головной мозг и зрение
Как мозг обрабатывает зрительную информацию
Человеческий мозг сначала воспринимает изображение, затем сравнивает его с неким «шаблоном», хранящимся в памяти, а после уже оценивает увиденное — принимает решение. На этом этапе и сосредоточили внимание петербургские учёные.
Специалисты Институт физиологии им. И. П. Павлова РАН и Военно-медицинской академии исследуют области головного мозга, анализирующие изображение. Они установили, что форму наблюдаемого объекта определяют несколько участков фронтальной коры головного мозга. Учёные применили новый метод — трактографию проводящих путей в головном мозге живого человека. Он позволяет установить, как происходит взаимодействие между различными областями фронтальной коры и какие области мозга посылают туда информацию после предварительной обработки. Работу учёных поддержал РФФИ.
Главным образом, специалистов интересовало, один или несколько центров принятия решений существуют в головном мозге человека.
Для ответа на этот вопрос исследователи создали аппаратно-программный комплекс, который позволяет проводить электрофизиологические и психофизические измерения, функциональную магнитно-резонансную томографию для пространственного картирования активированных областей мозга, а также анатомическую магнитно-резонансную томографию и математическое моделирование. Испытуемым показывали голографические изображения — решётки различной ориентации, которые надо было определить.
После сложного анализа многочисленных данных учёные предположили, что в первые 100 мс в затылочной коре происходит оценка первичных физических характеристик изображения, таких как яркость, контраст и ориентация. Примерно через 200 мс происходит восприятие более сложных характеристик стимула: целостного изображения и ориентации. Через фронтальные доли определяют, что им показывают, и, наконец, через решение принято окончательно.
Исследователи выяснили, какие участки фронтальной коры определяют структуру изображения. Частично эти зоны совпадают с теми, которые осуществляют выбор между разными объектами, но отличаются от зон, которые реагируют на эмоциональные стимулы. Очень важно, что различные задачи, возникающие при оценке изображения, решают разные участки коры и что фронтальная кора головного мозга содержит несколько областей, которые оценивают ориентацию элементов изображения.
NAME] => URL исходной статьи [
Ссылка на публикацию: STRF.ru
Код вставки на сайт
Как мозг обрабатывает зрительную информацию
Человеческий мозг сначала воспринимает изображение, затем сравнивает его с неким «шаблоном», хранящимся в памяти, а после уже оценивает увиденное — принимает решение. На этом этапе и сосредоточили внимание петербургские учёные.
Специалисты Институт физиологии им. И. П. Павлова РАН и Военно-медицинской академии исследуют области головного мозга, анализирующие изображение. Они установили, что форму наблюдаемого объекта определяют несколько участков фронтальной коры головного мозга. Учёные применили новый метод — трактографию проводящих путей в головном мозге живого человека. Он позволяет установить, как происходит взаимодействие между различными областями фронтальной коры и какие области мозга посылают туда информацию после предварительной обработки. Работу учёных поддержал РФФИ.
Главным образом, специалистов интересовало, один или несколько центров принятия решений существуют в головном мозге человека.
Для ответа на этот вопрос исследователи создали аппаратно-программный комплекс, который позволяет проводить электрофизиологические и психофизические измерения, функциональную магнитно-резонансную томографию для пространственного картирования активированных областей мозга, а также анатомическую магнитно-резонансную томографию и математическое моделирование. Испытуемым показывали голографические изображения — решётки различной ориентации, которые надо было определить.
После сложного анализа многочисленных данных учёные предположили, что в первые 100 мс в затылочной коре происходит оценка первичных физических характеристик изображения, таких как яркость, контраст и ориентация. Примерно через 200 мс происходит восприятие более сложных характеристик стимула: целостного изображения и ориентации. Через фронтальные доли определяют, что им показывают, и, наконец, через решение принято окончательно.
Исследователи выяснили, какие участки фронтальной коры определяют структуру изображения. Частично эти зоны совпадают с теми, которые осуществляют выбор между разными объектами, но отличаются от зон, которые реагируют на эмоциональные стимулы. Очень важно, что различные задачи, возникающие при оценке изображения, решают разные участки коры и что фронтальная кора головного мозга содержит несколько областей, которые оценивают ориентацию элементов изображения.
