В.И. Шуркин
(г. Москва)

"Природа весьма проста; что этому противоречит, должно быть отвергнуто"
М.В. Ломоносов

О ПОЛОЖЕНИИ ОСНОВНЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЗОН АККОМОДАЦИИ

В статье представлен материал о взаимосвязи некоторых анатомо-топографических параметров глазо-двигательных мышц, черепа и орбиты глаз человека с положением основных функциональных зон аккомодации.

Ключевые слова: физиологический покой аккомодации, зрительная ось, срединная линия головы, угол конвергенции, форма черепа, архитектоника орбиты, индивидуальная рефракция, межзрачковое расстояние, пространство дальнего видения, пространство ближнего видения.

Принятые в статье сокращения:
АБ - аккомодация для близи.
AД - аккомодация для дали.
ГДМ - глазо-двигательные мышцы.
ЗКА - зрачково-конвергентная аккомодация.
ЗКР - зрачково-конвергентный рефлекс.
ЗО - зрительная ось.
СЛГ - срединная линия головы.
ПДВ - пространство дальнего видения.
ПБВ - пространство ближнего видения.
ЭЗБВ - экстремальная зона ближнего видения.
ОЗБВ - оптимальная зона ближнего видения.
ФПА - функциональный покой аккомодации.

Считают, что функционирование аккомодации нормального глаза человека определяется тремя основными состояниями: 1) аккомодация для дали (AД) , 2) аккомодация для близи (АБ) и 3) положение физиологического покоя аккомодации (ФПА).

При этом полагают, что состоянию ФПА соответствует оптическая установка глаз в точку, расположенную в 0,6-1,0 м от глаз; состоянию АД - установка глаз на объекты в пространстведальнего видения (ПДВ) - от точки ФПА до бесконечности; состоянию АБ - установка глаз на объекты в пространстве ближнего видения (ПБВ) - ближеточки ФПА.

Проведенный нами анализ нормальной топографии глазодвигательных мышц (ГДМ) показал, что в норме зрительная ось (ЗО) пересекает под углом 3° параллельные друг к другу анатомическую ось глаза и срединную линию головы (СЛГ), составляя между собой смежные геометрические углы. По отношению к СЛГ, обе ЗО образуют первичный угол конвергенции в 6°.

Наши расчеты показали, что положение точки ФПА подвержено индивидуальным колебаниям и их варианты, по нашим расчетам, находятся в прямо-пропорциональной зависимости от величины межзрачкового расстояния (Dpp) в миллиметрах.

Положение ФПА определяют по нижеследующей формуле:

ФПА (в мм) = Dpp / 2 sin 3° = Dpp / 0,1045

Пример 1: при Dpp = 56 мм ФПА = 56 : 0,1045 = 536 мм или 53,6 см.
Пример 2: при Dpp = 66 мм ФПА = 66 : 0,1045 = 632 мм или 63,2 см.
Пример 3: при Dpp = 72 мм ФПА = 72 : 0,1045 = 689 мм или 68,9 см.

Положение точки ФПА может варьироваться также в зависимости и от индивидуальных анатомических особенностей архитектоники черепа. Выделено три формы черепа:

1) длинноголовая - долихоцефалия, 2) круглоголовая - мезоцефалия, 3) короткоголовая - брахицефалия [2].

Если величину наибольшего поперечного размера черепа разделить на величину продольного размера (от надпереносья до наружного затылочного бугра) и умножить на 100, то получится индекс, характеризующий ту или иную форму черепа индивидуума. Для долихоцефалов этот показатель не превышает 75, для брахицефалов - более 80, для мезоцефалов этот показатель находится между 75-80.

По нашим данным для каждой из названных форм черепа характерны также индивидуальные различия и в архитектонике и топографии орбит. Так, у долихоцефалов орбита более вытянута как по переднезадней оси, так и по вертикали. При этом у них межорбитальное расстояние, как и Dpp наименьшие из всех. Напротив, у брахицефалов орбита более короткая и несколько расширена по горизонтали. При этом межорбитальное расстояние и Dpp наибольшие из всех. Мезоцефалы среди всех занимают промежуточное положение.

