فصل ۴۹ فیزیولوژی پزشکی گایتون؛ چشم: اپتیک بینایی؛ اصول فیزیکی اپتیک

قبل از اینکه بتوان سیستم نوری چشم را درک کرد، دانشجو باید ابتدا با اصول اولیه اپتیک از جمله فیزیک شکست نور، تمرکز، عمق تمرکز و غیره به طور کامل آشنا شود. بررسی مختصری از این اصول فیزیکی ارائه شده است. سپس اپتیک چشم مورد بحث قرار می‌گیرد.

انکسار نور

ضریب شکست یک ماده شفاف

پرتوهای نور با سرعتی در حدود ۳۰۰۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه در هوا حرکت می‌کنند، اما از طریق جامدات و مایعات شفاف بسیار کندتر حرکت می‌کنند. ضریب شکست یک ماده شفاف نسبت سرعت نور در هوا به سرعت موجود در ماده است. ضریب شکست خود هوا ۱.۰۰ است. بنابراین، اگر نور از یک نوع شیشه خاص با سرعت ۲۰۰۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه عبور کند، ضریب شکست این شیشه ۳۰۰۰۰۰ تقسیم بر ۲۰۰۰۰۰ یا ۱.۵۰ است.

انکسار پرتوهای نور در یک رابط بین دو محیط با ضریب شکست متفاوت

هنگامی‌که پرتوهای نوری که در یک پرتو به جلو حرکت می‌کنند (همانطور که در شکل ۱-۴۹ الف نشان داده شده است) به سطح مشترکی که عمود بر پرتو است برخورد می‌کند، پرتوها بدون انحراف از مسیر خود وارد محیط دوم می‌شوند. تنها اثری که روی می‌دهد کاهش سرعت انتقال و طول موج کوتاه تر است، همانطور که در شکل با فاصله‌های کوتاه تر بین جبهه موج نشان داده شده است.

شکل ۱-۴۹ پرتوهای نور وارد یک سطح شیشه ای عمود بر پرتوهای نور (A) و یک سطح شیشه ای زاویه دار به پرتوهای نور (B) می‌شوند. این شکل نشان می‌دهد که فاصله بین امواج پس از ورود به شیشه به حدود دو سوم آن در هوا کاهش می‌یابد. همچنین نشان می‌دهد که پرتوهای نوری که به سطح شیشه ای زاویه دار برخورد می‌کنند خمیده می‌شوند.

اگر پرتوهای نور از یک رابط زاویه دار عبور کنند که در شکل ۱-۴۹ B نشان داده شده است، اگر ضریب شکست دو محیط با یکدیگر متفاوت باشد، پرتوها خم می‌شوند. در این شکل خاص، پرتوهای نور در حال خروج از هوا هستند که دارای ضریب شکست ۱.۰۰ است و وارد یک بلوک شیشه ای با ضریب شکست ۱.۵۰ می‌شوند. هنگامی‌که پرتو برای اولین بار به رابط زاویه دار برخورد می‌کند، لبه پایینی پرتو جلوتر از لبه بالایی وارد شیشه می‌شود. جبهه موج در قسمت بالایی پرتو با سرعت ۳۰۰۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه به حرکت خود ادامه می‌دهد، در حالی که آن چیزی که وارد شیشه می‌شود با سرعت ۲۰۰۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه حرکت می‌کند. این امر باعث می‌شود که قسمت بالایی جبهه موج جلوتر از قسمت پایین حرکت کند به طوری که جبهه موج دیگر عمودی نباشد بلکه به سمت راست زاویه دار باشد. زیرا جهتی که نور در آن حرکت می‌کند همیشه بر صفحه جبهه موج عمود است، جهت حرکت پرتو نور به سمت پایین خم می‌شود.

این خمش پرتوهای نور در سطح مشترک زاویه دار به نام شکست شناخته می‌شود. به ویژه توجه داشته باشید که درجه شکست به عنوان تابعی از (۱) نسبت دو ضریب شکست دو محیط شفاف و (۲) درجه زاویه بین سطح مشترک و جبهه موج ورودی افزایش می‌یابد.

کاربرد اصول انکساری در لنزها

لنز محدب پرتوهای نور را متمرکز می‌کند

شکل ۲-۴۹ پرتوهای نور موازی را نشان می‌دهد که وارد یک عدسی محدب می‌شوند. پرتوهای نوری که از مرکز عدسی می‌گذرد دقیقاً عمود بر سطح عدسی به عدسی برخورد می‌کند و بنابراین بدون شکست از عدسی عبور می‌کند. با این حال، به سمت هر یک از لبه‌های لنز، پرتوهای نور به یک رابط زاویه‌دارتر برخورد می‌کنند. پرتوهای بیرونی بیشتر و بیشتر به سمت مرکز خم می‌شوند که به آن همگرایی پرتوها می‌گویند. نیمی‌از خمش زمانی رخ می‌دهد که پرتوها وارد عدسی می‌شوند و نیمی‌از زمانی که از طرف مقابل خارج می‌شوند. اگر عدسی دقیقاً دارای انحنای مناسب باشد، پرتوهای نور موازی که از هر قسمت از عدسی عبور می‌کنند دقیقاً به اندازه ای خم می‌شوند که تمام پرتوها از یک نقطه عبور کنند که به آن نقطه کانونی می‌گویند.

شکل ۲-۴۹ خمش پرتوهای نور در هر سطح یک عدسی کروی محدب، نشان می‌دهد که پرتوهای نور موازی به یک نقطه کانونی متمرکز شده اند.

عدسی مقعر پرتوهای نور را واگرا می‌کند

شکل ۳-۴۹ اثر یک عدسی مقعر را بر پرتوهای نور موازی نشان می‌دهد. پرتوهایی که به مرکز عدسی وارد می‌شوند به رابطی عمود بر پرتو برخورد می‌کنند و بنابراین شکست نمی‌خورند. پرتوهای لبه عدسی جلوتر از پرتوهای مرکز وارد عدسی می‌شوند. این بر خلاف اثر در عدسی محدب است و باعث می‌شود پرتوهای نور محیطی از پرتوهای نوری که از مرکز عدسی عبور می‌کنند جدا شوند. بنابراین، عدسی مقعر پرتوهای نور را واگرا می‌کند، اما عدسی محدب پرتوهای نور را همگرا می‌کند.

شکل ۳-۴۹ خمش پرتوهای نور در هر سطح یک عدسی کروی مقعر، نشان می‌دهد که پرتوهای نور موازی واگرا هستند.

عدسی استوانه ای پرتوهای نور را فقط در یک صفحه خم می‌کند – مقایسه با عدسی‌های کروی

شکل ۴-۴۹ هم یک عدسی کروی محدب و هم یک عدسی استوانه ای محدب را نشان می‌دهد. توجه داشته باشید که عدسی استوانه ای، پرتوهای نور را از دو طرف لنز خم می‌کند، اما نه از بالا یا پایین. یعنی خمش در یک صفحه اتفاق می‌افتد اما در دیگری نه. بنابراین، پرتوهای نور موازی به یک خط کانونی خم می‌شوند. برعکس، پرتوهای نوری که از عدسی کروی عبور می‌کنند در تمام لبه‌های عدسی (در هر دو صفحه) به سمت پرتو مرکزی شکسته می‌شوند و همه پرتوها به یک نقطه کانونی می‌رسند.

شکل ۴-۴۹ A، تمرکز نقطه ای پرتوهای نور موازی توسط یک عدسی محدب کروی. B، تمرکز خط پرتوهای نور موازی توسط یک عدسی محدب استوانه‌ای.

عدسی استوانه ای با یک لوله آزمایش پر از آب به خوبی نشان داده می‌شود. اگر لوله آزمایش در یک پرتو نور خورشید قرار گیرد و یک تکه کاغذ به تدریج به طرف مقابل لوله نزدیکتر شود، فاصله مشخصی پیدا می‌شود که در آن پرتوهای نور به یک خط کانونی می‌رسند. لنز کروی با یک ذره بین معمولی نشان داده می‌شود. اگر چنین عدسی در یک پرتو نور خورشید قرار گیرد و یک تکه کاغذ به تدریج به عدسی نزدیک شود، پرتوهای نور به یک نقطه کانونی مشترک در فاصله مناسب برخورد خواهند کرد.

عدسی‌های استوانه‌ای مقعر، پرتوهای نور را تنها در یک صفحه واگرا می‌کنند، به همان صورتی که عدسی‌های استوانه‌ای محدب، پرتوهای نور را در یک صفحه همگرا می‌کنند.

ترکیب دو عدسی استوانه ای در زوایای قائم برابر با یک عدسی کروی است.