Зрение и мозг: скрытые взаимосвязи, о которых следует знать
Зрение и мозг всегда работают в неразрывном тандеме. Причём именно мозг ответственен за конечное формирование полноценной картинки, создание которой мы по незнанию приписываем глазам. Большинство офтальмологов, хотя и хорошо представляют механизм рождения изображений в нашем мозгу, тем не менее, обычно не связывают ухудшение зрения с проблемами мозга и нервной деятельности. И назначают стандартную терапию – капли, витамины, физиопроцедуры и упражнения исключительно для глаз вкупе с очками или линзами. Но есть и другой подход к восстановлению зрения – связанный с психической стороной зрительного процесса.
Каким образом видит наш мозг?
Да, ошибки здесь нет, видит – именно мозг! А глаз всего лишь его инструмент, который улавливает и преломляет лучи света, генерируя в сетчатке нервные сигналы. А затем нейронные отростки – ганглиозные аксоны – доставляют эти электрические импульсы в распоряжение мозга. В его затылочной доле расположены центры по переработке полученных данных – зрительная и ассоциативная кора.
О том, что видят не глаза, а мозг, говорят, например, следующие факты:
Каким именно образом мозг складывает целостную картину мира из отрывочных перевёрнутых «вверх ногами», пересекающихся (в связи с поступлением сигналов от двух разных глаз) картинок? Учёные бьются над этим вопросом так же, как над проблемой сознания и мышления. И лишь признают, что зрение и мозг неразрывны, что на 90 % зрение – процесс именно психический, связанный со всем багажом, хранимым нейронами мозга. Опыт тактильного, слухового, обонятельного и вкусового восприятия, несомненно, помогает мозгу увидеть мир во всей полноте.
Когда зрение и мозг в разладе: корковая слепота, или зрительная агнозия
Поражение центров, отвечающих за зрение в коре головного мозга, ведёт к центральной, или корковой, слепоте, именующейся также агнозией. В этом случае речь идёт о невозможности собрать в единое целое «пазлы» отдельно воспринимаемых глазами признаков предмета, из-за чего его узнавания не происходит. При этом на ощупь человек вполне способен опознать этот же предмет. Псевдоагнозии возникают при поражениях мозга, ведущих к атрофии психических функций – деменции.
Причинами зрительной агнозии могут быть:
Основной причиной развития зрительной агнозии является гипоксия – кислородное голодание клеток головного мозга, ведущее к органическим изменениям его структур. Профилактикой центральной слепоты будет снижение высокого давления и оздоровление сосудов головного мозга, а также приём онкопротекторов (предупреждающих онкологию средств).
Зрение и мозг: как первое зависит от второго?
Зрение и мозг находятся и в обратной взаимосвязи: не только глаза поставляют мозгу информацию, но и работа мозга влияет на здоровье глаз. Одним из основоположников концепции, что мозг может блокировать зрительные функции глаз, является Уильям Бейтс.
Бейтс утверждал, что такая блокировка происходит в связи с нежеланием человека что-либо видеть. Ухудшение зрения часто связано с нервным перенапряжением, затрудняющим чёткое видение в связи с нарушением рефракции. Поэтому очень важно умение расслабляться. Причём речь идёт о параллельном расслаблении всей нервной системы и глазных мышц.
Сегодня у психосоматической теории снижения зрения немало сторонников, полагающих, что проблемы с глазами могут быть вызваны следующими причинами:
Список можно продолжать, но, пожалуй, назовём важнейших врагов хорошего зрения с точки зрения психологии. Это хронический стресс и депрессия, без избавления от которых трудно рассчитывать на восстановление зрительных функций. Так что душевного равновесия вам, оптимизма и здоровья!
Как связаны различные заболевания организма с болезнью глаз? Интервью с офтальмологом
Автор: Мария Бобова/ фото: Антон Мотолько
Все знают, что глаза — это зеркало души. Но, кроме особенностей характера, глаза могут указать и на заболевания организма. Какое состояние глаз должно насторожить и побудить посетить врача — об этом и многом другом мы поговорили с врачом-офтальмологом, доктором медицинских наук, профессором Позняком Николаем Ивановичем.
