 30 см). Больной может быть не способен считать пальцы, но определяет движение руки у лица, это считается следующей градацией остроты зрения.

Минимальной остротой зрения является светоощущение (Vis = l/oo) с правильной (pioectia lucis certa) или неправильной (pioectia lucis incerta) светопроекцией. Светопроекцию определяют путем направления в глаз с разных сторон луча света от офтальмоскопа. При отсутствии светоощущения острота зрения равна нулю (Vis = 0) и глаз считается слепым.

Для определения остроты зрения ниже 0,1 применяют оптотипы, разработанные Б. Л. Поляком, в виде штриховых тестов или колец Ландольта, предназначенных для предъявления на определенном близком расстоянии с указанием соответствующей остроты зрения (рис. 4.4). Данные оптотипы специально созданы для военно-врачебной и медикосоциальной экспертизы, проводимой при определении годности к военной службе или гуппы инвалидности.

Существует и объективный (не зависящий от показаний пациента) способ определения остроты зрения, основанный на оптокинетическом нистагме. С помощью специальных аппаратов обследуемому демонстрируют движущиеся объекты в виде полос или шахматной доски. Наименьшая величина объекта, вызвавшая непроизвольный нистагм (увиденный врачом), и соответствует остроте зрения исследуемого глаза.

В заключение следует отметить, что в течение жизни острота зрения изменяется, достигая максимума (нормальных величин) к 5—15 годам и затем постепенно снижаясь после 40—50 лет.

Острота зрения - важная зрительная функция для определения профессиональной пригодности и групп инвалидности. У маленьких детей или при проведении экспертизы для объективного определения остроты зрения используют фиксацию нистагмоидных движений глазного яблока, которые возникают при рассматривании движущихся объектов.

Цветоощущение

Острота зрения основывается на способности воспринимать ощущение белого цвета. Поэтому употребляемые для определения остроты зрения таблицы представляют изображение черных знаков на белом фоне. Однако не менее важная функция - способность видеть окружающий мир в цвете. Вся световая часть электромагнитных волн создает цветовую гамму с постепенным переходом от красного до фиолетового (цве- товой спектр). В цветовом спектре принято выделять семь главных цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый, из них приято выделять три основных цвета (красный, зеленый и фиолетовый), при смешении которых в разных пропорциях можно получить все остальные цвета.

Человек в состоянии воспринимать около 180 цветовых тонов, а с учетом яркости и насыщенности — более 13 тысяч. Это происходит благодаря смешению в разных сочетаниях красного, зеленого и синего цветов. Человек с правильным ощущением всех трех цветов считается нормальным трихроматом. Если функционируют два или один компонент, наблюдается цветоаномалия. Отсутствие восприятия красного цвета называется протаномалией, зеленого — дейтераномалией и синего — тританомалией.

Известны врожденные и приобретенные расстройства цветового зрения. Врожденные расстройства называются дальтонизмом по имени английского ученого Дальтона, который сам не воспринимал красный цвет и впервые описал это состояние.

При врожденных нарушениях цветового зрения может быть полная цветовая слепота, и тогда все предметы человеку кажутся серыми. Причиной такого дефекта является недоразвитие или отсутствие в сетчатке колбочек.

Довольно распространена частичная цветовая слепота, особенно на красный и зеленый цвета, которая, как правило, передается по наследству. Слепота на зеленый цвет встречается вдвое чаще, чем на красный; на синий — сравнительно редко. Частичная цветовая слепота наблюдается примерно у каждого двенадцатого из ста мужчин и одной, из двухсот женщин. Как правило, это явление не сопровождается нарушением других зрительных функций и выявляется только при специальном исследовании.

Врожденная цветовая слепота неизлечима. Нередко люди с аномальным цветоощущением могут и не знать о своем состоянии, так как привыкают различать окраску предметов не по цвету, а по яркости.

Приобретенные расстройства цветоощущения наблюдаются при заболеваниях сетчатки и зрительного нерва, а также при расстройствах центральной нервной системы. Они могут быть как в одном, так и в обоих глазах и сопровождаться расстройствами других зрительных функций. В отличие от врожденных, приобретенные расстройства могут изменяться в процессе заболевания и его лечения.

Способность глаза воспринимать всю цветовую гамму только на основе трех основных цветов была открыта И. Ньютоном и М.М. Ломоносовым. Т. Юнг предложил трехкомпонентную теорию цветового зрения, согласно которой сетчатка воспринимает цвета благодаря наличию в ней трех анатомических компонентов: одного - для восприятия красного цвета, другого - для зеленого и третьего - для фиолетового. Однако эта теория не могла объяснить, почему при выпадении одного из компонентов (красного, зеленого или фиолетового) страдает восприятие остальных цветов. Г. Гельмгольц развил теорию трехкомпонентного цветового зрения. Он указал, что каждый компонент, будучи специфичен для одного цвета, вместе с тем раздражается и остальными цветами, но в меньшей степени, т.е. каждый цвет образуется всеми тремя компонентами. Цвет воспринимают колбочки. Нейрофизиологи подтвердили наличие в сетчатке трех типов колбочек (рис. 3.4). Каждый цвет характеризуется тремя качествами: тоном, насыщенностью и яркостью.