Функциональные особенности зрительной системы у детей | Руководство по детской офтальмологии

Описание

Основным свойством зрительной системы, которое определяет все стороны ее деятельности и лежит в основе таких функций как различение яркости, цвета, формы и движения объектов, оценка их размеров и удаленности, является способность реагировать на воздействие света.

Минимальное количество световой энергии, вызывающее ощущение света, характеризует абсолютную световую чувствительность глаза. За счет ее изменений зрительная система адаптируется, приспосабливается к различным уровням яркости в широком диапазоне - от 10х6 до 10х4 нит.

Световая чувствительность значительно повышается в темноте, что- позволяет воспринимать очень слабые яркости, и снижается при переходе ОТ меньшей освещенности К большей. В условиях такой адаптации устанавливается определенная фоновая активность, всех уровней зрительной системы. Если в поле зрения имеются участки с неодинаковой яркостью, то их различие оценивается посредством контрастной, или различительной, чувствительности глаза. Это позволяет определить пространственную конфигурацию изображений.

Следовательно, контрастная чувствительность, составляет физиологическую основу восприятия формы и величины предметов. Наиболее высокой контрастной чувствительностью обладает центральная область сетчатки.
Функциональной единицей зрительной системы является рецептивное поле - клетка или группа клеток данного уровня системы, посылающих нервный сигнал к вышележащему нейрону. Одни рецептивные поля реагируют только на включение света (оп-ответ), другие лишь на его выключение (off-ответ), третьи—и на включение, и на выключение света (on off-ответ).

Рецептивные поля изменяются, в зависимости ОТ меняющихся условий и задач зрительного восприятия происходит их функциональная перестройка. В области центральной ямки рецептивные поля имеют меньший размер, чем на периферии. В отличие от рецептивных полей сетчатки и коленчатого тела, для которых характерны круглая форма, корковые поля имеют вытянутую форму и значительно более сложное строение.

Несколько клеток нижележащего слоя зрительной системы) связаны с одной вышележащей клеткой, т. е. отмечается восходящая поэтажная конвергенция сенсорных нейронов. Вместе с- тем по мере перехода от сетчатки к зрительной коре на каждом следующем этаже количество нервных элементов и связей между ними увеличивается, так что одна ганглиозная клетка сетчатки оказывается связанной с тысячами кортикальных нейронов. В результате этого повышается надежность системы и уменьшается вероятность того, что будет послан ошибочный сигнал.

Основные этапы переработки зрительной информации можно представить в следующем виде. В колбочках и палочках сетчатки происходят фотофизический и фотохимический процессы трансформации энергии света в нервное возбуждение, которое передается биполярам, а от них - ганглиоаным клеткам. Кодом интенсивности сигнала, посылаемого в мозг по аксонам ганглиозных клеток — волокнам зрительного нерва, служит частота импульсных разрядов.

На уровне сетчатки вследствие пространственно-временной «суммации светового стимула, а также тормозного взаимодействия между зонами внутри самих полей происходит подчеркивание контуров изображения.

В вышележащие отделы зрительной «системы передаются сведения главным образом о тех его частях, где наблюдается перепад, градация яркости и содержится наиболее новая информация. В наружном коленчатом теле латеральное торможение возрастает и эффект контрастирования изображения усиливается.

На следующем этапе переработки зрительной информации происходит переход к пространственному (топологическому) Кодированию. Установлено, что в зрительной системе, главным образом в высших ее отделах, имеются нейроны, избирательно реагирующие только на определенные характеристики изображения: участки различной формы и яркости, границы темной и освещенной зон, прямые линии, ориентированные в том или ином направлении, острые и тупые углы, концы отрезков, изогнутые контуры, различные направления движения объектов. Описаны три типа кормовых рецептивных полей, связанные с кодированием элементов формы: простые, сложные и сверхсложные.
[banner_centerrs] {banner_centerrs} [/banner_centerrs]

Специфические ответы нейронов на действие светового стимула позволяют выделить элементарные признаки изображения и создают основу для сжатого и экономного описания видимого объекта.

Простые признаки изображения служат как бы готовыми блоками для построения образа. Конечный процесс его распознавания определяется функциональной организацией совокупностей нейронов, интеонратошной деятельностью зрительной системы в целом.