— Выявление заболеваний по состоянию глаз — это отдельное направление в офтальмологии — иридодиагностика. То есть по изменениям на радужке диагностируют заболевания тех или иных органов или систем. Конечно, офтальмолог не может с точностью определить наличие «не глазного» заболевания, но он может порекомендовать пациенту сходить к нужному специалисту и обследоваться.
Глаз, как и мозг, как бы отделен от организма своей внутренней системой, так называемым гематоофтальмическим барьером. Это физиологический барьер между кровеносными сосудами и внутренней частью глаза, который не пускает многие вещества, в том числе медикаменты. Тем не менее, у организма одна общая сосудистая система, поэтому некоторые болезни могут отражаться на глазах.
При каких заболеваниях поражаются глаза?
— Например, при заболевании щитовидной железы могут быть чрезмерно выпуклые глаза. С одной стороны, это может оказаться индивидуальной особенностью строения глазницы и мышечного аппарата глаза. С другой, если у пациента действительно проблемы со щитовидкой, то происходят изменения в мышечном аппарате глаза, он увеличивается в размере, отекает. И мышцы как бы выталкивают глазное яблоко из орбиты. Поэтому возникает ощущение, что глаза выступают наружу.
Сахарный диабет вообще крайне неприятное заболевание, которое может привести к осложнениям, в том числе с глазами. При сахарном диабете отрицательные изменения затрагивают сосудистые оболочки глаза. В них нарушается циркуляция крови, идет новообразование сосудов сетчатки, чего не должно быть. Могут развиваться многочисленные аневризмы, кровоизлияния. Если человек с диабетом не начал вовремя заниматься своими глазами, то это может привести к резкому снижению остроты зрения. Потом, в лучшем случае, придется проходить долгое поэтапное комплексное лечение.
Гипертоническая болезнь приводит к изменениям сосудов сетчатки, происходят кровоизлияния сетчатки. Естественно, все это тоже сказывается на остроте зрения.
По мнению ведущих офтальмологов страны, зрение у детей может падать из-за частых заболеваний верхних дыхательных путей. Они приводят к развитию слабости аккомодационного аппарата глаза. Родителям надо стремиться закаливать ребенка: он должен проводить достаточно времени и на улице, и в спортзале. Отличный вариант — плаванье. Не надо пытаться сделать из ребенка вундеркинда и отдавать сразу и в музыкальную школу, и на английский, и в кружок по рисованию. Дети не должны целый день так напрягать зрение.
Когда нужно точно идти к офтальмологу
— Чаще всего определить какое-то заболевание по глазам самостоятельно очень сложно. Если у человека ничего не болит, состояние не ухудшается, то он не пойдет к доктору. Поэтому многие пациенты очень редко обследуются, и потом неожиданно врач обнаруживает у них какую-то проблему, которая незаметно и почти бессимптомно проявилась. Есть даже такое выражение: «первую половину жизни человек делает все, чтобы приобрести болезни, а вторую половину жизни пытается от них избавиться». Так что важно раз в полгода проходить обследование. Особенно после 30 лет.
Существуют сигналы, которые должны побудить вас незамедлительно пойти к врачу. Первый сигнал — когда у вас падает зрение, второй — когда глаза начинают болеть. Офтальмолог после осмотра, если у него возникнут подозрения на иные заболевания организма, порекомендует посетить других специалистов.
Нужно понимать, что глазам обязательно нужно давать отдых. Можно поискать компьютерные цветные спектральные движущиеся изображения для снятия усталости глаз, хороша классическая зарядка для глаз. Важно, чтобы помещение было максимально освещено. Также лучше не увлекаться большим количеством растений на подоконниках — в комнату должно проникать больше света.
Чтобы возникало меньше проблем как с глазами, так и с прочими системами организма, следует помнить о правильном образе жизни. Один из ключевых принципов — умеренность во всем. Не отказываться от витаминов, но и не принимать их в огромном количестве. Должно быть в меру солнечного света, поэтому гуляйте почаще. Не забывайте про физическую нагрузку, но не перебарщивайте, не стремитесь к олимпийским высотам, особенно если вам за 40. Не переедайте, питайтесь умеренно, (к слову, для здоровья полезно употребление черного шоколада). И многие ученые отмечают Веру. В этом есть смысл, ничуть не лишней будет вера в собственный успех!