شکل ۵-۴۹ B دو عدسی استوانه ای محدب را در زاویه قائمه با یکدیگر نشان می‌دهد. عدسی استوانه ای عمودی پرتوهای نوری را که از دو طرف عدسی می‌گذرد همگرا می‌کند و عدسی افقی پرتوهای بالا و پایین را همگرا می‌کند. بنابراین، تمام پرتوهای نور به یک کانون تک نقطه می‌رسند. به عبارت دیگر، دو عدسی استوانه‌ای که در زاویه قائم به یکدیگر متقاطع شده‌اند، عملکردی مشابه یک عدسی کروی با قدرت انکسار یکسان دارند.

شکل ۵-۴۹ الف، تمرکز نور از منبع نقطه ای به کانون خطی توسط یک عدسی استوانه ای. ب، دو عدسی محدب استوانه‌ای در زوایای قائم به یکدیگر، که نشان می‌دهد یک عدسی پرتوهای نور را در یک صفحه و عدسی دیگر پرتوهای نور را در صفحه با زاویه قائمه همگرا می‌کند. ترکیب دو عدسی همان فوکوس نقطه ای را می‌دهد که با یک عدسی محدب کروی به دست می‌آید.

فاصله کانونی یک لنز

فاصله عدسی محدب که در آن پرتوهای موازی به یک نقطه کانونی مشترک همگرا می‌شوند، فاصله کانونی عدسی نامیده می‌شود. نمودار بالای شکل ۶-۴۹ این تمرکز پرتوهای نور موازی را نشان می‌دهد.

شکل ۶-۴۹ دو عدسی بالای این شکل فاصله کانونی یکسانی دارند، اما پرتوهای نوری که به لنز بالایی وارد می‌شوند موازی هستند، در حالی که آنهایی که وارد لنز میانی می‌شوند واگرا هستند. اثر پرتوهای موازی در مقابل پرتوهای واگرا بر روی فاصله کانونی نشان داده شده است. لنز پایینی قدرت انکساری بسیار بیشتری نسبت به دو عدسی دیگر دارد (یعنی فاصله کانونی بسیار کوتاه‌تری دارد)، که نشان می‌دهد هر چه لنز قوی‌تر باشد، فوکوس نقطه‌ای به عدسی نزدیک‌تر است.

در نمودار میانی، پرتوهای نوری که وارد عدسی محدب می‌شوند، موازی نیستند، بلکه واگرا هستند، زیرا منشأ نور یک منبع نقطه‌ای است که از خود عدسی دور نیست. از آنجایی که این پرتوها از منبع نقطه‌ای به سمت خارج منحرف می‌شوند، از نمودار می‌توان دریافت که در همان فاصله دور از عدسی مانند پرتوهای موازی تمرکز نمی‌کنند. به عبارت دیگر، وقتی پرتوهای نوری که از قبل در حال واگرایی هستند وارد یک عدسی محدب می‌شوند، فاصله کانونی در طرف دیگر لنز از لنز دورتر از فاصله کانونی عدسی برای پرتوهای موازی است.

نمودار پایین شکل ۶-۴۹ پرتوهای نوری را نشان می‌دهد که به سمت یک عدسی محدب منحرف می‌شوند که انحنای بسیار بیشتری نسبت به دو عدسی دیگر در شکل دارد. در این نمودار، فاصله از عدسی که پرتوهای نور در آن متمرکز می‌شوند، دقیقاً مشابه فاصله عدسی در نمودار اول است که در آن عدسی محدب کمتری دارد اما پرتوهای ورودی به آن موازی هستند. این نشان می‌دهد که هم پرتوهای موازی و هم پرتوهای واگرا می‌توانند در یک فاصله از یک عدسی متمرکز شوند، مشروط بر اینکه عدسی تحدب خود را تغییر دهد.

رابطه فاصله کانونی عدسی، فاصله منبع نقطه ای نور و فاصله کانونی با فرمول زیر بیان می‌شود:

که در آن f فاصله کانونی عدسی برای پرتوهای موازی است، a فاصله نقطه منبع نور از عدسی، و b فاصله کانونی در طرف دیگر عدسی است.

تشکیل تصویر توسط عدسی محدب

شکل ۷-۴۹ A یک عدسی محدب با دو منبع نور نقطه ای در سمت چپ را نشان می‌دهد. از آنجایی که پرتوهای نور از مرکز یک عدسی محدب عبور می‌کنند بدون اینکه در هر دو جهت منکس شوند، پرتوهای نور از هر منبع نور نقطه ای به نقطه ای در طرف مقابل عدسی می‌آیند که مستقیماً در راستای منبع نقطه ای قرار می‌گیرند. مرکز لنز

شکل ۷-۴۹ الف، دو منبع نور نقطه ای متمرکز در دو نقطه مجزا در طرف مقابل عدسی. ب، تشکیل تصویر توسط یک عدسی کروی محدب.

هر جسمی‌که در مقابل عدسی قرار می‌گیرد، در واقع موزاییکی از منابع نقطه ای نور است. برخی از این نقاط بسیار روشن، برخی بسیار ضعیف هستند و رنگ آنها متفاوت است. هر منبع نور نقطه‌ای روی جسم به نقطه‌ای جداگانه در سمت مقابل عدسی در راستای مرکز عدسی می‌رسد. اگر یک صفحه کاغذ سفید در فاصله فوکوس از لنز قرار داده شود، می‌توان تصویری از جسم را مشاهده کرد، همانطور که در شکل ۷-۴۹ B نشان داده شده است. با این حال، این تصویر نسبت به جسم اصلی وارونه است و دو طرف جانبی تصویر برعکس است. این روشی است که توسط آن لنز دوربین تصاویر را روی فیلم متمرکز می‌کند.

اندازه گیری قدرت انکسار لنز – “دیوپتر”

هر چه عدسی پرتوهای نور را بیشتر خم کند، «قدرت انکسار» آن بیشتر است. این قدرت انکساری بر حسب دیوپتر اندازه گیری می‌شود. قدرت شکست در دیوپترهای یک عدسی محدب برابر با ۱ متر تقسیم بر فاصله کانونی آن است. بنابراین، یک عدسی کروی که پرتوهای نور موازی را به نقطه کانونی ۱ متر فراتر از عدسی همگرا می‌کند، دارای قدرت شکست ۱ + دیوپتر است، همانطور که در شکل ۸-۴۹ نشان داده شده است. اگر عدسی قادر به خم کردن پرتوهای نور موازی دو برابر عدسی با توان +۱ دیوپتر باشد، گفته می‌شود که قدرت آن ۲ + دیوپتر است و پرتوهای نور به نقطه کانونی ۰.۵ متر فراتر از عدسی می‌رسند.. عدسی که قادر به همگرایی پرتوهای نور موازی به نقطه کانونی تنها ۱۰ سانتی متر (۰.۱۰ متر) فراتر از عدسی است، دارای قدرت شکست ۱۰+ دیوپتر است.

شکل ۸-۴۹ اثر قدرت لنز بر فاصله کانونی.

قدرت انکسار عدسی‌های مقعر را نمی‌توان بر حسب فاصله کانونی فراتر از عدسی بیان کرد زیرا پرتوهای نور به جای تمرکز روی یک نقطه، واگرا می‌شوند. با این حال، اگر یک عدسی مقعر پرتوهای نور را با همان سرعتی که یک عدسی محدب ۱ دیوپتری همگرا می‌کند، واگرا کند، گفته می‌شود که عدسی مقعر دارای قدرت دیوپتری ۱- است. به همین ترتیب، اگر عدسی مقعر پرتوهای نور را به همان اندازه که یک عدسی +۱۰ دیوپتر همگرا کند، پرتوهای نور را واگرا کند، گفته می‌شود که این عدسی دارای قدرت ۱۰- دیوپتر است.

عدسی‌های مقعر قدرت انکساری عدسی‌های محدب را خنثی می‌کنند. بنابراین، قرار دادن یک عدسی مقعر ۱ دیوپتری بلافاصله در مقابل یک عدسی محدب ۱ دیوپتری منجر به یک سیستم عدسی با قدرت انکسار صفر می‌شود.

نقاط قوت عدسی‌های استوانه ای مانند نقاط قوت عدسی‌های کروی محاسبه می‌شود، با این تفاوت که محور عدسی استوانه ای باید علاوه بر استحکام آن ذکر شود. اگر یک عدسی استوانه‌ای، پرتوهای نور موازی را به فوکوس خطی ۱ متر فراتر از عدسی متمرکز کند، قدرت آن ۱+ دیوپتر است. برعکس، اگر یک عدسی استوانه‌ای از نوع مقعر، پرتوهای نور را به همان اندازه که یک عدسی استوانه‌ای +۱ دیوپتر همگرا کند، پرتوهای نور را واگرا کند، قدرت آن ۱- دیوپتر است. اگر خط متمرکز افقی باشد، محور آن ۰ درجه است. اگر عمودی باشد، محور آن ۹۰ درجه است.

