Считается, что научным исследованием глаз впервые занялся греческий врач Герофил Халкидонский (335-280 гг. до н.э). Именно в его работах появились знакомые многим слова: сетчатка, роговица и многие другие. Во времена Герофила считалось, что из глаз каждого человека исходят лучи, которые фиксируются на внешних объектах – именно так работает зрение. И лишь спустя столетия врачи и анатомы поняли, что дела обстоят диаметрально противоположным образом.

В 1200-х гг. н.э. врачи научились грамотно корректировать близорукость и дальнозоркость. Специальные очки для чтения впервые появились в Европе и Китае, но еще долгое время оставались дорогими, редкими и недоступными большинству людей. Постепенно они модернизировались и дешевели, становясь все более массовыми.

В 1780-х гг. Бенджамину Франклину приходилось постоянно снимать очки для чтения и надевать другие очки – для предметов вдали. Ему это так надоело, что Франклин вставил дистанционные линзы в верхнюю половину оправы, а линзы для чтения – в нижнюю, создав первые бифокальные очки.

В 1508 г. художник и изобретатель Леонардо да Винчи разработал прототип контактных линз, но лишь в 1887 г. был выпущен первый более-менее работоспособный экземпляр. К сожалению, эти линзы были настолько большими и неудобными, что носить их рекомендовалось всего 1 час в сутки. Первые массовые контактные линзы выпустили только через полвека – в 1938 г. Они стали гораздо удобнее, но оставались все еще слишком жесткими для многих людей. Наконец, в 1970-х гг. были представлены мягкие контакты из гибкого пластика.

Начало современной офтальмологии в том виде, в котором мы ее знаем сегодня, положил немецкий ученый Герман фон Гельмгольц. В 1850 г. он изобрел офтальмоскоп для изучения глазного дна. Уже в следующем году Гельмгольц представил офтальмометр для определения радиуса кривизны глазной роговицы, а несколько позже – факоскоп для измерения кривизны хрусталика глаза при его аккомодации (фокусировке) к предметам на разном расстоянии.

Новая эра в офтальмологии началась с массовым внедрением лазеров. В 1990-х гг. врачи освоили популярную операцию LASIK – Laser-ASsisted In situ Keratomileusis (лазерный кератомилез in situ). Она позволяла быстро и легко корректировать близорукость, дальнозоркость и астигматизм. В середине 2000-х гг. LASIK проходили по 1,4 млн человек в год.

Береги бровь, глаз цел будет

Если вы внимательно посмотрите на свое отражение в зеркале, то заметите, что глаза состоят в основном из белого вещества. Это соединительнотканное образование называется склерой и создает прочную защиту вокруг глазного яблока.

Наиболее заметной частью глаза является цветная радужная оболочка и темный зрачок, который она окружает. Радужная оболочка (или радужка) действует по принципу диафрагмы фотоаппарата: расширяется в темноте, чтобы пропустить сквозь зрачок больше световых фотонов, и сужается на свету для защиты светочувствительных клеток от перегрузки. Цвет радужки зависит от меланина – пигмента, который присутствует не только в радужке, но, например, и в коже, определяя ее цветовую палитру и насыщенность. Радужка и зрачок снаружи покрыты прозрачным куполом – роговицей.

Веки смачивают поверхность глазного яблока и предотвращают попадание в него инородных тел. Ресницы и брови не дают поту стекать в глаза, уменьшают вероятность оседания пыли и др.

В наружном углу глаза расположены слезные железы. Они создают постоянный приток слез через канальцы из внутреннего угла глаза, поддерживая увлажненность глазных яблок. Кстати, слезы не только смачивают роговицу, но и содержат бактерицидные ферменты.

Видит око далеко, а ум еще дальше

Попадая в глаз, свет проходит через хрусталик – особую линзообразную структуру, которая меняет толщину для лучшей фокусировки зрения на объекте. Свет также проходит через «полутвердую» камеру с гелеобразным наполнителем – стекловидное тело, которое придает глазам определенную форму и упругость. Наконец, свет достигает сетчатки – специальной мембраны, состоящей из нескольких слоев клеток, которые получают визуальную информацию и передают ее в мозг.

Глазные яблоки расположены в хорошо укрепленных частях черепа, называемых глазницами. Между глазницами и глазными яблоками находятся слои амортизирующей жировой ткани и шесть тонких мышц, которые аккуратно тянут глазное яблоко в ту или иную сторону.

