33. Зорова сенсорна система - відповіді

До змісту

Поміркуйте й обговоріть ситуацію

Які основні причини розвитку порушень зору?

Тривале перенапруження очей, особливо при розгляданні близьких об’єктів, як-от робота за комп’ютером, смартфоном чи планшетом.

Постійний перегляд яскравих об’єктів, наприклад, екрана телефона, що може призвести до значного погіршення зору.

Читання лежачи або в транспорті, а також недостатня освітленість робочого місця.

Схильність до короткозорості (міопії) та далекозорості (гіперметропії) є переважно вродженою.

Нестача вітаміну А в їжі, яка може спричинити “курячу сліпоту” (нікталопію), коли людина погано бачить у сутінках

Як можна запобігти його погіршенню?

Щоб запобігти погіршенню зору, важливою є вчасна професійна діагностика у лікаря-офтальмолога. Також корисно регулярно виконувати гімнастику для очей: швидко кліпати, переводити погляд з близьких предметів на віддалені, робити рухи очними яблуками вгору-вниз та по колу.

Дотримуватися збалансованого харчування та підтримувати достатній вміст вітамінів

Під час роботи за комп’ютером треба сидіти на відстані 60–80 см від екрана, частіше кліпати, робити перерви кожні 40–60 хвилин та, якщо очі пересихають, використовувати спеціальні краплі.

Завдання

Розгляньте шкалу електромагнітного випромінювання (мал. 33.1). Випишіть, яка довжина хвиль відповідає видимому світлу?

Видиме світло відповідає довжині хвиль між 380 нм і 780 нм. Рецептори ока сприймають світло в цьому діапазоні, що відповідає кольорам від фіолетового до червоного.

Робота в групі

Блок-схема зорового аналізатора:

Світловий сигнал → Рецептори (сітківка) → Зоровий нерв → Середній мозок / Таламус → Зорова кора (потилична частка великих півкуль) → Формування зорового образу.

Яку функцію виконує середній мозок, сприймаючи інформацію про світлові сигнали?

Середній мозок відповідає за орієнтувальні рефлекси. Це означає, що він допомагає нам автоматично повертати голову та рухати очима в бік несподіваного джерела світла.

Яку функцію виконують таламус і нейромережі зорової кори?

Таламус працює як «фільтр», який відсіює неважливу інформацію і пропускає до кори великих півкуль тільки значущі сигнали. У зоровій корі нейромережі виконують складну аналітичну роботу, в результаті якої формується остаточний зоровий образ, і ми бачимо предмети такими, якими вони є.

Відкритий мікрофон

Чому деякі предмети на вигляд чорні?

Предмети виглядають чорними, тому що вони поглинають майже все світло видимого діапазону, яке на них потрапляє, і майже нічого не відбивають у наші очі. Ми бачимо предмети лише тоді, коли від них відбивається світло.

Чи існує чорний колір?

З точки зору фізики, чорний — це не колір, а його відсутність. Це те, що ми бачимо, коли до наших очей не надходить світло від об’єкта. На відміну від білого, який є сумішшю всіх кольорів, оскільки білі об’єкти відбивають усе світло.

Дослідження реакції зіниць на світло

Ось відповіді на ваші запитання, засновані на дослідженні зіничного рефлексу.

Що ви спостерігаєте на відео? Які зміни зіниці відбулися під час заплющення очей, а які — після розплющування?

На відео видно, що коли очі були заплющені (в темряві), зіниці стали широкими. А коли очі розплющили й в них потрапило світло, зіниці швидко звузилися.

У висновках опишіть, за яких умов зіниці розширюються, а за яких — звужуються, яке це має пристосувальне значення та який відділ мозку відповідає за цей рефлекс.

Зіниці розширюються в умовах слабкого освітлення, щоб в око потрапило більше світла і ми могли краще бачити. Вони звужуються при яскравому світлі, щоб захистити світлочутливі клітини сітківки від пошкодження. Це пристосувальне значення полягає в регуляції кількості світла, що потрапляє на сітківку. За цей рефлекс відповідає середній мозок.

Поміркуйте, навіщо лікарі за допомогою ліхтарика перевіряють наявність зіничного рефлексу в непритомних пацієнтів?

Лікарі перевіряють зіничний рефлекс, щоб оцінити роботу мозку пацієнта, який перебуває без свідомості. Якщо зіниці реагують на світло (звужуються), це означає, що середній мозок та відповідні нервові шляхи функціонують. Відсутність цього рефлексу може свідчити про серйозне ушкодження мозку.