По мере продвижения ко все более высоким ее отделам происходит уменьшение числа нейронных каналов, участвующих в передаче зрительной информации, и переход от описания элементов изображения к построению целых изображений, формированию зрительных образов и их опознанию. Высказано мнение, что различение простейших конфигураций является врожденным свойством зрительной системы, распознавание же сложных образов основывается на индивидуальном опыте и требует обучения.

В кортикальных ассоциативных зонах зрительная информация сочетается с информацией, поступающей от других сенсорных: систем. В результате этого создаются условия для комплексного восприятия внешней среды.
Особенностью деятельности нервной системы ребенка после рождения является преобладание подкорковых образований. Головной мозг новорожденного еще недостаточно развит, дифференцировна коры и пирамидных путей не закончена.

Вследствие этого у новорожденных отмечается склонность к диффузным реакциям, к их генерализации и иррадиации и вызываются такие рефлексы, которые у взрослых бывают только при патологии.

Указанная способность центральной нервной системы новорожденного оказывает существенное влияние и на деятельность- сенсорных систем, в частности зрительной. При резком и внезапном освещении глаз могут возникнуть генерализованные защитные рефлексы — вздрагивание тела и феномен Пейпера, который выражается в сужении зрачка, смыкании век и сильном откидывании головы ребенка назад.

В условиях освещения глаз ярким светом возникают мигательный рефлекс и отведение глазных яблок кверху. Такая защитная реакция органа зрения на действие специфического раздражителя обусловлена, очевидно, тем, что зрительная система - единственная из всех сенсорных систем, на которую адекватная афферентация действует только после рождения ребенка.

Требуется» некоторое привыкание к свету. Как известно, остальные афферентации — слуховые, тактильные, интероцептивные и проприоцептинные — оказывают свое влияние на соответствующие -анализаторы еще в период (внутриутробного развития. Однако следует подчеркнуть, что в постиатальном онтогенезе зрительная система развивается ускоренными темпами и визуальная ориентировка? вскоре опережает слуховую и тактильно-проприоцептивную.

Уже при рождении ребенка отмечается ряд безусловных зрительных рефлексов - прямая и содружественная реакция зрачков- на свет, кратковременный ориентировочный рефлекс поворота обоих глаз и головы к источнику света, попытка слежения за движущимся объектом. Однако расширение зрачка в темноте происходит медленнее, чем его сужение на свету.

Это объясняют недоразвитием в разном возрасте дилататора радужки или иннервирующего ату мышцу нерва. На 2 - 3-й неделе в результате появления условнорефлекторных связей начинается усложнение деятельности зрительной системы, формирование и совершенствование функций предметного, цветового и пространственного зрения.

Таким образом, световая чувствительность появляется сразу после рождения. Правда, под действием света у новорожденного не возникает даже элементарный зрительный образ, и вызываются в основном неадекватные общие и местные защитные реакции. Вместе с тем с самых первых дней жизни ребенка свет оказывает стимулирующее действие на развитие зрительной системы в целом и служит основой формирования всех ее функций.

С помощью объективных методов регистрации изменений зрачка, а также других видимых реакций (например, рефлекса Пейпера) на свет разной интенсивности удалось получить некоторое представление об уровне светоощущения у детей раннего возраста. Чувствительность глаза к свету, измеренная по пупилломоториой реакции зрачка с помощью пупиллоскопа, увеличивается в первые месяцы жизни и достигает такого же уровня, как у взрослого, в школьном возрасте.

Абсолютная световая чувствительность у новорожденных резко снижена, причем в условиях темновой адаптации она в 100 раз выше, чем при адаптации к свету. К концу первого полугодия жизни ребенка световая чувствительность существенно повышается и соответствует 2/3 ее уровня у взрослого. При исследовании зрительной темпов ой адаптации у детей 4—14 лет установлено, -что с возрастом уровень адаптационной кривой увеличивается и 12—14 годам становится почти нормальным.

Пониженную световую чувствительность у новорожденных объясняют недостаточным развитием зрительной системы, в частности сетчатки, что косвенно подтверждают результаты электро-ретинографии. У детей младшего возраста форма электроретинограммы близка к обычной, но амплитуда ее понижена.

Последняя зависит от интенсивности света, падающего на глаз: чем интенсивнее свет, тем больше амплитуда электроретинограммы. J. Francois и A. de Rouk (1963) установили, что волна, а в первые месяцы жизни ребенка ниже нормальной и достигает обычной величины после 2 лет. Фотопическая волна b1 развивается еще медленнее и в возрасте старше -2 лет еще имеет низкое значение.