اپتیک چشم

چشم به عنوان دوربین

چشمی‌که در شکل ۹-۴۹ نشان داده شده است، از نظر اپتیکی معادل دوربین عکاسی معمولی است. دارای یک سیستم عدسی، یک سیستم دیافراگم متغیر (مردمک) و یک شبکیه که مطابق با فیلم است. سیستم عدسی چشم از چهار رابط انکساری تشکیل شده است: (۱) رابط بین هوا و سطح قدامی‌قرنیه، (۲) رابط بین سطح خلفی قرنیه و زلالیه، (۳) رابط. بین زلالیه و سطح قدامی‌عدسی چشم، و (۴) رابط بین سطح خلفی عدسی و زجاجیه. شاخص داخلی هوا ۱ است. قرنیه، ۱.۳۸; زلالیه، ۱.۳۳; لنز کریستالی (به طور متوسط)، ۱.۴۰; و زجاجیه، ۱.۳۴.

شکل ۹-۴۹ چشم به عنوان دوربین. اعداد ضریب شکست هستند.

در نظر گرفتن تمام سطوح انکساری چشم به عنوان یک عدسی منفرد – چشم “کاهش یافته”

اگر تمام سطوح انکسار چشم به صورت جبری با هم جمع شوند و سپس به عنوان یک عدسی در نظر گرفته شوند، اپتیک چشم عادی ممکن است ساده شده و به صورت شماتیک به عنوان یک “چشم کاهش یافته” نمایش داده شود. این در محاسبات ساده مفید است. در چشم کاهش یافته، یک سطح انکساری منفرد در نظر گرفته می‌شود که نقطه مرکزی آن ۱۷ میلی متر جلوتر از شبکیه قرار دارد و قدرت انکساری کل آن ۵۹ دیوپتر زمانی که لنز برای دید از راه دور قرار می‌گیرد.

حدود دو سوم از ۵۹ دیوپتر قدرت انکساری چشم توسط سطح قدامی‌قرنیه (نه توسط عدسی چشم) تامین می‌شود. دلیل اصلی این امر این است که ضریب شکست قرنیه به طور قابل توجهی با ضریب شکست هوا متفاوت است، در حالی که ضریب شکست عدسی چشم تفاوت زیادی با شاخص‌های زلالیه و زجاجیه ندارد.

قدرت انکسار کل عدسی داخلی چشم، همانطور که معمولاً در چشم قرار دارد که از هر طرف با مایع احاطه شده است، تنها ۲۰ دیوپتر است، یعنی حدود یک سوم قدرت انکساری کل چشم. اما اهمیت عدسی داخلی در این است که در پاسخ به سیگنال‌های عصبی از مغز، انحنای آن را می‌توان به طور قابل توجهی افزایش داد تا “انطباق” ایجاد کند، که بعداً در فصل مورد بحث قرار می‌گیرد.

تشکیل تصویر روی شبکیه چشم

همانطور که یک لنز شیشه ای می‌تواند تصویر را روی یک صفحه کاغذ متمرکز کند، سیستم عدسی چشم نیز می‌تواند تصویر را روی شبکیه متمرکز کند. تصویر نسبت به جسم معکوس و معکوس می‌شود. با این حال، ذهن اشیاء را در وضعیت عمودی، علیرغم جهت گیری وارونه روی شبکیه، درک می‌کند، زیرا مغز آموزش دیده است که یک تصویر وارونه را طبیعی در نظر بگیرد.

مکانیسم “اسکان”

در کودکان، قدرت انکسار عدسی چشم را می‌توان به طور داوطلبانه از ۲۰ دیوپتر به حدود ۳۴ دیوپتر افزایش داد. این در یک “محل” از ۱۴ دیوپتر. برای انجام این کار، شکل عدسی از یک عدسی محدب متوسط ​​به یک عدسی بسیار محدب تغییر می‌کند. مکانیسم به شرح زیر است.

در یک فرد جوان، عدسی از یک کپسول الاستیک قوی پر از مایع چسبناک، پروتئینی، اما شفاف تشکیل شده است. هنگامی‌که لنز در حالت آرام و بدون کشش روی کپسول خود قرار دارد، شکل تقریباً کروی به خود می‌گیرد که عمدتاً به دلیل پس‌کشیدن الاستیک کپسول لنز است. با این حال، همانطور که در شکل ۱-۴۹۰ نشان داده شده است، حدود ۷۰ رباط آویزان به صورت شعاعی در اطراف عدسی قرار می‌گیرند و لبه‌های عدسی را به سمت دایره بیرونی کره چشم می‌کشند. این رباط‌ها به طور مداوم توسط اتصالات خود در مرز قدامی‌مشیمیه و شبکیه منقبض می‌شوند. کشش روی رباط‌ها باعث می‌شود که عدسی در شرایط عادی چشم نسبتا صاف بماند.

شکل ۱-۴۹۰ مکانیسم اسکان (تمرکز).

با این حال، عضله مژگانی نیز در اتصالات جانبی رباط‌های عدسی به کره چشم قرار دارد که خود دارای دو مجموعه مجزا از رشته‌های عضلانی صاف است – رشته‌های نصف النهاری و فیبرهای دایره‌ای. الیاف نصف النهاری از انتهای محیطی رباط‌های تعلیقی به محل اتصال قرنیه اسکلرال امتداد دارند. هنگامی‌که این فیبرهای عضلانی منقبض می‌شوند، درج‌های محیطی رباط‌های عدسی به سمت لبه‌های قرنیه کشیده می‌شوند و در نتیجه کشش رباط‌ها بر روی عدسی آزاد می‌شود. الیاف دایره ای به صورت دایره ای در اطراف اتصالات رباط قرار گرفته اند به طوری که وقتی منقبض می‌شوند، یک عمل اسفنکتر مانند رخ می‌دهد و قطر دایره اتصالات رباط را کاهش می‌دهد. این همچنین به رباط‌ها اجازه می‌دهد تا کمتر روی کپسول لنز بکشند.

بنابراین، انقباض هر یک از رشته‌های عضلانی صاف در عضله مژگانی باعث شل شدن رباط‌ها به کپسول عدسی می‌شود و عدسی به دلیل خاصیت ارتجاعی طبیعی کپسول عدسی، شکل کروی‌تری مانند شکل بالون به خود می‌گیرد.

محل اقامت توسط اعصاب پاراسمپاتیک کنترل می‌شود

همانطور که در فصل ۵۱ توضیح داده شد، عضله مژگانی تقریباً به طور کامل توسط سیگنال‌های عصبی پاراسمپاتیک کنترل می‌شود که از طریق عصب سوم جمجمه ای از هسته عصبی سوم در ساقه مغز به چشم منتقل می‌شود.. تحریک اعصاب پاراسمپاتیک هر دو مجموعه فیبرهای عضلانی مژگانی را منقبض می‌کند که باعث شل شدن رباط‌های عدسی می‌شود و در نتیجه به عدسی اجازه می‌دهد ضخیم‌تر شده و قدرت انکساری آن را افزایش دهد. با افزایش قدرت انکساری، چشم بر روی اجسام نزدیک‌تر از زمانی که چشم قدرت انکساری کمتری دارد تمرکز می‌کند. در نتیجه، همانطور که یک جسم دور به سمت چشم حرکت می‌کند، تعداد تکانه‌های پاراسمپاتیکی که به عضله مژگانی برخورد می‌کنند باید به تدریج افزایش یابد تا چشم بتواند جسم را دائماً در فوکوس نگه دارد. (تحریک سمپاتیک یک اثر اضافی در شل کردن عضله مژگانی دارد، اما این اثر آنقدر ضعیف است که تقریباً هیچ نقشی در مکانیسم سازگاری طبیعی ندارد؛ عصب‌شناسی این موضوع در فصل ۵۱ مورد بحث قرار گرفته است.)

پیرچشمی‌- از دست دادن انطباق توسط لنز

با افزایش سن، عدسی بزرگتر و ضخیم تر می‌شود و خاصیت ارتجاعی آن بسیار کمتر می‌شود، تا حدی به دلیل دناتوره شدن تدریجی پروتئین‌های عدسی. توانایی لنز برای تغییر شکل با افزایش سن کاهش می‌یابد. قدرت تطبیق از حدود ۱۴ دیوپتر در کودک تا زمانی که فرد به ۴۵ تا ۵۰ سالگی برسد به کمتر از ۲ دیوپتر کاهش می‌یابد. سپس در سن ۷۰ سالگی به ۰ دیوپتر کاهش می‌یابد. پس از آن، عدسی تقریباً کاملاً غیر قابل انطباق باقی می‌ماند، وضعیتی که به عنوان “پیش چشمی” شناخته می‌شود.