Для каждого из названных вариантов нормальной формы черепа характерно также и индивидуальные различия в положении точки ФПА - у долихоцефалов она расположена гораздо ближе, нежели у брахицефалов. По нашим данным из числа брахицефалов, как правило, формируется группа лиц с гиперметропической рефракцией, в дальнейшем являющихся основными поставщиками косоглазия и близорукости. Наименее подверженными к зрительным нарушениям являются долихоцефалы.

Проведенный нами анализ топографии орбит, показал, что в норме глазные яблоки в орбитах расположены таким образом, что их ЗО по отношению к СЛГ также образуют первичный угол конвергенции 6°. При этом точка пересечения ЗО обоих глаз на СЛГ, по нашему мнению, характеризует положение точки ФПА.

Следует особо подчеркнуть, что угол первичной конвергенции для всей совокупности форм архитектоники черепа и орбит в норме оказывается одним и тем же - 6° (!), что может указывать на то, что названные варианты могут являться выражением нормы и генетически обусловлены.

Таким образом, положение точки ФПА в норме подвержено индивидуальным вариациям, находящимся в прямой зависимости от анатомо-топографических особенностей ГДМ, черепа и орбит глаз, что в свою очередь может быть генетически обусловленным и оказывать то или иное влияние на последующий рефрактогенез.

Работа на близком расстоянии глазу человека не свойственна. От природы глаз человека устроен таким образом, чтобы обеспечивать четкое зрение в диапазоне дистанций ПДВ без напряжения и утомления. Это было обусловлено филогенетически для обеспечения сторожевой зрительной функции в целях сохранения человека как вида. Поэтому данное пространство нами не рассматривается как пространство аккомодации для дали. По нашему мнению, в ПДВ осуществляются рефлекторные фузионные процессы, связанные с формированием лишь бинокулярного стереоскопического зрения вдаль.

В норме четкое видение разно-удаленных объектов в ПДВ может осуществляться за счет естественной большой глубины резко видимого пространства оптической системы глаза без участия зрачка и конвергентной мускулатуры. Функция зрачка при этом - лишь регулирование интенсивности светового потока, падающего на сетчатку глаза [3].

Современный человек в силу обстоятельств вынужден использовать глаза как рабочий инструмент преимущественно на ближних дистанциях - пространство ближнего видения (ПБВ). Для обеспечения четкого видения на меньших, чем положение точки ФПА дистанциях - в оптимальной зоне ближнего видения (ОЗБВ), равной передней половине ПБВ, уже становится необходимым увеличение глубины резкости преимущественно путем уменьшения величины зрачка за счет зрачково-конвергентного рефлекса (ЗКР) [3].

Четкое видение на еще меньших дистанциях - в задней половине ПБВ - экстремальной зоне ближнего видения (ЭЗБВ), по нашему мнению, может быть достигнуто только через напряжение конвергенции с соответствующей линейной деформацией глазного яблока в аксиальном направлении и смещении сетчатки кзади, но уже без активного участия зрачка[3].

Орган зрения является саморегулирующейся и самонастраивающейся функциональной системой, в которой пороговые стимулы, порядка 0,2D, вызывают сигнал ошибки в системе динамической рефракции глаза с тем, чтобы привести ее в заданное состояние. Это непосредственно относится и к выше описанному акту зрачково-конвергентной аккомодации (ЗКА) в нашей трактовке [3], который осуществляется под контролем и управлением ЗКР.

Выводы.

1. Положение точки функционального покоя аккомодации в норме подвержено индивидуальным вариациям, находящимся в прямой зависимости от анатомо-топографических особенностей глазо-двигательных мышц, черепа и орбит глаз, что может быть генетически обусловленным и может определять направление формирования той или иной индивидуальной рефракции глаза.
2. Функционирование аккомодации нормального глаза человека начинается в пространстве ближнего видения и определяется двумя основными состояниями: 1) зрачково-конвергентная аккомодация в оптимальной зоне ближнего видения и 2) конвергентная аккомодация в экстремальной зоне ближнего видения.
3. В пространстве дальнего видения осуществляются лишь рефлекторные фузионные процессы, связанные с формированием бинокулярного стереоскопического зрения вдаль.