Зрение как оно есть
Рассказываем, как мозг помогает нам видеть окружающий мир
В самом простом смысле зрение — это в первую очередь два глаза, которые получают и обрабатывают информацию об окружающем нас мире. На самом деле человеческое зрение, разумеется, устроено гораздо сложнее, и информация от органов чувств (то есть глаз) проходит несколько этапов обработки: как самим глазом, так и далее — мозгом. Вместе с офтальмологической клиникой 3Z рассказываем, как зрительная система человека формирует изображение действительности, и объясняем, почему мы не видим мир перевернутым, маленьким, трясущимся и разделенным на две части.
Из школьного курса физики вы можете помнить про линзы — приборы из прозрачного материала с преломляющей поверхностью, способные, в зависимости от своей формы, собирать или рассеивать попадающий на них свет. Именно линзам мы обязаны тому, что в мире существуют фотоаппараты, видеокамеры, телескопы, бинокли и, конечно, контактные линзы и очки, которые носят люди. Человеческий глаз — это точно такая же линза, а точнее — сложная оптическая система, состоящая из нескольких биологических линз.
Проекция объекта через двояковыпуклую линзу
Первая из них — роговица, внешняя оболочка глаза, наиболее выпуклая его часть. Роговица — это вогнуто-выпуклая линза, которая принимает лучи, исходящие из каждой точки предмета, и передает их дальше через переднюю камеру, заполненную влагой, и зрачок к хрусталику. Хрусталик, в свою очередь, представляет собой двояковыпуклую линзу, по форме напоминающую миндаль или сплющенную сферу.
Двояковыпуклая линза — собирающая: лучи, проходящие через ее поверхность, собираются за ней в одну точку, после чего формируется копия наблюдаемого предмета. Интересный момент состоит в том, что изображение объекта, сформированное на заднем фокусе такой линзы, — действительное (то есть соответствует тому самому наблюдаемому предмету), перевернутое и уменьшенное. Изображение, которое формируется за хрусталиком, поэтому, точно такое же.
То, что изображение уменьшенное, позволяет глазу видеть объекты, по величине в несколько десятков, сотен и тысяч раз превосходящие его по размеру. Другими словами, хрусталик компактно складывает изображение и в таком же виде отдает его сетчатке, выстилающей бо́льшую часть внутренней поверхности глаза — места заднего фокуса хрусталика. Вместе роговица и хрусталик, таким образом, — это компонент зрительной системы, который собирает рассеянные лучи, исходящие от объекта, в одну точку и формирует их проекцию на сетчатке. Строго говоря, никакой «картинки» на сетчатке на самом деле нет: это всего лишь следы фотонов, которые затем преобразуются рецепторами и нейронами сетчатки в электрический сигнал.
Внутреннее строение глаза
Этот электрический сигнал затем проходит в головной мозг, где обрабатывается отделами зрительной коры. Все вместе эти отделы отвечают за то, чтобы преобразовать сигналы о расположении фотонов — единственную информацию, которую получает сам глаз — в имеющие смысл образы. При этом мозг — система взаимосвязанная, и за то, как мы воспринимаем то, что происходит в действительности, отвечают не только наши глаза и зрительная система, но и другие органы чувств, способные получать информацию. Мы не видим мир перевернутым благодаря тому, что у нашего вестибулярного аппарата есть информация о том, что мы стоим ровно, двумя ногами на земле, и дерево, растущее из земли, соответственно, перевернутым быть не должно.
Подтверждение этому — эксперимент, который поставил на самом себе американский психолог Джордж Стрэттон (George Stratton) в 1896 году: ученый изобрел специальное устройство — инвертоскоп, чьи линзы также могут переворачивать изображение, на которое смотрит тот, кто их носит. В своем устройстве Стрэттон проходил неделю и при этом не сошел с ума от необходимости передвигаться в перевернутом пространстве. Его зрительная система быстро адаптировалась под измененные обстоятельства, и уже через пару дней ученый видел мир таким, каким привык видеть его с детства.