هنگامی‌که فرد به حالت پیرچشمی‌می‌رسد، هر چشم به طور دائم در یک فاصله تقریبا ثابت متمرکز می‌شود. این فاصله به خصوصیات ظاهری چشم هر فرد بستگی دارد. چشم‌ها دیگر نمی‌توانند دید نزدیک و دور را در خود جای دهند. برای دیدن واضح هم در دور و هم در نزدیکی، یک فرد مسن باید از عینک دو کانونی استفاده کند که قسمت بالایی برای دید دور و بخش پایینی برای دید نزدیک متمرکز باشد (مثلاً برای خواندن).

قطر مردمک

عملکرد اصلی عنبیه افزایش نور ورودی به چشم در هنگام تاریکی و کاهش نور ورودی به چشم در نور روز است. رفلکس‌های کنترل این مکانیسم در بحث عصب شناسی چشم در فصل ۵۱ در نظر گرفته شده است.

مقدار نوری که از طریق مردمک وارد چشم می‌شود با مساحت مردمک یا مربع قطر مردمک متناسب است. مردمک چشم انسان می‌تواند به کوچکی حدود ۱.۵ میلی متر و قطر آن به ۸ میلی متر برسد. مقدار نور وارد شده به چشم می‌تواند در نتیجه تغییر در روزنه مردمک حدود ۳۰ برابر تغییر کند.

“عمق فوکوس” سیستم لنز با کاهش قطر مردمک افزایش می‌یابد

شکل ۱۱-۴۹ دو چشم را نشان می‌دهد که به جز قطر روزنه‌های مردمک کاملاً شبیه هم هستند. در چشم فوقانی، روزنه مردمک کوچک و در چشم تحتانی، روزنه بزرگ است. در مقابل هر یک از این دو چشم، دو منبع کوچک نقطه ای نور قرار دارند. نور هر کدام از روزنه مردمک عبور می‌کند و روی شبکیه متمرکز می‌شود. در نتیجه، در هر دو چشم، شبکیه دو نقطه نور را در فوکوس کامل می‌بیند. با این حال، از نمودارها مشخص است که اگر شبکیه به سمت جلو یا عقب حرکت داده شود و در موقعیتی خارج از فوکوس قرار گیرد، اندازه هر نقطه در چشم فوقانی تغییر زیادی نمی‌کند، اما در چشم تحتانی اندازه هر یک تغییر می‌کند. نقطه به شدت افزایش می‌یابد و به یک “دایره تاری” تبدیل می‌شود. به عبارت دیگر، سیستم لنز بالایی عمق فوکوس بسیار بیشتری دارد نسبت به سیستم لنز پایین هنگامی‌که یک سیستم لنز عمق فوکوس زیادی دارد، شبکیه می‌تواند به طور قابل ملاحظه‌ای از سطح کانونی جابجا شود یا قدرت لنز می‌تواند به طور قابل توجهی از حالت عادی تغییر کند و تصویر همچنان تقریباً در فوکوس واضح باقی می‌ماند، در حالی که وقتی یک سیستم عدسی دارای یک “کم عمق” است. عمق فوکوس، جابجایی شبکیه فقط کمی‌از سطح کانونی باعث تاری شدید می‌شود.

شکل ۱۱-۴۹ اثر روزنه‌های کوچک (بالا) و بزرگ (پایین) مردمک بر “عمق فوکوس”.

بیشترین عمق تمرکز ممکن زمانی رخ می‌دهد که مردمک بسیار کوچک باشد. دلیل این امر این است که با دیافراگم بسیار کوچک، تقریباً تمام پرتوها از مرکز عدسی عبور می‌کنند و بیشترین پرتوهای مرکزی همیشه در کانون توجه قرار دارند، همانطور که قبلاً توضیح داده شد.

خطاهای انکسار

امتروپیا (بینایی طبیعی)

همانطور که در شکل ۱۲-۴۹ نشان داده شده است، اگر پرتوهای نور موازی از اجسام دور در زمانی که عضله مژگانی کاملاً شل شده است، در کانون توجه دقیقی بر روی شبکیه باشد، چشم طبیعی یا “امتروپیک” در نظر گرفته می‌شود. این بدان معنی است که چشم همتروپیک می‌تواند تمام اجسام دور را با شل شدن ماهیچه مژگانی خود به وضوح ببیند. با این حال، برای متمرکز کردن اجسام در فاصله نزدیک، چشم باید عضله مژگانی خود را منقبض کند و در نتیجه درجات مناسبی را فراهم کند.

شکل ۱۲-۴۹ پرتوهای نور موازی روی شبکیه در آمتروپی، پشت شبکیه در دوربینی و جلوی شبکیه در نزدیک بینی متمرکز می‌شوند.

دوربینی

دوربینی (Hyperopia) که به «farsightedness» نیز معروف است، معمولاً به دلیل کوتاهی کره چشم یا گاهی اوقات سیستم عدسی بسیار ضعیف است. در این شرایط همانطور که در پانل میانی شکل ۱-۴۹۲ مشاهده می‌شود، پرتوهای نور موازی به اندازه کافی توسط سیستم لنز آرام خم نمی‌شوند تا زمانی که به شبکیه می‌رسند تمرکز کنند. برای غلبه بر این ناهنجاری، ماهیچه مژگانی باید منقبض شود تا قدرت عدسی افزایش یابد. با استفاده از مکانیسم تطبیق، یک فرد دور بین قادر است اجسام دور را روی شبکیه متمرکز کند. اگر فرد تنها مقدار کمی‌از قدرت در عضله مژگانی برای قرار دادن اجسام دور استفاده کرده باشد، هنوز قدرت تطابق زیادی برای او باقی مانده است و اجسام نزدیک و نزدیک به چشم نیز می‌توانند به شدت متمرکز شوند تا زمانی که عضله مژگانی دچار مشکل شود. تا حد خود منقبض شده است. در سنین بالا، زمانی که عدسی به پیرچشمی‌تبدیل می‌شود، یک فرد دور بین اغلب نمی‌تواند لنز را به اندازه کافی برای فوکوس کردن اشیاء دور و حتی کمتر اجسام نزدیک در خود جای دهد.

نزدیک بینی

در نزدیک بینی (myopia) یا «nearsightedness»، زمانی که عضله مژگانی به طور کامل شل است، پرتوهای نوری که از اجسام دور می‌آیند در جلوی شبکیه متمرکز می‌شوند، همانطور که در پانل پایینی شکل ۱۲-۴۹ نشان داده شده است. این معمولاً به دلیل طولانی بودن کره چشم است، اما می‌تواند به دلیل قدرت انکساری بیش از حد در سیستم عدسی چشم باشد.

هیچ مکانیسمی‌وجود ندارد که به وسیله آن چشم بتواند قدرت عدسی خود را به کمتر از زمانی که عضله مژگانی کاملا شل شده است کاهش دهد. یک فرد نزدیک‌بین هیچ مکانیزمی‌ندارد که به وسیله آن اشیاء دور را به شدت روی شبکیه متمرکز کند. با این حال، با نزدیک‌تر شدن یک جسم به چشم فرد، در نهایت به اندازه‌ای نزدیک می‌شود که بتوان تصویر آن را فوکوس کرد. سپس، هنگامی‌که جسم همچنان به چشم نزدیک‌تر می‌شود، فرد می‌تواند از مکانیسم تطبیق برای متمرکز نگه داشتن تصویر به وضوح استفاده کند. یک فرد نزدیک‌بین دارای یک “نقطه دور” محدود کننده برای دید واضح است.

اصلاح نزدیک بینی و دوربینی با استفاده از لنز

یادآوری می‌شود که پرتوهای نوری که از یک عدسی مقعر عبور می‌کنند، واگرا می‌شوند. اگر سطوح انکسار چشم، مانند نزدیک بینی، قدرت انکساری بیش از حد داشته باشند، می‌توان این قدرت انکساری بیش از حد را با قرار دادن یک عدسی کروی مقعر در جلوی چشم خنثی کرد که باعث واگرا شدن پرتوها می‌شود. چنین اصلاحی در نمودار بالای شکل ۱۳-۴۹ نشان داده شده است.

شکل ۱۳-۴۹ تصحیح نزدیک بینی با عدسی مقعر و تصحیح دوربینی با عدسی محدب.

برعکس، در فردی که دوربینی دارد – یعنی فردی که سیستم عدسی بسیار ضعیفی دارد – می‌توان دید غیرطبیعی را با افزودن قدرت انکساری با استفاده از عدسی محدب جلوی چشم اصلاح کرد. این تصحیح در نمودار پایین شکل ۱۳-۴۹ نشان داده شده است.