Сведения об авторе:

Шуркин Виктор Иванович - врач-офтальмолог высшей категории.

ЛИТЕРАТУРА

1. Аветисов Э.С. "Близорукость". Москва, Медицина, 1986.
2. Козлов В.И. "Анатомия человека". Москва, Физкультура и спорт, 1978.
3. Шуркин В.И. "Еще раз об аккомодации глаза человека". Журнал "Офтальмология", 2012.
4. Шуркин В.И. "О некоторых механизмах рефрактогенеза". Журнал "Офтальмология", 2012.
ответить
2016-01-01 16:05 №2 Денис
В.И. Шуркин
(г. Москва)

ЕЩЕ РАЗ ОБ АККОМОДАЦИИ ГЛАЗА ЧЕЛОВЕКА

В статье, основанной на анализе теории Гельмгольца, рассмотрен ряд ее противоречий законам естествознания, в соответствии с которыми произведена попытка определения роли гладкой и поперечно-полосатой мускулатуры в аккомодации нормального глаза человека.

Ключевые слова: поперечно-полосатая мускулатура (ППМ), гладкая мускулатура (ГМ), цилиарная мышца (ЦМ), глазо-двигательные мышцы (ГДМ), зрачково-конвергентный рефлекс (ЗКР), саморегулирующаяся и самонастраивающаяся функциональная система (СФС), отличительные физиологические свойства, противоречия, аккомодация, зрительное утомление, спазм аккомодации, остаточная мышечная контрактура, остаточных деформаций склеры.

В зрительном акте человека принимают участие два вида мышц, существенно отличающихся по своим физиологическим свойствам: поперечно-полосатые (далее - ППМ), представленные глазо-двигательной мускулатурой (далее - ГДМ) и гладкие (далее - ГМ), представленные мускулатурой радужки и цилиарной мышцы (далее - ЦМ). Последняя, согласно Гельмгольцу, играет ведущую роль в акте аккомодации.

Основные отличительные физиологические свойства ГМ следующие:

1) Способность осуществлять сравнительно медленные движения. Скорость сокращения ГМ разных органов составляет 2-15 см/сек, а наибольшая из всех - 15 см/сек -характерна для ГМ зрачка. Для сравнения - скорость сокращения различных ППМ составляет 3,5-5,0 м/сек, а самой быстрой - внутренней прямой мышцы глаза - 7,5 м/сек., что в 30-350 и более раз превышает скорость сокращения ГМ. Особенно медленно происходит расслабление ГМ после их сокращения.
2) Тонус и двигательные функции ГМ регулируются импульсами, поступающими по парасимпатическим (автономным) нервам. Поэтому они не подчиняются волевым усилиям человека, а, следовательно, не поддаются каким-либо тренировкам.
3) ГМ легко переходят в состояние длительного стойкого сокращения - пластического тонуса, характеризующегося очень малыми энергетическими расходами. Поэтому ГМ практически не подвергаются утомлению.
4) Физиологически адекватным раздражителем для сокращения ГМ является их быстрое и сильное растяжение.

Рассмотрим основные противоречия теории Гельмгольца законам естествознания.

Противоречие первое. Оперативная "настройка" глаз на четкое видение разноудаленных объектов, как свидетельствует наш ежедневный опыт, осуществляется синхронно с перемещениями взора.

Если бы в этом акте принимала участие ЦМ, то "настройка" глаз осуществлялась бы крайне медленно - в 30-350 и более раз медленнее, нежели перемещение взора. Однако в действительности мы этого не испытываем.

Противоречие второе. В организме человека не существует физиологического акта, при котором тот или иной мышечный орган совершал бы механическую работу на уровне его расслабления. Это

в корне противоречит как законам физиологии человека, так и закону "О сохранении энергии". Последний гласит:

1) Если несколько взаимодействующих между собой тел (система тел) могут совершать работу, то говорят, что они обладают энергией.
2) Механическая работа совершается тогда, когда тело движется (перемещается, деформируется и т.п.) под действием приложенной к нему внешней силы.
3) При совершении работы энергия тел изменяется: потенциальная энергия переходит в кинетическую, а кинетическая - в потенциальную.