Скотопическая волна b2 при «слабых стимулах у детей от 2 до 6 лет значительно ниже, чем у взрослых. Кривые волны а и b при сдвоенных импульсах довольно значительно отличаются от кривых, наблюдаемых у взрослых. Рефрактерный период в начале более короткий.
Форменное центральное зрение появляется у ребенка только на 2—3 месяце жизни. В дальнейшем происходит его постепенное совершенствование — от способности обнаруживать предмет до способности его различать и распознавать.

С помощью изучения реакции ребенка на предъявление предметов разной величины и формы, способности их дифференцировки при выработке условных рефлексов, а также реакции оптокинетического нистагма удалось получить сведения о форменном зрении у детей даже раннего возраста.

Так, установлено, что на 4 -6-м месяце жизни ребенок реагирует на появление обслуживающих его лиц, а еще раньше - на 2—3-м месяце - замечает -грудь матери. На 7 - 10-м месяце у ребенка появляется способность распознавать геометрические формы (куб, пирамида, конус, шар), а на 2—3-м году жизни - нарисованные изображения предметов.
Совершенное восприятие формы предметов и нормальная острота зрения развиваются у детей только в период школьного обучения.

С помощью оптокинетического нистагма исследовано форменное зрение у 32 новорожденных в возрасте от 8 часов до 8 дней; 14 детей не фиксировали объект во время исследования, у остальных 18 детей удалось определить остроту зрения, она оказалась равной 0,02 ОД.

На рис. 19 представлен график изменения остроты зрения у детей с возрастом, по данным ряда авторов. Этот график хорошо иллюстрирует отмеченную выше закономерность постепенное совершенствование форменного зрения на основе жизненного опыта по мере роста и развития детского организма.

Однако следует обратить внимание на то, что темпы увеличения остроты зрения, установленные отдельными: авторами, существенно различаются. Это объясняется большой вариабельностью визуальных показателей у детей даже одного возраста, особенно дошкольников, что убедительно доказывают данные, представленные в табл. 5.

В связи с этим о возрастных нормах остроты зрения у детей дошкольного возраста можно судить лишь с большой долей условности. Следует иметь в виду, что у таких детей острота зрения ниже 1,0 может отмечаться и при отсутствии каких-либо изменений со стороны органа зрения.

Параллельно развитию форменного зрения идет становление цветоощущения, которое также в основном является функцией колбочкового аппарата сетчатки. С помощью условнорефлекторной методики установлено, что способность дифференцировать цвет впервые появляется у ребенка в возрасте 2—6 мес.

К 4—5 годам цветовое зрение у детей уже хорошо развито, но продолжает совершенствоваться и в дальнейшем. Аномалии цветоощущения у них встречаются приблизительно с такой же частотой, и в таких же количественных соотношениях между лицами мужского и женского пола, как и у взрослых.

Границы поля зрения у детей дошкольного возраста примерно на 10% уже, чем у взрослых. В школьном возрасте они достигают нормальных величин. Размеры слепого пятна по вертикали и горизонтали, определенные при кампиметрическом исследовании с расстояния 1 м, у детей в среднем на 2 -3 ом больше, чем у взрослых.

Для возникновения бинокулярного зрения необходима функциональная взаимосвязь между обеими половинами зрительного анализатора, а также между оптическим и двигательным аппаратами глаз. Бинокулярное зрение развивается позднее других зрительных функций.

Вряд ли можно говорить о наличии истинного бинокулярного зрения, т. е. о способности сливать два (монокулярных изображения в единый зрительный образ, у детей грудного возраста. У них появляется только механизм бинокулярной фиксации объекта как основа (развития бинокулярного зрения.

Для того чтобы объективно судить о динамике развития бинокулярного зрения у детей, можно использовать пробу с призмой. Возникающее при этой пробе установочное движение свидетельствует о том, что имеется один из основных компонентов объединенной деятельности обоих глаз — фузионный рефлекс. Л. П. Хухрина (1970), использовав эту методику, установила, что способностью перемещать сдвинутое в одном из глаз изображение на центральную ямку сетчатки обладает 30% детей первого года жизни. Частота феномена с возрастом увеличивается и на 4нм жизни достигает 94,1% (табл. 6). При исследовании с помощью цветового прибора бинокулярное зрение на 3 нм и 4-м году жизни (было (выявлено соответственно у 56,6 и 86,6% детей.