معمولاً قدرت عدسی مقعر یا محدب مورد نیاز برای دید واضح را با «آزمایش و خطا» تعیین می‌کنید – یعنی ابتدا یک عدسی قوی و سپس یک عدسی قوی‌تر یا ضعیف‌تر را امتحان می‌کنید تا زمانی که عدسی که بهترین حدت بینایی را می‌دهد پیدا شود.

آستیگماتیسم

آستیگماتیسم یک عیب انکساری چشم است که باعث می‌شود تصویر بینایی در یک صفحه در فاصله متفاوتی از صفحه در زوایای قائم متمرکز شود. این اغلب از انحنای بیش از حد قرنیه در یک صفحه چشم ناشی می‌شود. نمونه‌ای از عدسی‌های آستیگمات، سطح عدسی مانند سطح تخم مرغی است که در کنار نور ورودی قرار دارد. درجه انحنای صفحه از طریق محور بلند تخمک تقریباً به اندازه درجه انحنای صفحه از طریق محور کوتاه نیست.

از آنجایی که انحنای عدسی آستیگماتیک در امتداد یک صفحه کمتر از انحنای در امتداد صفحه دیگر است، پرتوهای نوری که به بخش‌های محیطی عدسی در یک صفحه برخورد می‌کنند، تقریباً به اندازه پرتوهایی که به بخش‌های محیطی صفحه دیگر برخورد می‌کنند خم نمی‌شوند. این در شکل ۱۴-۴۹ نشان داده شده است، که پرتوهای نور را نشان می‌دهد که از یک منبع نقطه ای منشا گرفته و از یک عدسی مستطیلی و آستیگماتیک عبور می‌کنند. پرتوهای نور در صفحه عمودی، که با صفحه BD نشان داده می‌شوند، به دلیل انحنای بیشتر در جهت عمودی نسبت به جهت افقی، به شدت توسط عدسی آستیگماتیک شکسته می‌شوند. در مقابل، پرتوهای نور در صفحه افقی، که با صفحه AC نشان داده شده اند، تقریباً به اندازه پرتوهای نور در صفحه عمودی BD خم نمی‌شوند. بدیهی است که پرتوهای نوری که از یک عدسی آستیگماتیک عبور می‌کنند، همه به یک نقطه کانونی مشترک نمی‌رسند، زیرا پرتوهای نوری که از یک صفحه می‌گذرند، بسیار جلوتر از آن‌هایی که از صفحه دیگر عبور می‌کنند، متمرکز می‌شوند.

شکل ۱۴-۴۹ آستیگماتیسم، نشان می‌دهد که پرتوهای نور در یک فاصله کانونی در یک صفحه کانونی (صفحه AC) و در فاصله کانونی دیگر در صفحه در یک زاویه قائم (صفحه BD) تمرکز می‌کنند.

قدرت انطباق چشم هرگز نمی‌تواند آستیگماتیسم را جبران کند، زیرا در طول اقامت، انحنای عدسی چشم تقریباً در هر دو صفحه تغییر می‌کند. بنابراین، در آستیگماتیسم، هر یک از دو صفحه نیاز به درجه متفاوتی از سازگاری دارند. بنابراین، بدون استفاده از عینک، فرد مبتلا به آستیگمات هرگز در فوکوس تیز نمی‌بیند.

اصلاح آستیگماتیسم با عدسی استوانه ای

شاید بتوان چشم آستیگمات را دارای سیستم عدسی متشکل از دو عدسی استوانه‌ای با قدرت‌های مختلف و در زوایای قائم با یکدیگر در نظر گرفت. برای اصلاح آستیگماتیسم، روش معمول یافتن یک عدسی کروی با آزمون و خطا است که فوکوس یکی از دو صفحه عدسی آستیگمات را تصحیح می‌کند. سپس از یک لنز استوانه ای اضافی برای اصلاح خطای باقی مانده در صفحه باقی مانده استفاده می‌شود. برای این کار باید هم محور و هم قدرت عدسی استوانه ای مورد نیاز مشخص شود.

روش‌های مختلفی برای تعیین محور جزء استوانه ای غیرعادی سیستم عدسی چشم وجود دارد. یکی از این روش‌ها مبتنی بر استفاده از میله‌های مشکی موازی از نوع نشان داده شده در شکل ۱۵-۴۹ است. برخی از این میله‌های موازی عمودی، برخی افقی و برخی در زوایای مختلف نسبت به محورهای عمودی و افقی هستند. پس از قرار دادن لنزهای کروی مختلف در مقابل چشم آستیگمات، معمولاً قدرت عدسی که باعث فوکوس واضح یک مجموعه از میله‌های موازی می‌شود اما تیرگی مجموعه میله‌ها را در زوایای قائم به میله‌های تیز اصلاح نمی‌کند، یافت می‌شود. می‌توان از اصول فیزیکی اپتیک که قبلا در این فصل بحث شد نشان داد که محور خارج از فوکوسجزء استوانه ای سیستم نوری موازی با میله‌هایی است که فازی هستند. هنگامی‌که این محور پیدا شد، معاینه کننده به تدریج لنزهای استوانه ای مثبت یا منفی قوی تر و ضعیف تر را امتحان می‌کند که محورهای آنها در راستای میله‌های خارج از فوکوس قرار می‌گیرند تا زمانی که بیمار تمام میله‌های متقاطع را با وضوح یکسان ببیند. هنگامی‌که این کار انجام شد، معاینه‌کننده بینایی‌شناس را هدایت می‌کند تا لنز خاصی را که هم اصلاح کروی و هم اصلاح استوانه‌ای را در محور مناسب ترکیب می‌کند، آسیاب کند.

شکل ۱۵-۴۹ نمودار متشکل از میله‌های سیاه موازی در جهت‌های زاویه ای مختلف برای تعیین محور آستیگماتیسم.

اصلاح ناهنجاری‌های نوری با استفاده از لنزهای تماسی

لنزهای تماسی شیشه ای یا پلاستیکی که به خوبی روی سطح قدامی‌قرنیه قرار می‌گیرند می‌توانند وارد شوند. این لنزها توسط لایه نازکی از مایع اشک آور که فضای بین لنز تماسی و سطح قدامی‌چشم را پر می‌کند در جای خود نگه داشته می‌شوند.

ویژگی خاص لنز تماسی این است که تقریباً به طور کامل انکساری را که به طور معمول در سطح قدامی‌قرنیه رخ می‌دهد خنثی می‌کند. دلیل این امر این است که پارگی بین لنز تماسی و قرنیه دارای ضریب شکست تقریباً برابر با قرنیه است، بنابراین سطح قدامی‌قرنیه دیگر نقش مهمی‌در سیستم نوری چشم ندارد. در عوض، سطح بیرونی لنز تماسی نقش اصلی را ایفا می‌کند. بنابراین، شکست این سطح از لنز تماسی جایگزین انکسار معمول قرنیه می‌شود. این امر به ویژه در افرادی که عیوب انکساری چشم آنها ناشی از شکل غیرطبیعی قرنیه است، مانند افرادی که قرنیه عجیب و برآمده دارند – وضعیتی به نام قوز قرنیه – مهم است. بدون لنز تماسی، برآمدگی قرنیه باعث ناهنجاری شدید بینایی می‌شود که تقریباً هیچ عینکی نمی‌تواند دید را به طور رضایت بخشی اصلاح کند. با این حال، هنگامی‌که از لنز تماسی استفاده می‌شود، انکسار قرنیه خنثی می‌شود و انکسار طبیعی توسط سطح خارجی لنز تماسی جایگزین می‌شود.

لنز تماسی چندین مزیت دیگر نیز دارد، از جمله (۱) لنز با چشم می‌چرخد ​​و میدان دید واضح تری نسبت به عینک ایجاد می‌کند، و (۲) لنز تماسی تأثیر کمی‌بر اندازه جسم فرد دارد. از طریق لنز می‌بیند، در حالی که لنزهایی که ۱ سانتی متر یا بیشتر در جلوی چشم قرار می‌گیرند، علاوه بر اصلاح فوکوس، بر اندازه تصویر نیز تأثیر می‌گذارند.

آب مروارید – نواحی مات در عدسی

“آب مروارید” یک ناهنجاری چشمی‌شایع است که عمدتا در افراد مسن رخ می‌دهد. آب مروارید ناحیه یا نواحی ابری یا مات در عدسی است. در مراحل اولیه تشکیل آب مروارید، پروتئین‌های برخی از الیاف عدسی دناتوره می‌شوند. بعداً، همین پروتئین‌ها منعقد می‌شوند و به جای الیاف پروتئینی شفاف، نواحی مات تشکیل می‌دهند.