В модели аккомодации Гельмгольца ЦМ и хрусталик также представляют систему взаимодействующих между собой тел, каждый из которых, обладая энергией, мог бы совершать механическую работу по отношению друг к другу. Однако, ЦМ, как одна из составляющих системы взаимодействующих тел, находясь в расслабленном состоянии, не может обладать энергией, а, следовательно, не в состоянии совершить механическую работу - деформировать хрусталик в сторону его уплощения. Следуя логике закона "О сохранении энергии", ЦМ может выполнить механическую работу только лишь при своем сокращении, трансформируя при этом потенциальную (накопленную) энергию покоя в кинетическую энергию движения - энергию деформации хрусталика. Последний должен стать более выпуклым и приобрести запас потенциальной энергии - энергии деформации только при непосредственном контакте с ЦМ. Теоретически, в результате такого контакта мы могли бы получить клиническую картину цикло-хрусталикового блока, чего на здоровых глазах мы никогда не наблюдаем. Становится вполне очевидным тот факт, что теория Гельмгольца изначально вступает в непримиримое противоречие как с законами нормальной физиологии, так и с законом "О сохранении энергии", чем и определяет свою нежизнеспособность.

Противоречие третье. Обычным сферическим линзам присуще эйконическое действие - положительные линзы увеличивают, а отрицательные уменьшают ретинальное изображение. Орган зрения является саморегулирующейся и самонастраивающейся функциональной системой (далее - СФС), в которой пороговые стимулы, порядка 0,2 дптр, вызывают сигнал ошибки в системе динамической рефракции глаза с тем, чтобы привести ее в исходное состояние. За сигналом ошибки, казалось бы, должен последовать корректирующий ответ ЦМ, которая должна изменить кривизну хрусталика таким образом, чтобы нейтрализовать эйконическое действие линз и восстановить реальный масштаб ретинального изображения. Однако, этого не происходит, несмотря на достаточный для этого объем абсолютной аккомодации глаза.

Таким образом, выявленные противоречия теории Гельмгольца обнаружили, что ЦМ или т.н. "аккомодационная мышца", на наш взгляд, прямого отношения к аккомодации глаза не имеет, а реализация аккомодации по Гельмгольцу становится принципиально невозможной. Какова же истинная роль ЦМ в глазу?

ЦМ состоит из следующих порций ГМ волокон: 1) меридиональной порции - мышцы Брюкке, 2) циркулярной порции - мышцы Мюллера, и 3) радиально-веерообразной порции - мышцы Иванова.

Основные отличительные физиологические свойства ППМ следующие:

1) Сильное и длительное сокращение волокон ППМ приводит к развитию остаточной мышечной контрактуры, когда волокна ППМ вначале расслабляются не полностью, и их исходная длина восстанавливается лишь по истечении некоторого времени.
2) В зависимости от условий, в которых происходит сокращение ППМ, различают два режима ее работы - динамический, наименее энергозатратный, и статический, наиболее энергозатратный.
3) Тонус и двигательные функции всех ППМ регулируются импульсами, поступающими из соматических подкорковых и корковых двигательных центров, а поэтому, могут подчиняться волевым усилиям человека, и, следовательно, поддаются тренировкам.
4) Статическая работа ППМ способствует ее рабочей гипертрофии, тогда как динамическая работа мышц к рабочей гипертрофии не приводит.
5) В результате интенсивной работы ППМ развивается утомление - временное понижение работоспособности органа, исчезающее после кратковременного отдыха. При этом утомления самих мышц не происходит, поскольку значительно раньше утомляются их нервно-мышечные синапсы, блокирование которых предохраняет мышцу от истощения. Еще раньше утомляются подкорковые и корковые двигательные центры (центральное торможение по И.М. Сеченову), свидетельством чему является заметное снижение работоспособности и функциональные нарушения зрения во время напряженной умственной работы, особенно, у детей.

Рассмотрим наиболее вероятный, на наш взгляд, биомеханизм аккомодации нормального глаза с участием ППМ. В связи с этим, следует подчеркнуть, что работа на близком расстоянии глазу человека не свойственна. От природы глаз человека устроен таким образом, чтобы обеспечивать четкое зрение в диапазоне дистанций от кончиков пальцев вытянутой руки и до бесконечности без какого-либо напряжения и утомления. Это было обусловлено филогенетически для обеспечения сторожевой зрительной функции в целях сохранения человека как вида.