Для максимально полного восприятия окружающего мира наши глаза находятся в постоянном движении. Это очень сложный и невероятно скоординированный процесс. Большинство движений глаз совершаются без контроля сознания. Например, когда мы замечаем яркий свет на периферии зрения, глаз немедленно поворачивается к нему – это называется рефлексом фиксации. Но даже в отсутствии внешних раздражителей глаза все равно «прыгают» несколько раз в секунду. Такие микродвижения поддерживают сосредоточенность мозга на окружающем мире и стимулируют сетчатку «снимать» свежую визуальную информацию даже с неподвижных объектов (иначе при взгляде на камень мы бы видели статичные фотообои).

Важную роль в зрении играет сетчатка. Ее светочувствительные клетки – палочки и колбочки – позволяют нам видеть окружающий мир. Колбочки крайне чувствительны к цветам, поэтому они отвечают за цветовое зрение днем. Большинство из них сосредоточено вокруг небольшой ямочки на сетчатке, называемой желтым пятном (fovea).

Палочки отвечают за обнаружение движения и ночное зрение, поэтому в темноте оказываются намного более полезными, чем колбочки. К слову, через 30 минут в полной темноте человеческий глаз становится в 10 000 раз более чувствительным к свету. При этом значительно падает распознавание цветов, поэтому «ночью все кошки серые».

Когда свет проецирует изображение на сетчатку, оно оказывается перевернутым в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а также двухмерным. Зрительный нерв отправляет эту картинку на обработку в заднюю часть мозга – затылочную долю. К счастью, наш мозг знает, как преобразовать исходное изображение в «нормальное». При этом оно не только переворачивается в правильном ракурсе, но и становится трехмерным – это связано с тем, что глаза видят объекты слегка под разными углами. Мозг собирает информацию с обеих сетчаток и объединяет ее в трехмерное изображение с помощью стереоскопической (пространственной) фокусировки.

Не верь речам, верь своим очам

Более 60% сенсорных волокон к мозгу идут именно из глаз. Зрительная кора, которая является частью коры больших полушарий головного мозга, содержит около 500 млн нервных клеток – для сравнения, в слуховой коре всего 800 тыс. клеток. Глаз работает в огромном диапазоне освещенности и обладает исключительной чувствительностью. Но какой именно?

В 1901 году нидерландский физик-теоретик Хендрик Лоренц предположил, что минимально обнаруживаемая глазом вспышка возможна при попадании 100 световых фотонов на роговицу. На практике этот факт был исследован ван дер Фельденом Хехтом в 1942 году. Он пришел к выводу, что получения визуального эффекта 1 фотон света должен быть поглощен хотя бы 1 из 5-8 палочек на сетчатке. Для наглядности можно сказать, что это порядка 5-30% яркости самой темной области ночного неба по оценкам Национальной физической лаборатории Великобритании.

Интересно, что между данными этого эксперимента и реальной жизнью есть определенное несоответствие. В действительности отдельные палочки глаза могут обнаруживать и сигнализировать мозгу об 1 фотоне света, но в большинстве своем требуется 5-8 и более фотонов (есть данные об 11 фотонах). Причина такой разницы кроется в биологическом шуме зрительной системы.

Хозяйское око за всем углядит

В норме человеческий глаз способен различать две точки, угол между которыми составляет 1 минуту или 1’. Его также называют минимальным углом разрешения глаза – Minimum Angle of Resolution или MAR. Одна угловая минута составляет 1/60 части углового градуса; в свою очередь 1 угловой градус равен 1/360 части окружности. Как видите, наш глаз может различать очень мелкие объекты.

Острота зрения (Vision Acuity или VA) является величиной, обратной MAR. Например, MAR = 1’ соответствует VA = 1,0. При MAR = 2’ значение VA = 1/2’ или 0,5. И далее чем больше MAR, тем ниже VA, поскольку в числителе всегда будет цифра 1, а знаменатель увеличивается.