هنگامی‌که آب مروارید انتقال نور را به شدت مختل می‌کند که به شدت بینایی را مختل می‌کند، می‌توان با برداشتن عدسی با جراحی این وضعیت را اصلاح کرد. هنگامی‌که این کار انجام می‌شود، چشم بخش بزرگی از قدرت انکساری خود را از دست می‌دهد، که باید با یک عدسی محدب قدرتمند در جلوی چشم جایگزین شود. اما معمولاً به جای لنز برداشته شده، یک لنز پلاستیکی مصنوعی در چشم کاشته می‌شود.

حدت بینایی

از نظر تئوری، نور از یک منبع نقطه ای دور، زمانی که روی شبکیه متمرکز می‌شود، باید بی نهایت کوچک باشد. با این حال، از آنجا که سیستم عدسی چشم هرگز کامل نیست، چنین نقطه شبکیه معمولاً دارای قطر کلی حدود ۱۱ میکرومتر است، حتی با حداکثر وضوح سیستم نوری چشم عادی. همانطور که در تصاویر دو نقطه ای در شکل ۱۶-۴۹ نشان داده شده است، این نقطه در مرکز خود درخشان ترین است و به تدریج به سمت لبه‌ها سایه می‌اندازد.

شکل ۱۶-۴۹ حداکثر حدت بینایی برای منابع نور دو نقطه ای.

قطر متوسط ​​مخروط‌ها در حفره شبکیه – بخش مرکزی شبکیه، جایی که بینایی بسیار توسعه یافته است – حدود ۱.۵ میکرومتر است که یک هفتم قطر لکه نور است. با این وجود، از آنجایی که نقطه نورانی دارای یک نقطه مرکزی روشن و لبه‌های سایه‌دار است، فرد معمولاً می‌تواند دو نقطه مجزا را تشخیص دهد اگر مرکز آنها تا ۲ میکرومتر روی شبکیه فاصله داشته باشد، که کمی‌بیشتر از عرض یک مخروط فووئال است. این تمایز بین نقاط نیز در شکل ۱۶-۴۹ نشان داده شده است.

حدت بینایی طبیعی چشم انسان برای تمایز بین منابع نقطه ای نور حدود ۲۵ ثانیه قوس است. یعنی وقتی پرتوهای نور از دو نقطه مجزا با زاویه حداقل ۲۵ ثانیه بین آنها برخورد می‌کند، معمولاً می‌توان آنها را به جای یک نقطه دو نقطه تشخیص داد. این بدان معناست که فردی با حدت بینایی معمولی که به دو نقطه نورانی روشن در فاصله ۱۰ متری نگاه می‌کند، به سختی می‌تواند این لکه‌ها را در فاصله ۱.۵ تا ۲ میلی‌متری از هم تشخیص دهد.

قطر فووآ کمتر از ۰.۵ میلی متر (کمتر از ۵۰۰ میکرومتر) است، به این معنی که حداکثر حدت بینایی در کمتر از ۲ درجه میدان بینایی رخ می‌دهد. در خارج از این ناحیه فووئال، حدت بینایی به تدریج ضعیف‌تر می‌شود و با نزدیک شدن به محیط، بیش از ۱۰ برابر کاهش می‌یابد. همانطور که در فصل ۵۱ بحث شد، این امر به دلیل اتصال بیشتر و بیشتر میله‌ها و مخروط‌ها به هر فیبر عصب بینایی در بخش‌های غیر فووئال و محیطی شبکیه ایجاد می‌شود.

روش بالینی برای بیان حدت بینایی

نمودار برای آزمایش چشم معمولاً شامل حروفی با اندازه‌های مختلف است که در فاصله ۲۰ فوتی از فرد مورد آزمایش قرار می‌گیرند. اگر شخص بتواند حروف اندازه ای را که باید بتواند در ارتفاع ۲۰ فوتی ببیند به خوبی ببیند، گفته می‌شود که فرد دارای دید ۲۰/۲۰ است، یعنی دید طبیعی. اگر فرد بتواند تنها حروفی را ببیند که باید در ارتفاع ۲۰۰ فوتی آنها را ببیند، گفته می‌شود که بینایی ۲۰/۲۰۰ دارد. به عبارت دیگر روش بالینی برای بیان حدت بینایی استفاده از کسری ریاضی است که نسبت دو فاصله را بیان می‌کند که این نسبت بینایی فرد به فردی با حدت بینایی طبیعی نیز می‌باشد.

تعیین فاصله یک شی از چشم – “درک عمق”

یک فرد معمولاً فاصله را با سه وسیله اصلی درک می‌کند: (۱) اندازه تصاویر اشیاء شناخته شده روی شبکیه، (۲) پدیده اختلاف منظر متحرک و (۳) پدیده استریوپسیس. این توانایی برای تعیین فاصله، درک عمق نامیده می‌شود.

تعیین فاصله با اندازه تصاویر شبکیه اجسام شناخته شده

اگر کسی بداند که فردی که در حال مشاهده است ۶ فوت قد دارد، می‌تواند به سادگی با اندازه تصویر شخص روی شبکیه تعیین کند که چقدر فاصله دارد. شخص آگاهانه به اندازه فکر نمی‌کند، اما مغز یاد گرفته است که به طور خودکار از اندازه تصویر، فاصله اجسام را با مشخص شدن ابعاد محاسبه کند.

تعیین فاصله با متحرک اختلاف منظر

وسیله مهم دیگری که چشم‌ها با آن فاصله را تعیین می‌کنند، اختلاف منظر متحرک است. اگر فردی با چشمان کاملاً ثابت به دوردست نگاه کند، اختلاف منظر متحرکی را درک نمی‌کند، اما زمانی که فرد سر خود را به یک طرف یا آن طرف حرکت می‌دهد، تصاویر اشیاء نزدیک به سرعت در شبکیه چشم حرکت می‌کنند.، در حالی که تصاویر اجسام دور تقریباً کاملاً ثابت می‌مانند. به عنوان مثال، با حرکت دادن سر به اندازه ۱ اینچ به سمتی که جسم فقط ۱ اینچ جلوتر از چشم است، تصویر تقریباً در تمام طول شبکیه حرکت می‌کند، در حالی که تصویر یک جسم در فاصله ۲۰۰ فوتی از چشم اینطور نیست. محسوس حرکت کند بنابراین، با استفاده از این مکانیسم اختلاف منظر متحرک، می‌توان فواصل نسبی اجسام مختلف را تشخیص داد، حتی اگر فقط از یک چشم استفاده شود.

تعیین فاصله با استریوپسیس – بینایی دوچشمی

روش دیگری که به وسیله آن فرد اختلاف منظر را درک می‌کند، “دید دوچشمی” است. از آنجایی که یک چشم کمی‌بیشتر از ۲ اینچ با یک طرف چشم دیگر فاصله دارد، تصاویر روی دو شبکیه با یکدیگر متفاوت است. به عنوان مثال، یک جسم ۱ اینچی جلوی بینی تصویری را در سمت چپ شبکیه چشم چپ اما در سمت راست شبکیه چشم راست تشکیل می‌دهد، در حالی که یک جسم کوچک ۲۰ فوت جلوتر از بینی است. تصویر خود را در نقاط نزدیک به هم در مرکز دو شبکیه دارد. این نوع اختلاف منظر در شکل ۱۷-۴۹ نشان داده شده است، که تصاویر یک لکه قرمز و یک مربع زرد را نشان می‌دهد که در واقع روی دو شبکیه معکوس شده اند زیرا در فواصل مختلف جلوی چشم قرار دارند. این یک نوع اختلاف منظر ایجاد می‌کند که در تمام مدت زمانی که از هر دو چشم استفاده می‌شود وجود دارد. تقریباً به طور کامل این اختلاف منظر دوچشمی‌(یا استریوپسیس) است که به فردی با دو چشم توانایی بسیار بیشتری برای قضاوت در فواصل نسبی زمانی که اشیاء در نزدیکی هستند نسبت به شخصی که فقط یک چشم دارد می‌دهد. با این حال، استریوپسیس عملاً برای درک عمق در فواصل بیش از ۵۰ تا ۲۰۰ فوت بی فایده است.

شکل ۱۷-۴۹ درک فاصله (۱) با اندازه تصویر روی شبکیه و (۲) در نتیجه استریوپسیس.

افتالموسکوپ

افتالموسکوپ ابزاری است که از طریق آن ناظر می‌تواند به چشم شخص دیگری نگاه کند و شبکیه را با وضوح ببیند. اگرچه افتالموسکوپ ابزاری نسبتاً پیچیده به نظر می‌رسد، اما اصول آن ساده است. اجزای اصلی در شکل ۱۸-۴۹ نشان داده شده است و به شرح زیر قابل توضیح است.