Дослідження акомодації ока

1. Прочитайте літери слова навколо отвору. Як за цих умов ви бачите цифри на дошці? Назвіть цифри на дошці. Як ви бачите літери навколо отвору?

Коли читаєш літери слова “БІОЛОГІЯ” навколо отвору, фокус зору налаштований на близьку відстань, тому цифри на віддаленій дошці виглядають розмитими й нечіткими. І навпаки, коли фокусуєшся на цифрах на дошці, щоб їх назвати, літери навколо отвору стають розмитими. Це відбувається через акомодацію ока.

2. Використовуючи схематичний малюнок, поясніть механізм акомодації (фокусування) ока.

Акомодація — це здатність ока чітко бачити предмети на різній відстані. Це досягається завдяки зміні кривини кришталика. Коли ми дивимося на далекі об’єкти, війчастий м’яз розслаблений, і кришталик стає більш плоским. Щоб роздивитися близькі предмети, війчастий м’яз напружується, через що кришталик стає більш опуклим, і його заломлююча сила збільшується, що дозволяє сфокусувати зображення на сітківці.

3. Чому постійне споглядання близьких об’єктів призводить до втоми очей?

Постійне споглядання близьких об’єктів, наприклад, екрана смартфона або книги, викликає втому очей, оскільки війчастий м’яз, що регулює кривизну кришталика, змушений перебувати в напруженому стані протягом тривалого часу.

4. Як формується зображення в нормі та які зміни відбуваються в процесі порушення зору. Як за допомогою контактних лінз чи окулярів корегують зір?

• В нормі: У здоровому оці світлові промені, проходячи через рогівку та кришталик, фокусуються чітко на сітківці, і ми бачимо ясне зображення.
• Міопія (короткозорість): При цьому порушенні зображення віддалених предметів фокусується перед сітківкою. Через це людина добре бачить зблизька, але погано — вдалину. Для корекції використовують окуляри або контактні лінзи з розсіювальними (ввігнутими) лінзами, які допомагають сфокусувати зображення на сітківці.
• Гіперопія (далекозорість): У цьому випадку зображення близьких предметів фокусується за сітківкою. Людина може добре бачити віддалені об’єкти, але предмети зблизька здаються розмитими. Для виправлення цього недоліку застосовують окуляри або контактні лінзи зі збиральними (опуклими) лінзами.

5. Що таке лазерна корекція зору. Що саме роблять під час цієї процедури з рогівкою, щоб повернути чіткість зору без використання лінз?

Лазерна корекція зору — це хірургічна процедура, під час якої за допомогою спеціального ексимерного лазера змінюють форму рогівки — прозорої зовнішньої оболонки ока. При короткозорості лазер робить рогівку більш пласкою, а при далекозорості — більш опуклою. Завдяки зміні кривини рогівки світлові промені починають правильно фокусуватися на сітківці, і людина отримує можливість бачити чітко без окулярів чи контактних лінз.

Поділіться своїми думками

Навіщо райдужна оболонка містить меланін?

Райдужна оболонка містить пігмент меланін, який, по-перше, визначає колір очей: чим його більше, тим очі темніші. По-друге, що більш важливо, меланін робить райдужку непрозорою. Це необхідно для того, щоб світло не проникало в око крізь неї, а потрапляло всередину тільки через зіницю. Завдяки цьому райдужка, як діафрагма у фотоапараті, контролює кількість світла, що досягає сітківки, і захищає її від надмірного освітлення, допомагаючи зберегти чіткість зображення.

Знайдіть інформацію й виконайте завдання

Що таке адитивна колірна модель RGB?

Адитивна колірна модель RGB — це спосіб отримання різних кольорів шляхом змішування трьох основних, або базових, кольорів: червоного (Red), зеленого (Green) та синього (Blue). Вона називається адитивною (від англ. add — додавати), тому що кольори створюються шляхом додавання світла різних відтінків до початкового чорного кольору.

Як за її допомогою отримають різні кольори?

Різні кольори та відтінки отримують, змішуючи червоне, зелене та синє світло в різних пропорціях та з різною інтенсивністю. Наприклад, якщо змішати червоний і зелений, вийде жовтий колір, а якщо змішати всі три основні кольори з максимальною інтенсивністю, утвориться білий колір. Відсутність усіх трьох кольорів дає чорний.

Де та як її використовують у технологіях?