Другими словами, в мозге нет специального отдела, который переворачивает изображение, поступившее на сетчатку: за это отвечает вся зрительная система головного мозга, которая, с учетом информации от других органов чувств, позволяет нам точно определить ориентацию объектов в пространстве.
Что касается самой сетчатки, то для того, чтобы понять, как работает зрение, нужно также подробнее рассмотреть ее функционирование и строение. Сетчатка представляет собой тонкую многослойную структуру, в которой находятся нейроны, принимающие и обрабатывающие световые сигналы от оптической системы глаза и отправляющие их друг другу и в мозг для дальнейшей обработки. Всего в сетчатке выделяют три слоя нейронов и еще два слоя синапсов, получающих и передающих сигналы от этих нейронов.
Первые и главные нейроны, участвующие в обработке светового стимула, — это фоторецепторы (светочувствительные сенсорные нейроны). Два основных вида фоторецепторов в сетчатке — это палочки и колбочки, получившие свои название за палочко- и колбочкообразную форму, соответственно. Палочки и колбочки заполнены светочувствительными пигментами — родопсином и йодопсином соответственно. Родопсин в разы чувствительнее к свету, чем йодопсин, но только к свету с одной длиной волны (около 500 нанометров в видимой области) — именно поэтому палочки, содержащие родопсин, отвечают за зрение человека в темноте: они улавливают даже мельчайшие лучи, помогая нам различать очертания предметов, при этом не позволяя точно определить их цвет. А вот за цветовосприятие уже как раз отвечают «дневные» фоторецепторы — колбочки.
Светочувствительный йодопсин, входящий в состав колбочек, бывает трех видов в зависимости от того, к свету с какой длиной волны он чувствителен. В нормальном состоянии колбочки человеческого глаза реагируют на свет с длинной, средней и короткой волной, что примерно соответствует красно-желтому, желто-зеленому и сине-фиолетовому цветам (а если проще — красному, зеленому и синему). Колбочек, которые содержат тот или иной вид йодопсина, в сетчатке разное количество, и их баланс как раз и помогает различать все краски окружающего мира. В случае, когда колбочек с тем или иным видом йодопсина, недостаточно или просто нет, говорят о наличии дальтонизма — особенности зрения, при котором недоступно распознавание всех или некоторых цветов. Вид дальтонизма напрямую зависит от того, какие именно колбочки «не работают», но самым распространенным у человека считается дейтеранопия — при ней отсутствуют колбочки, чей йодопсин чувствителен к свету со средней длиной волны (то есть плохо воспринимают зеленый цвет или не воспринимают его вообще).
Красное яблоко при нормальном зрении и яблоко при дейтеранопии
Глава 5. Нарушения зрения и движений глазных яблок
Потеря зрения
Может возникнуть в результате поражения зрительного пути, проходящего от сетчатки до задних отделов полушарий головного мозга. Из-за высокой чувствительности зрительной системы появление даже такого незначительного симптома, как «пелена перед глазами», может указывать на наличие состояния, угрожающего зрению и жизни больного, поэтому требуется самое серьезное отношение врача к жалобам больного.
Подход к больному
Оценка полей зрения позволяет отличить поражение переднего отдела зрительного анализатора (оптические среды глаза, сетчатка, зрительный нерв до хиазмы) от заднего (оптический тракт, латеральное коленчатое тело, radiatio optica и представительство зрения в коре затылочной доли). Поражение переднего отдела зрительного анализатора может вести к моно- или бинокулярным нарушениям; поражение задних отделов зрительного анализатора ведет к сходным изменениям полей зрения обоих глаз. На рис. 11-1 показаны наиболее часто встречающиеся выпадения полей зрения, изображение дифференцированно в зависимости от поражения того или иного участка зрительного пути.
В табл. 11-1 представлены типичные причины нетравматического нарушения зрения. Дифференциальный диагноз, основанный на анамнезе и результатах обследования, должен быть сведен к единичной категории (например, острое монокулярное нарушение зрения). Новая информация, почерпнутая из анамнеза и обследования, может еще больше сузить диагноз, но для этого требуется дополнительное обследование.
Хиазма
Битемпоральная (сдавление хиазмы опухолью) гемианопсия
Рис. 11-1. Выпадение зрительных полей, вызванное поражением переднего, хиаз-малъного или заднего участков зрительного пути.