На практике угол разрешения глаза обычно не измеряют – вместо этого используют тестовые таблицы. Вот две наиболее популярных сегодня:

  • Таблицы Снеллена – разработаны голландским офтальмологом Германом Снелленом в 1800-х гг. Часто применяются в англоязычных странах, при этом результат записывается в виде дроби: числитель – расстояние от человека до таблицы в футах (обычно 20), а знаменатель – расстояние, с которого указанные буквы должны быть видны в норме. Самая верхняя буква записывается 20/200 т.е. человек смотрит на нее с 20 футов (6 метров), а в норме должен увидеть даже с 200 футов. Таким образом, зрение 20/20 эквивалентно «нашей» единице.
  • Таблицы Сивцева-Головина – отечественные версии таблиц Снеллена, созданные Д.А. Сивцевом и С.С. Головиным в 1923 г. Выстроены по аналогичному принципу, но тестовое расстояние составляет 5 метров (16,4 фута). Острота зрения по Сивцеву-Головину записывается в виде десятичных дробей: 1,0 (5,0 м), 0,9 (5,55 м) 0,8 (6,25 м), 0,7 (7,14 м) и т.д. В скобках указаны расстояния, с которых эти строчки должны быть видны в норме.

В тестовых таблицах используются не только буквы, но и другие оптотипы – например, кольца Ландольта. Это циркулярные колечки с «разрезами» на одной из восьми сторон, включая диагонали. В отличие от классических таблиц с буквами «ШБ», заранее выучить распределение насечек и обмануть офтальмолога с кольцами Ландольта будет намного сложнее.

На остроту зрения влияют многие факторы:

  • Вариант оптотипа – не все символы одинаково легко читаемы. Простыми считаются буквы Т, Л, А, сложными – В, К, М, Н, Ы. Даже люди с нормальным зрением часто путают буквы Д, Ш, О, Ы и некоторые другие.
  • Расстояние между оптотипами – чем свободнее расположены, тем легче различимы. Одиночные буквы или кольца Ландольта видны лучше всего.
  • Освещение – стандартом считается яркость экрана в 160 кд/м2, поскольку для человека наиболее комфортный диапазон находится в районе 150-200 кд/м2.
  • Возраст – у новорожденных острота зрения редко превышает 0,1. К 3‑4 годам она улучшается до 0,3‑0,4 и уже в 5 лет составляет 0,5‑0,6. Своего максимума острота зрения обычно достигает к 10 годам, а после 80 лет в среднем снижается до 0,5‑0,6 при дневном освещении.

Определенное значение имеет усталость, прием некоторых лекарств, волнение, стресс, использование диафрагмы и даже то, смотрит человек на таблицу одним или двумя глазами – бинокулярное зрение примерно на 20% лучше.

Глаза как плошки, а не видят ни крошки

Здесь собраны наиболее распространенные болезни глаз и способы их лечения.

Патологии рефракции – это миопия (близорукость), гиперметропия (дальнозоркость), астигматизм (искажение зрения на всех расстояниях при неправильной форме роговицы или хрусталика) и пресбиопия или «старческое зрение», возникающее после 40-50 лет (потеря фокусировки на близких предметам, неспособность читать мелкие буквы и др.). Национальный институт глаза США утверждает, что правильная коррекция рефракции может улучшить зрение у 150 млн американцев, т.е. у 45% населения Соединенных Штатов.

Патологии рефракции лечатся следующим образом:

  • Очки – простой, доступный и безопасный способ решения проблемы. Из минусов: очки придется носить.
  • Контактные линзы – «скрытный» вариант очков, который не будет портить ваш образ. Из минусов: за линзами нужно ухаживать, их следует периодически менять, может возникнуть раздражение глаз и дискомфорт.
  • Хирургия – радикальный подход к решению проблемы. Сегодня доступны различные лазерные методы: LASIK, LASEK (эпителиальный кератомилез), фоторефракционная кератэктомия и др. Из минусов: возможны осложнения.

Возрастная макулярная дегенерация (возрастная макулодистрофия) – поражение макулы, связанное со старением человека и приводящее к нарушению острого (детального) зрения. Макула является центральной частью сетчатки. Когда она страдает, человеку становится сложно читать, водить машину и выполнять прочие действия, требующие точной фокусировки.

Возрастная макулодистрофия бывает сухой и влажной:

  • Влажная – кровеносный сосуд позади сетчатки увеличивается в размере и либо лопается, либо рубцуется. В обоих случаях макула повреждается, и точное зрение быстро падает. Ранний признак влажной формы: прямые линии для человека выглядят волнистыми.
  • Сухая – макула со временем истончается, постепенно размывая центральное зрение. Сухая форма составляет 70-90% случаев макулодистрофии, она прогрессирует медленнее, чем влажная. Ранний признак: друзы, т.е. глобулы мукопротеинов и мукополисахаридов, которые постепенно кальцифицируют диск зрительного нерва.