Нормальный глаз взрослого человека является аналогом простейшей фотокамеры с короткофокусным - менее 30 мм - объективом. Такая оптическая система даже при полностью открытом отверстия диафрагмы (≥ 10,0 мм) практически не требует наводки на резкость в диапазоне расстояний от 0,6-1,0 м и до бесконечности за счет большой глубины резкости пространства предметов. В норме четкое видение человеком разно-удаленных объектов так же может осуществляться за счет естественной большой глубины резко видимого пространства оптической системы глаза без какого-то бы ни было участия ГМ зрачка и ЦМ, а также ГДМ. Зрачок, при этом, выполняет не столько диафрагмирующую функцию, сколько функцию регулятора интенсивности светового потока, падающего на сетчатку глаза.

Для обеспечения четкого видения на меньших дистанциях - в диапазоне от 0,6-1,0 до 0,3-0,5 м (оптимальная зона ближнего видения, далее - ОЗБВ) - уже становится необходимым увеличение глубины резкости путем уменьшения величины зрачка (аналогично уменьшению отверстия диафрагмы в фотоаппарате) до 2-3 мм за счет содружественного зрачково-конвергентного рефлекса (далее - ЗКР). При этом энергетические затраты конвергентной группы ГДМ и ГМ зрачка незначительны.

Четкое видение на еще меньших дистанциях - менее 0,3-0,5 м - в экстремальной зоне ближнего видения (далее - ЭЗБВ), по нашему мнению, может быть достигнуто только через напряжение конвергенции с соответствующей линейной деформацией глазного яблока в аксиальном направлении и смещении сетчатки кзади (трансформация первичной формы глазного яблока во вторичную), но уже без активного участия зрачка, поскольку дальнейшее уменьшение его величины в естественных условиях становится физиологически невозможным. В этой зоне ППМ конвергентной группы ГДМ испытывает существенные энергетические затраты.

Таким образом, рассмотренный биомеханизм аккомодации глаза, на наш взгляд, наиболее вероятен и хорошо согласуется с законами нормальной физиологии, прикладной и геометрической оптики. Акт аккомодации глаза человека в норме может осуществляться и реализоваться последовательно в двух зрительных зонах - ОЗБВ (преимущественно за счет ГМ зрачка) и ЭЗБВ (преимущественно за счет ППМ конвергентной группы ГДМ) под контролем и управлением ЗКР.

В рамках данной темы считаем целесообразным коснуться некоторых возможных механизмов зрительного утомления, "спазма аккомодации" и приобретенной близорукости.

Наиболее подверженными утомлению являются лица с сильным неуравновешенным и слабым типами высшей нервной деятельности, которые в большей степени склонны к различным стрессам и соматовегетативным расстройствам, в том числе, расстройствам зрительных функций. Особенно это относится к детям.

Исходя из возрастных особенностей зрительного анализатора решать ту или иную задачу в опознавании зрительного образа, следует, что у ребенка преобладает т.н. элементарная форма восприятия, тогда как у взрослого человека - комплексная. При нормальном зрении взрослый человек на прочтение одной строки печатного текста книги затрачивает 2-3 сек (200-300 слов в минуту), что значительно меньше времени, необходимого на прочтение того же объема текста ребенком. В силу несовершенства и неподготовленности центральной нервной системы, ребенок вынужден пристально разглядывать каждое слово, чтобы получить целостный образ и опознать его. При этом ГДМ работают преимущественно в статическом режиме. Длительная и интенсивная зрительная работа в этом режиме приводит к быстрой потере работоспособности мышц, к утомлению двигательных центров коры головного мозга и развитию т.н. "зрительного утомления". Последнее сопровождается потерей четкости зрения, что побуждает ребенка приближать рассматриваемый объект к глазам - в ЭЗБВ, усиливая тем самым напряжение конвергенции и замыкая "порочный круг". У взрослого же человека во время зрительной работы глазодвигательный аппарат работает преимущественно в динамическом. Поэтому "зрительное утомление" у них развивается реже. Так, по нашему мнению, может развиваться "зрительное утомление".