Модель RGB широко використовується в усіх пристроях, які відтворюють зображення за допомогою випромінювання світла. Це, наприклад, екрани комп’ютерів, телевізорів, смартфонів та проектори. Кожен піксель на такому екрані складається з трьох маленьких джерел світла (субпікселів) — червоного, зеленого та синього. Керуючи яскравістю кожного з них, можна змусити піксель світитися будь-яким кольором веселки.

Дослідження з виявлення сліпої плями на сітківці ока

Дослідження з виявлення сліпої плями на сітківці ока

При проведенні дослідження я виконав усі кроки: розташував підручник на вказаній відстані, заплющував по черзі праве та ліве око і фокусував зір на відповідних символах, повільно наближаючись до сторінки.

Результат мого дослідження

Коли я заплющив праве око і дивився на круг, хрестик зник на відстані приблизно 25 см. Потім, коли я заплющив ліве око і дивився на хрестик, круг зник на такій самій відстані — 25 см. Це означає, що відстань фокусування на сліпу пляму для обох моїх очей є однаковою.

Практичне значення знань про сліпу пляму

Знання про існування сліпої плями пояснює, чому ми можемо не бачити певні об’єкти, якщо їхнє зображення потрапляє на цю ділянку сітківки. У звичайному житті ми цього не помічаємо, бо наш мозок використовує інформацію від другого ока та “домальовує” картинку, щоб створити цілісне зображення. Це показує, наскільки складною є наша зорова система і як мозок компенсує її фізіологічні обмеження.

Завдання

Є прислів’я «Уночі всі коти сірі». Можете переконатися, що так воно і є. Як це явище можна пояснити з точки зору особливостей функціонування зорової системи людини?

Сітківка ока має два типи фоторецепторів: колбочки і палички. Колбочки відповідають за колірний денний зір і сприймають яскраве світло та кольори. Палички містять пігмент родопсин, який дає змогу сприймати світло в сутінках (коли світло малої інтенсивності). Палички, які працюють уночі, не розрізняють кольори. Тому вночі предмети здаються сірими.

У народі кажуть: «Не очі бачать, а людина; не вуха чують, а душа». Як ця українська народна мудрість пов’язана з будовою й функціями зорової та слухової сенсорних систем? Поясніть, чому ви так вважаєте.

Ця мудрість пов’язана з тим, що органи чуття (око, вухо) є лише периферичним відділом сенсорної системи. Сенсорна система (аналізатор) складається зі структур, які сприймають, кодують, проводять і аналізують подразники. Органи чуття, як-от очі та вуха, сприймають світлові чи звукові подразники, але остаточний аналіз інформації та формування відчуттів відбувається у центральному відділі — корі головного мозку. Тобто, зір формується у зоровій зоні в потиличній частці кори головного мозку, а слух — у слуховій корі скроневої частки. Таким чином, відчуття виникає в мозку, і тільки після аналізу інформації людина усвідомлює, що вона “бачить” чи “чує”.

Поміркуйте й обговоріть ситуацію

Чим корисні наочні та віртуальні моделі для учнівства та вчительства?

Наочні та віртуальні моделі дуже корисні, бо вони допомагають краще зрозуміти складні теми. Учням легше вчитися, коли вони можуть побачити або навіть потримати в руках те, про що розповідає вчитель, наприклад, модель Сонячної системи чи скелета людини. Віртуальні моделі дозволяють проводити експерименти, які в реальному житті були б неможливими або небезпечними. Для вчителів такі моделі є чудовим інструментом, щоб зробити уроки цікавішими та інтерактивними, а також полегшити пояснення матеріалу.

У чому вам допомогла розібратися ваша STEАMмодель?

Моя STEAM-модель, тобто експеримент із виявлення сліпої плями, допомогла мені на практиці зрозуміти, що в мене в оці справді є місце, яке не бачить. Це не просто теорія з підручника, а реальне явище. Завдяки цьому досліду я усвідомив, як мій мозок обробляє інформацію і “добудовує” картинку, щоб я бачив світ цілісним.

З якою метою лікарі чи лікарки використовують подібні моделі органів людини?

Лікарі використовують подібні моделі, щоб вивчати будову органів. Сучасні методи, як-от комп’ютерна томографія (КТ) та магнітно-резонансна томографія (МРТ), дають змогу отримувати об’ємні (3-мірні) зображення та повну картину стану внутрішніх органів, що використовується для діагностики.

Запитання і завдання

1. Уявіть себе ілюзіоністом чи ілюзіоністкою. Продемонструйте будь-який фокус, де використовуються знання про зорові «омани» нашого мозку.