شکل ۱۸-۴۹ سیستم نوری افتالموسکوپ.

اگر نقطه روشنی از نور روی شبکیه چشم آمتروپیک باشد، پرتوهای نور از این نقطه به سمت سیستم عدسی چشم منحرف می‌شوند. پس از عبور از سیستم عدسی، آنها با یکدیگر موازی هستند زیرا شبکیه در یک فاصله کانونی پشت سیستم عدسی قرار دارد. سپس، هنگامی‌که این پرتوهای موازی به چشم همتروپیک شخص دیگری می‌رسند، دوباره به نقطه‌ای روی شبکیه فرد دوم متمرکز می‌شوند، زیرا شبکیه چشم او نیز یک فاصله کانونی پشت عدسی است. هر نقطه نوری روی شبکیه چشم مشاهده شده به یک نقطه کانونی در شبکیه چشم مشاهده‌کننده منعکس می‌شود. بنابراین، اگر شبکیه یک فرد برای ساطع نور ساخته شود، تصویر شبکیه او بر روی شبکیه چشم ناظر متمرکز می‌شود، مشروط بر اینکه دو چشم همتروپیک باشند و به سادگی به یکدیگر نگاه کنند.

برای ساختن افتالموسکوپ، فقط باید وسیله ای برای روشن کردن شبکیه ابداع کرد تا مورد بررسی قرار گیرد. سپس، نور منعکس شده از آن شبکیه به سادگی با نزدیک کردن دو چشم به یکدیگر توسط ناظر قابل مشاهده است. برای روشن کردن شبکیه چشم مشاهده شده، یک آینه زاویه دار یا قطعه ای از یک منشور در مقابل چشم مشاهده شده قرار می‌گیرد، به گونه ای که در شکل ۱-۴۹۸ نشان داده شده است، که نور یک لامپ به چشم مشاهده شده منعکس می‌شود.. بنابراین، شبکیه از طریق مردمک روشن می‌شود و ناظر با نگاه کردن به لبه آینه یا منشور یا از طریق یک منشور مناسب طراحی شده، مردمک سوژه را می‌بیند.

واضح است که این اصول فقط برای افرادی با چشمان کاملاً آمتروپیک صدق می‌کند. اگر قدرت انکسار چشم مشاهده شده یا چشم ناظر غیر طبیعی باشد، لازم است قدرت انکساری را تصحیح کرد تا ناظر تصویر واضحی از شبکیه مشاهده شده ببیند. افتالموسکوپ معمولی دارای یک سری لنزهای بسیار کوچک است که روی یک برجک نصب شده اند تا بتوان برجک را از یک عدسی به عدسی دیگر چرخاند تا زمانی که با انتخاب عدسی با استحکام مناسب، اصلاح انکسار غیرطبیعی انجام شود. در بزرگسالان جوان عادی، رفلکس‌های سازگاری طبیعی رخ می‌دهد که باعث افزایش تقریبی +۲ دیوپتر در قدرت عدسی هر چشم می‌شود. برای تصحیح این امر، لازم است که برجک لنز به تصحیح تقریباً ۴-دیوپتر چرخانده شود.

سیستم مایع چشم – مایع داخل چشمی

چشم پر از مایع داخل چشمی‌است که فشار کافی را در کره چشم حفظ می‌کند تا آن را متسع نگه دارد. شکل ۱۹-۴۹ نشان می‌دهد که این مایع را می‌توان به دو قسمت تقسیم کرد: زلالیه که در جلوی عدسی قرار دارد و زجاجیه که بین سطح خلفی عدسی و شبکیه قرار دارد. زلالیه مایعی است که آزادانه جریان دارد، در حالی که مایع زجاجیه که گاهی به آن جسم زجاجیه می‌گویند، یک توده ژلاتینی است که توسط یک شبکه فیبریلار ظریف تشکیل شده است که عمدتاً از مولکول‌های پروتئوگلیکان بسیار کشیده تشکیل شده است. آب و مواد محلول می‌توانند به آرامی‌در زجاجیه پخش شوند، اما جریان کمی‌وجود دارد. از مایع

شکل ۱۹-۴۹ تشکیل و جریان مایع در چشم.

زلالیه به طور مداوم در حال تشکیل و بازجذب است. تعادل بین تشکیل و بازجذب زلالیه، حجم کل و فشار مایع داخل چشم را تنظیم می‌کند.

تشکیل شوخ طبعی آبی توسط بدن مژگانی

زلالیه با سرعت متوسط ​​۲ تا ۳ میکرولیتر در هر دقیقه در چشم تشکیل می‌شود. اساساً تمام آن توسط فرآیندهای مژگانی ترشح می‌شود، که چین‌های خطی هستند که از بدن مژگانی به فضای پشت عنبیه که در آن رباط‌های عدسی و عضله مژگانی به کره چشم متصل می‌شوند، بیرون می‌آیند. مقطعی از این فرآیندهای مژگانی در شکل ۲-۴۹۰ نشان داده شده است و ارتباط آنها با اتاق‌های مایع چشم را می‌توان در شکل ۱-۴۹۹ مشاهده کرد.. به دلیل معماری چین خورده، سطح کل فرآیندهای مژگانی حدود ۶ سانتی متر مربع در هر چشم است – با توجه به اندازه کوچک جسم مژگانی، یک منطقه بزرگ. سطوح این فرآیندها توسط سلول‌های اپیتلیال بسیار ترشحی پوشیده شده است و بلافاصله در زیر آنها یک ناحیه بسیار عروقی وجود دارد.

شکل ۲۰-۴۹ آناتومی‌فرآیندهای مژگانی. زلالیه روی سطوح تشکیل می‌شود.

زلالیه تقریباً به طور کامل به عنوان یک ترشح فعال توسط اپیتلیوم فرآیندهای مژگانی تشکیل می‌شود. ترشح با انتقال فعال یون‌های سدیم به فضاهای بین سلول‌های اپیتلیال شروع می‌شود. یون‌های سدیم یون‌های کلرید و بی کربنات را به همراه خود می‌کشند تا خنثی الکتریکی را حفظ کنند. سپس همه این یون‌ها با هم باعث اسمز آب از مویرگ‌های خونی می‌شوند که در زیر به همان فضاهای بین سلولی اپیتلیال قرار دارند و محلول حاصل از فضاهای فرآیندهای مژگانی به محفظه قدامی‌چشم شسته می‌شود. علاوه بر این، چندین ماده مغذی از طریق انتقال فعال یا انتشار تسهیل شده در سراسر اپیتلیوم منتقل می‌شوند. آنها شامل اسیدهای آمینه، اسید اسکوربیک و گلوکز هستند.

خروج طنز آبی از چشم

پس از تشکیل زلالیه توسط فرآیندهای مژگانی، ابتدا همانطور که در شکل ۱۹-۴۹ نشان داده شده است، از طریق مردمک به اتاقک قدامی‌چشم جریان می‌یابد. از اینجا، مایع در جلوی عدسی و به زاویه بین قرنیه و عنبیه جریان می‌یابد، سپس از طریق شبکه ای از ترابکول‌ها، در نهایت وارد کانال شلم می‌شود که به وریدهای خارج چشمی‌تخلیه می‌شود. شکل ۲۲۱-۴۹ ساختارهای تشریحی را در این زاویه iridocorneal نشان می‌دهد و نشان می‌دهد که فضاهای بین ترابکول‌ها از اتاق قدامی‌تا کانال شلم گسترش می‌یابد. کانال شلم یک سیاهرگ با دیواره نازک است که به طور محیطی تا اطراف چشم امتداد دارد. غشای اندوتلیال آن به قدری متخلخل است که حتی مولکول‌های پروتئینی بزرگ و همچنین ذرات کوچک تا اندازه گلبول‌های قرمز خون می‌توانند از محفظه قدامی‌وارد کانال شلم شوند. اگرچه کانال شلم در واقع یک رگ خونی وریدی است، اما معمولاً مقدار زیادی زلالیه در آن جریان دارد که به جای خون، فقط با زلالیه پر می‌شود. سیاهرگ‌های کوچکی که از کانال شلم به وریدهای بزرگ‌تر چشم منتهی می‌شوند معمولاً فقط حاوی زلالیه هستند و به آنها رگ‌های آبی می‌گویند.

شکل ۲۱-۴۹ آناتومی‌زاویه iridocorneal، سیستم خروج مایع زلالیه از کره چشم به وریدهای ملتحمه را نشان می‌دهد.

فشار داخل چشم

متوسط ​​فشار داخل چشمی‌طبیعی حدود ۱۵ میلی متر جیوه با دامنه بین ۱۲ تا ۲۰ میلی متر جیوه است.