Возрастная макулярная дегенерация лечится следующим образом:

  • На ранних стадиях – нужно следить за глазами, вспомнить про ЗОЖ и регулярно посещать офтальмолога. Из минусов: многие об этом забывают.
  • Витамины и некоторые добавки – витамины С, Е, бета-каротин, цинк, медь, лютеин, зеаксантин. Из минусов: к сожалению, это не панацея.
  • Лекарства – ингибиторы фактора роста эндотелия сосудов вводятся прямо в глаз; используются на поздних стадиях болезни. Из минусов: лекарство может подействовать не полностью, процедура инъекции в глаз выглядит устрашающе.
  • Лазер – фотодинамическая терапия с вертепорфином; применяется при влажной форме. Из минусов: возможны осложнения.

Катаракта – помутнение хрусталика глаза и основная причина слепоты в мире. Катаракта относится к возрастным заболеваниям, но иногда появляется после травмы глаза, операции по поводу другой патологии (например, глаукомы) и даже с рождения. Около 20,5 млн (17,2%) американцев в возрасте 40 лет и старше страдают катарактой одного или обоих глаз, а у 6,1 млн (5,1%) хрусталик удален оперативно. Общее количество людей с катарактой к концу 2020 года в мире составит 30,1 млн.

Среди симптомов катаракты: нечеткое зрение, блеклые цвета, плохое ночное зрение, свет фонаря или лампы кажется чрезмерно ярким, ореол вокруг источника света, двоящееся изображение.

Катаракта лечится следующим образом:

  • Более яркий свет на работе и дома
  • Солнцезащитные очки с антибликовым покрытием на улице
  • Использование увеличительного стекла для чтения
  • Очки или контактные линзы для улучшения зрения на ранних стадиях болезни
  • Операция – по сути, это единственный вариант радикального решения проблемы. Врач удаляет помутневший хрусталик и заменяет его новым искусственным хрусталиком, так называемой интраокулярной линзой. После данного вмешательства 9 из 10 человек начинают видеть лучше.

Глаукома – группа болезней, связанных с ростом давления в глазу и повреждением зрительного нерва. Есть две основные (но не единственные) формы: открытоугольная и закрытоугольная.

  • Открытоугольная глаукома – наиболее типичная форма. Она медленно прогрессирует, и человек даже не замечает потери зрения, пока болезнь не перейдет в серьезную стадию.
  • Закрытоугольная глаукома – неотложное состояние, развивающееся внезапно и сопровождающееся сильной болью в глазу, тошнотой, покраснением глаз и затуманиванием зрения.

Глаукома лечится следующим образом:

  • Лекарства – рецептурные глазные капли для снижения внутриглазного давления.
  • Лазер – создание безопасных «отверстий» в глазу для удаления лишней жидкости и нормализации давления.
  • Хирургия – трабекулоэктомия, малоинвазивная хирургия, использование шунтов-имплантов и др.

Глаза боятся, руки делают

Что вы можете сделать прямо сейчас для профилактики проблем с зрением и глазами?

  • Носите солнечные очки с UV-фильтрами – в солнечный день очки с ультрафиолетовыми фильтрами защитят от катаракты и не только. Они предотвращают повреждение сетчатки и защищают нежную кожу век, замедляя образование морщин вокруг глаз. Только убедитесь, что ваши очки на 100% блокируют UV лучи спектров A и B (UVA и UVB).
  • Не курите – курение ускоряет развитие возрастной макулодистрофии.
  • Питайтесь правильно – дефицит витаминов, минералов и других нутриентов может нарушить функцию сетчатки. Поэтому помните про морковь, но не забывайте про витамины C и E, цинк, лютеин, зеаксантин, омега-3 жирные кислоты и в целом про сбалансированный рацион.
  • Регулярно посещайте офтальмолога – простой совет, но его многие игнорируют.
  • Защищайте глаза – во время мелкого ремонта и в других ситуациях.
  • Вспомните про семью – если у вас есть родственник с глаукомой или диабетической ретинопатией, очевидно, что вам нужно внимательнее относиться к своему зрению и здоровью в целом.
  • Не перенапрягайте зрение – оптимальным является правило 20-20-20: каждые 20 минут отрывайте взгляд от работы и смотрите на объект на расстоянии 20 футов (6 метров) в течение 20 секунд.

Есть проблемы со зрением? Запишитесь на прием к офтальмологу!