Таблица 11-1 Наиболее частые причины нарушения зрения
Монокулярные
Передний зрительный путь: ишемия или сосудистая окклюзия (передняя ишемическая невропатия зрительного нерва), височный артериит, окклюзия центральных артерий или вен сетчатки; иммунологическая причина (неврит зрительного нерва, папиллит); отслойка сетчатки.
Бинокулярные
Передний зрительный путь (реже): двусторонняя передняя ишемическая невропатия зрительного нерва.
Задний зрительный путь: инфаркт или кровоизлияние в вещество головного мозга; кровоизлияние в гипофиз.
ПОДОСТРЫЕ ИЛИ ХРОНИЧЕСКИЕ
Монокулярные
Передний зрительный путь: сдавление опухолью (глиома оболочки зрительного нерва или менингиома); преимущественно одностороннее проявление бинокулярного нарушения зрения.
Передний зрительный путь (NB могут быть асимметричными и поэтому кажутся монокулярными): помутнение роговицы, хрусталика (катаракта) или стекловидного тела; дегенерация сетчатки; вазопатия сетчатки (гипертензионная, диабетическая); дефицит факторов питания (дефицит витамина В12), отравления (метанол, этамбутол, хинин); инфекционные поражения сетчатки (токсоплазмоз); врожденная невропатия зрительного нерва (болезнь Лебера); повышенное внутриглазное или внутричерепное давление (глаукома, отек диска, псевдоопухоль головного мозга).
Задний зрительный путь: первичная или метастатическая опухоль головного мозга или другой объемный процесс (абсцесс); иммунологические факторы (рассеянный склероз); инфекции (прогрессирующая многоочаговая лейкоэнцефалопатия), параселляр-ная опухоль (аденома гипофиза, краниофарингиома).
Дополнительное обследование: щелевая лампа (поражение глаза); периметрия (оценка изменений полей зрения); измерение внутриглазного давления (глаукома); МРТ головы (инфаркт или кровоизлияние в головной мозг, опухоль, демиелини-Зация, компрессионные повреждения тканей орбиты, зрительного нерва, хиазмы) электроретинография (дегенерация сетчатки); флюоресцентная ангиография (поражение сосудов сетчатки); люмбальная пункция (рассеянный склероз, псевдоопухоль мозга); зрительные, слуховые и соматосенсорные потенциалы (рассеянный склероз) СОЭ (височный артериит).
Нарушения движений глазных яблок
Диплопия
Наиболее частый симптом нарушения движений глаз. Причиной может быть поражение глазодвигательных нервов (III, IV, VI), нервно-мышечного синапса, наружных мышц глаза.
Дисфункция глазодвигательных нервов. При изолированном поражении глазодвигательных нервов выявляются следующие признаки:
Наиболее частые причины изолированного поражения глазодвигательных нервов: диабетическая и идиопатическая вазопатии, вместе дающие около 1/2 всех случаев. Другие частые причины: аневризма (особенно III нерв), опухоль (особенно IV нерв), травма (особенно VI нерв). Более редкие причины: синусит, сифилис, herpes zoster, повышенное внутричерепное давление (IV пара), ДБСТ или васкулит, менингит, саркоидоз.
Для изолированного поражения III нерва наиболее важно провести различие между инфарктом в результате вазопатии, нарушающей иннервацию зрачка, и сдав-лением задних соединительных артерий аневризмой, что почти всегда снижает зрачковый рефлекс. МРТ, МР-ангиография или церебральная ангиография могут потребоваться для дифференциации этих двух болезней.
Глазные миопатии. Диплопия в результате поражения глазодвигательных мышц может быть следствием воспалительного процесса (орбитальный миозит), инфильтрации (тиреоидная офтальмопатия), смещения тканей (травма орбиты). Диагноз подтверждают пробой с давлением на глазные яблоки, при которой оценивают механическое сопротивление анестезированного глазного яблока. Другие расстройства движений глазного яблока включают: Нистагм: ритмичные движения глаз; сам по себе нистагм не относится к патологическим симптомам, но может появиться при расстройстве взаимоотношений центральных и периферических вестибулярных функций.