تونومتری

از آنجایی که عبور دادن سوزن به چشم بیمار برای اندازه گیری فشار داخل چشم غیرعملی است، این فشار به صورت بالینی با استفاده از “تونومتر” اندازه گیری می‌شود که اصل آن در شکل ۲-۴۹۲ نشان داده شده است. قرنیه چشم با بی حسی موضعی بی حس می‌شود و صفحه پای تونومتر روی قرنیه قرار می‌گیرد. سپس نیروی کمی‌به یک پیستون مرکزی وارد می‌شود و باعث می‌شود بخشی از قرنیه زیر پیستون به سمت داخل جابجا شود. مقدار جابجایی بر روی مقیاس تونومتر ثبت می‌شود و از نظر فشار داخل چشم کالیبره می‌شود.

شکل ۲۲-۴۹ اصول تنومتر.

تنظیم فشار داخل چشم

فشار داخل چشم در چشم طبیعی ثابت می‌ماند، معمولاً در محدوده ± ۲ میلی متر جیوه از سطح طبیعی آن، که به طور متوسط ​​حدود ۱۵ میلی متر جیوه است. سطح این فشار عمدتاً با مقاومت در برابر خروج زلالیه از محفظه قدامی‌به کانال شلم تعیین می‌شود. این مقاومت خروجی ناشی از شبکه ترابکول است که از طریق آن مایع باید در مسیر خود از زوایای جانبی محفظه قدامی‌به دیواره کانال شلم نفوذ کند. این ترابکول‌ها دارای دهانه‌های دقیقه ای فقط ۲ تا ۳ میکرومتر هستند. با افزایش فشار، سرعت جریان سیال به داخل کانال به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد. در حدود ۱۵ میلی‌متر جیوه در چشم طبیعی، مقدار مایعی که از طریق کانال شلم از چشم خارج می‌شود، معمولاً ۲.۵ میکرولیتر در دقیقه است و برابر است با جریان مایع از جسم مژگانی.

مکانیسم پاکسازی فضاهای ترابکولار و مایع داخل چشمی

هنگامی‌که مقادیر زیادی زباله در زلالیه وجود دارد، همانطور که پس از خونریزی به داخل چشم یا در طول عفونت داخل چشمی‌اتفاق می‌افتد، احتمالاً زباله‌ها در فضاهای ترابکولار منتهی به اتاق قدامی‌به کانال شلم جمع می‌شوند. این زباله‌ها می‌توانند از بازجذب کافی مایع از محفظه قدامی‌جلوگیری کنند، که گاهی باعث ایجاد گلوکوم می‌شوند، همانطور که در ادامه توضیح داده شد. با این حال، روی سطوح صفحات ترابکولار تعداد زیادی سلول فاگوسیتی وجود دارد. بلافاصله در خارج از کانال شلم لایه ای از ژل بینابینی وجود دارد که حاوی تعداد زیادی سلول رتیکولواندوتلیال است که ظرفیت بسیار بالایی برای جذب زباله‌ها و هضم آن‌ها به مواد مولکولی کوچکی دارند که سپس می‌توانند جذب شوند. بنابراین، این سیستم فاگوسیتی، فضاهای ترابکولار را تمیز نگه می‌دارد.

“گلوکوم” – یک علت اصلی نابینایی

گلوکوم یکی از شایع ترین علل نابینایی است. این یک بیماری چشمی‌است که در آن فشار داخل چشم به طور پاتولوژیک بالا می‌رود و گاهی اوقات به طور حاد به ۶۰ تا ۷۰ میلی‌متر جیوه می‌رسد. فشارهای بالای ۲۵ تا ۳۰ میلی‌متر جیوه می‌تواند باعث از دست دادن بینایی شود که برای مدت طولانی حفظ شود. فشارهای بسیار بالا می‌تواند در عرض چند روز یا حتی چند ساعت باعث نابینایی شود. با افزایش فشار، آکسون‌های عصب بینایی در جایی که کره چشم را در دیسک بینایی ترک می‌کنند، فشرده می‌شوند. اعتقاد بر این است که این فشرده‌سازی جریان آکسونی سیتوپلاسم را از بدن سلول‌های عصبی شبکیه به فیبرهای عصبی بینایی منتهی به مغز مسدود می‌کند. نتیجه عدم تغذیه مناسب الیاف است که در نهایت باعث مرگ الیاف درگیر می‌شود. ممکن است فشرده سازی شریان شبکیه که از دیسک بینایی وارد کره چشم می‌شود،

در بیشتر موارد گلوکوم، فشار بالای غیرعادی ناشی از افزایش مقاومت در برابر خروج مایع از طریق فضاهای ترابکولار به کانال شلم در محل اتصال iridocorneal است. به عنوان مثال، در التهاب حاد چشم، گلبول‌های سفید خون و بقایای بافتی می‌توانند این فضاهای ترابکولار را مسدود کرده و باعث افزایش شدید فشار داخل چشم شوند. در شرایط مزمن، به ویژه در افراد مسن، به نظر می‌رسد انسداد فیبری فضاهای ترابکولار مقصر احتمالی باشد.

گاهی اوقات می‌توان گلوکوم را با گذاشتن قطره‌هایی در چشم که حاوی دارویی است که در کره چشم منتشر می‌شود و ترشح را کاهش می‌دهد یا جذب زلالیه را افزایش می‌دهد، درمان کرد. هنگامی‌که درمان دارویی با شکست مواجه می‌شود، تکنیک‌های جراحی برای باز کردن فضاهای ترابکول یا ایجاد کانال‌هایی که به مایع اجازه می‌دهد مستقیماً از فضای مایع کره چشم به فضای زیر ملتحمه خارج از کره چشم جریان یابد، اغلب می‌تواند به طور موثر فشار را کاهش دهد. 

کتاب درسی فیزیولوژی پزشکی گایتون و‌هال، ویرایش دوازدهم فصل ۴۹

---

---

---

---

کلیک کنید «بیبلیوگرافی: فهرست کتب مربوطه» 

Buisseret P. Influence of extraocular muscle proprioception on vision. Physiol Rev. ۱۹۹۵;۷۵:۳۲۳.

Buznego C., Trattler W.B. Presbyopia-correcting intraocular lenses. Curr Opin Ophthalmol. ۲۰۰۹;۲۰:۱۳.

Candia O.A., Alvarez L.J. Fluid transport phenomena in ocular epithelia. Prog Retin Eye Res. ۲۰۰۸;۲۷:۱۹۷.

Congdon N.G., Friedman D.S., Lietman T. Important causes of visual impairment in the world today. JAMA. ۲۰۰۳;۲۹۰:۲۰۵۷.

Doane J.F. Accommodating intraocular lenses. Curr Opin Ophthalmol. ۲۰۰۴;۱۵:۱۶.

Khaw P.T., Shah P., Elkington A.R. Glaucoma-1: diagnosis. BMJ. ۲۰۰۴;۳۲۸:۹۷.

Krag S., Andreassen T.T. Mechanical properties of the human lens capsule. Prog Retin Eye Res. ۲۰۰۳;۲۲:۷۴۹.

Kwon Y.H., Fingert J.H., Kuehn M.H., et al. Primary open-angle glaucoma. N Engl J Med. ۲۰۰۹;۳۶۰:۱۱۱۳.

Mathias R.T., Rae J.L., Baldo G.J. Physiological properties of the normal lens. Physiol Rev. ۱۹۹۷;۷۷:۲۱.

Sakimoto T., Rosenblatt M.I., Azar D.T. Laser eye surgery for refractive errors. Lancet. ۲۰۰۶;۳۶۷:۱۴۳۲.

Schaeffel F., Simon P., Feldkaemper M., et al. Molecular biology of myopia. Clin Exp Optom. ۲۰۰۳;۸۶:۲۹۵.

Schwartz K., Budenz D. Current management of glaucoma. Curr Opin Ophthalmol. ۲۰۰۴;۱۵:۱۱۹.

Smith G. The optical properties of the crystalline lens and their significance. Clin Exp Optom. ۲۰۰۳;۸۶:۳.

Tan J.C., Peters D.M., Kaufman P.L. Recent developments in understanding the pathophysiology of elevated intraocular pressure. Curr Opin Ophthalmol. ۲۰۰۶;۱۷:۱۶۸.

Weber A.J., Harman C.D., Viswanathan S. Effects of optic nerve injury, glaucoma, and neuroprotection on the survival, structure, and function of ganglion cells in the mammalian retina. J Physiol. ۲۰۰۸;۵۸۶:۴۳۹۳.

Weinreb R.N., Khaw P.T. Primary open-angle glaucoma. Lancet. ۲۰۰۴;۳۶۳:۱۷۱۱

---