Зрительно-напряженная работа ГДМ, особенно в ЭЗБВ, вызывает развитие остаточной мышечной контрактуры, которая может существенно замедлять трансформацию вторичной формы глазного яблока в первичную, а, следовательно, замедлять установку оптической системы глаза на четкое видение дальних объектов.Особенно это заметно учащимся, сидящим за последней партой в классе, которые отмечают кратковременное ухудшение зрения при переводе взгляда на доску после зрительно-напряженной работы вблизи. При этом, наблюдают содружественное увеличение зрачков как результат угнетения ЗКР вследствие утомления его двигательного нервного центра. Это явление носит функциональный, преходящий характер и легко исчезает после кратковременного отдыха, либо после всем известной гимнастики для глаз. Так, по нашему мнению, может проявлять себя "спазм аккомодации" или "ложная близорукость", наиболее вероятная причина которой - остаточная мышечная контрактура ГДМ.

Зрительно-напряженная работа ГДМ в ЭЗБВ может привести к накоплению остаточных деформаций склеры и закреплению вторичной формы глазного яблока с рассогласованием его оптической системы в сторону близорукости. Клинически это выражается в стойком снижении остроты зрения вдаль и комфортном (адаптированном) зрении вблизи. Так, по нашему мнению, может формироваться начальная стадия истинной или приобретенной близорукости, которая становится уже необратимой.

Зрительно-напряженная работа ГДМ в ЭЗБВ, может привести к их гипертрофии, что на фоне растущего детского организма может послужить толчком к еще большему увеличению и закреплению линейных деформаций склеры и увеличению аксиальных размеров глазного яблока, а, следовательно, к прогрессированию близорукости. По такому сценарию, на наш взгляд, приобретенная близорукость может прогрессировать.

Выводы.

1) Четкое видение разно-удаленных объектов в пределах ЗФП в норме может осуществляться за счет естественно большой глубины резко видимого пространства оптической системы глаза. Зрачок, при этом, выполняет не столько диафрагмирующую функцию, сколько функцию регулятора интенсивности светового потока, падающего на сетчатку глаза.
2) Акт аккомодации глаза человека в норме может реализоваться лишь в двух зрительных зонах - ОЗБВ (преимущественно за счет ГМ зрачка) и ЭЗБВ (преимущественно за счет ППМ конвергентной группы ГДМ). При этом акт аккомодации находится под контролем и управлением ЗКР, а, следовательно, подчиняется волевым усилиям человека и поддается тренировкам.
3) Гладкая мышца Иванова, как часть ЦМ, может выполнять функцию коррекции и стабилизации четкости ретинального изображения во время резких и быстрых движений глаз, в том числе, при перемещениях человека в пространстве.
4) Причиной "зрительного утомления" может быть снижение работоспособности ГДМ связанной с угнетением корковых и подкорковых глазо-двигательных зон головного мозга.
5) "Спазм аккомодации" может быть вызван остаточной мышечной контрактурой ППМ конвергентной группы ГДМ и угнетением ЗКР.
6) Приобретенная близорукость может быть вызвана закреплением остаточных деформаций склеры под воздействием конвергентной группы ГДМ.
7) Пусковым фактором прогрессирования близорукости может быть гипертрофия ППМ конвергентной группы ГДМ.

Сведения об авторе:

Шуркин Виктор Иванович - врач-офтальмолог высшей категории.

ЛИТЕРАТУРА

1. Аветисов Э.С. "Близорукость". Москва, Медицина, 1986.
2. Бабский Е.Б. и др. "Физиология человека". Москва, Медицина, 1972.
3. Тамицкий Э.Д., Горбатов В.А. "Учебная книга по фотографии". Москва, Легкая индустрия, 1977.
4. Гринштейн А.М., Попова Н.А. "Вегетативные синдромы". Москва, Медицина, 1976.
5. Давыдов В.В. и др. "Психологический словарь". Москва, Педагогика, 1983.
6. Ландсберг Г.С. "Физика". Москва, Наука, 1976.
7. Триумфов А.В. "Топическая диагностика заболеваний нервной системы". Ленинград, Медицина, 1964.