Главная особенность бинокулярного зрения состоит, как известно, в более точной оценке третьего пространственного измерения — глубины пространства. Как видно на графике (рис. 20), средняя величина порога «бинокулярного глубинного зрения у детей 4 10 лет постепенно уменьшается. Следовательно, по мере роста и развития детей указанного возраста оценка пространственного измерения становится все более точной. Она продолжает совершенствоваться и в более старшем возрасте.

Можно выделить следующие основные этапы развития пространственного зрения у детей. При рождении ребенок сознательного зрения не имеет. Под влиянием яркого света у него суживается зрачок, закрываются веки, голова толчкообразно откидывается назад, но глаза при этом бесцельно блуждают (независимо друг от друга.

Через 2 - 5 (нед после рождения сильное освещение уже побуждает ребенка (удерживать глаза относительно (неподвижно и пристально смотреть на световую поверхность. Действие света особенно заметно, если он попадает на центр сетчатки, который к этому времени развивается в высокоценный участок, позволяющий получать наиболее детальные и яркие впечатления.

К концу первого месяца ткани оптическое раздражение периферии сетчатки вызывает рефлекторное движение глаза, в результате которого световой объект воспринимается центром сетчатки. Эта центральная фиксация вначале совершается мимолетно и только ее одной стороне, но постепенно в связи с повторением она становится устойчивой и двусторонней.

Бесцельное блуждание каждого глаза сменяется (согласованным движением обоих глаз. Возникают конвергентные и «привязанные» к ним фузионные движения, формируется физиологическая основа бинокулярного зрения — оптомоторный механизм бификсации. В этот период средняя острота зрения у ребенка (измеренная по оптокинетическому нистагму) составляет примерно 0,1, к 2 годам она повышается до 0,2 -0,3 и только к 6—7 годам достигает 0,8- 1,0.

К тому времени, когда высокое фовеальное зрение предъявляет все более строгие требования к аппарату бинокулярного зрения, он уже бывает достаточно развит.
В течение 2-го месяца жизни ребенок начинает осваивать ближнее пространство. В (этом принимают участие зрительные, проприоцептивные и тактильные раздражения, которые взаимно контролируют и дополняют друг друга.

В первое время близкие предметы видны в двух измерениях (высота и ширина), но благодаря осязанию ощутимы в трех измерениях (высота, ширина и глубина). Так складываются первые представления о телесности (объемности) предметов.
На 4-м месяце у детей развивается хватательный рефлекс. При этом (направление предметов большинство детей определяют правильно, но расстояние оценивается (неверно.

Ребенок ошибается также в определений объемности предметов, которое также основывается на оценке расстояния: он пытается схватить бестелесные солнечные пятна на одеяле и движущиеся тени.

Со второго полугодия жизни начинается освоение дальнего пространства. Осязание при этом заменяют ползание и ходьба. Они позволяют сопоставлять расстояние, на которое перемещается тело, с изменениями величины изображений на сетчатке и тонуса глазодвигательных мышц: создаются зрительные представления о расстоянии. Следовательно, эта функция развивается позднее других. Она обеспечивает трехмерное восприятие пространства и совместима лишь с полной согласованностью движений глазных яблок и симметрией в их положении.

Всякое существенное изменение в окружающей обстановке, воспринимаемое зрительной системой. Служит основой для построения сенсомоторных действий, для приобретения знаний о зависимости между действием и его (результатом. В способности запоминать последствия своих действий, (собственно, и заключается процесс обучения в психологическом смысле этого слова.

Значительные качественные изменения в пространственном восприятии происходят в возрасте 2 - 7 лет, когда ребенок овладевает речью и у него развивается абстрактное мышление. Зрительная оценка пространства совершенствуется и в более старшем возрасте.

В заключение следует отметить, что в развитии зрительных ощущений принимают участие как врожденные механизмы, выработанные и закрепившиеся в филогенезе, так и (механизмы, приобретенные в процессе накопления жизненного опыта.

В связи с этим давний спор между сторонниками нативизма и эмпиризма о главенствующей роли одного из этих механизмов в формировании пространственного восприятия представляется беспредметным.