Продемонструю ілюзію «метелика». Потрібно дивитися обома очима на чорний хрестик на блакитному метелику приблизно пів хвилини. Якщо потім перевести погляд на хрестик на сірому тлі, можна побачити кольорового метелика. Це зорова «омана» нашого мозку, що виникає через те, що один із трьох типів колбочок (з опсином S) втомлюється.

2. Запропонуйте креативну ідею рекламної кампанії нових окулярів. Спробуйте переконати аудиторію, що окуляри — це стильно, сучасно й краще за контактні лінзи та лазерну корекцію зору.

Рекламна кампанія “Твій погляд – твій стиль”.

Слоган: “Не ховай свою унікальність. Підкресли її!”

Ідея в тому, щоб показати окуляри не як медичний прилад, а як модний аксесуар, що доповнює образ. На постерах та у відеороликах будуть відомі, стильні люди (блогери, музиканти, дизайнери), які говорять: “Контактні лінзи – це невидимість, а я хочу, щоб мене бачили. Лазерна корекція – це назавжди, а я люблю змінюватися. Мої окуляри – це частина мого сьогоднішнього я”. Акцент на тому, що окуляри можна змінювати під настрій та одяг, на відміну від незворотної операції чи невидимих лінз.

3. Чому всім людям, а особливо в деяких професіях, украй необхідно враховувати обмеженість нашого поля зору через сліпу пляму?

Всім людям потрібно пам’ятати про сліпу пляму, бо через неї можна не помітити якийсь об’єкт збоку. Але для деяких професій це особливо критично. Наприклад, водіям, пілотам чи хірургам. Водій може не побачити пішохода, який починає переходити дорогу, пілот – інший літак, а хірург під час операції – важливий інструмент або зміну в тканинах. Тому їм важливо постійно рухати очима і головою, щоб об’єкти не потрапляли в “мертву зону” і не сталося біди.

4. Знайдіть інформацію й поясніть механізм роботи окулярів, які допомагають людям із колірною сліпотою побачити всі кольори.

Окуляри для людей з дальтонізмом працюють за допомогою спеціальних фільтрів у лінзах. Найчастіше дальтонізм проявляється у нездатності розрізняти червоний та зелений кольори, тому що світлові хвилі цих кольорів сильно перекриваються. Лінзи в таких окулярах блокують частину світла саме на межі між червоним і зеленим спектрами. Це допомагає мозку чіткіше “розділити” ці два кольори і людина починає їх розрізняти набагато краще.

5. У всесвітньо відомій серії книжок про Гаррі Поттера авторка Дж. Роулінг придумала плащ-невидимку. Чи можливо створити подібний плащ у реальному світі? Чи вдалося наразі вченим втілити цю «магію» в технологіях? Чим би були корисні такі плащі?

Створити такий самий чарівний плащ-невидимку, як у Гаррі Поттера, поки неможливо. Але вчені вже працюють над схожими технологіями. Вони розробляють спеціальні “метаматеріали”, які можуть змусити світло не відбиватися від об’єкта, а огинати його. Якщо накрити таким матеріалом предмет, світло пройде навколо нього, і нам буде здаватися, що там нічого немає. Поки що це працює тільки з дуже маленькими об’єктами і в лабораторних умовах. Такі “плащі” могли б бути корисними для військових, щоб робити техніку непомітною.

6. Знайдіть інформацію про зорові ілюзії. Розгляньте в класі кілька прикладів таких ілюзій. Поясніть, чому вони виникають.

Зорові ілюзії — це коли ми бачимо щось не так, як воно є насправді, тобто наш мозок обманюється. Це відбувається тому, що мозок намагається швидко обробити величезну кількість інформації від очей і іноді використовує “шаблони” або “припущення”, які в деяких випадках виявляються хибними.

• Приклад 1: Ілюзія Мюллера-Лаєра. Дві лінії однакової довжини, але одна зі стрілками на кінцях, спрямованими назовні, а інша — всередину. Нам здається, що лінія зі стрілками “назовні” довша. Мозок асоціює це з кутами кімнати: один кут ніби ближче, а інший — далі.
• Приклад 2: Ваза Рубіна. На картинці можна побачити або білу вазу на чорному тлі, або два чорні профілі людей, які дивляться один на одного. Мозок не може одночасно бачити і те, і інше, тому “переключається” між двома образами.

Ці ілюзії виникають через те, як наш мозок інтерпретує перспективу, колір, контраст та інші візуальні підказки.