Традиционные и новые механизмы аккомодации и их классификация

     Традиционно считается, что оптический тракт глаза изучен досконально и не требует серьёзных исследований. Однако остаётся множество «неудобных» вопросов, на которые пока нет ответа.

    В частности, до сих пор было не понятно следующее:

    • Как попадают боковые лучи света на периферию хрусталика и преломляются при узком зрачке, а не задерживаются при этом радужкой?

    • Как могут преломляться лучи света, расположенные вблизи оптической оси хрусталика, где кривизна передней и задней поверхностей его капсулы по сравнению с периферией может быть сравнительно мала?

    • Где происходит дисперсия белого света – внутри роговицы или на её задней поверхности?

    • Каков вид оптического сигнала, приходящего в сетчатку – круги или полосы светорассеивания синего, зелёного и красного цвета (СЗК-полосы), которые могут обнаружить колбочки макулы?

     • Как работает система «бинокулярного наведения» обоих глаз на рассматриваемый предмет и как работает их индивидуальный «оптический прицел»?

    • Какой вклад вносит в «собирающую» оптическую систему переднего отрезка глаза роговица, являющаяся слаборассеивающей линзой?

    • Что следует считать фокусом глаза, когда в принципе невозможно одновременно совместить на какой-то общей фокальной плоскости фокусы трёх волновых СЗК-фронтов из-за наличия оптической осевой аберрации?

    • Какой высоконадёжный оптический сигнал должны сформировать в макуле исполнительные механизмы аккомодации для того, чтобы мозг смог «отследить» момент точного наведения глаза на выделенное пространство или настроить предметную резкость?

    • Какие параметры СЗК-полос, сформированных оптической системой глаза, должна уметь фиксировать макула в целом и её fovea в частности для формирования в мозгу сигнала обратной связи на управление ресничной мышцей и системой аккомодации в целом?

    С другой стороны, традиционные представления офтальмологов о функционировании системы аккомодации и её исполнительных механизмов не претерпели до наших дней заметных изменений, начиная со времён Гельмгольца. Эти «вековые представления» основаны на том, что в глазу существует единственный механизм аккомодации – хрусталиковый.

    И эта точка зрения сегодня представлена в мире практически во всех известных нам учебниках, руководствах по офтальмологии и во многих научных исследованиях [1, 4-6, 12, 32, 40, 47-49, 51-56, 67-70, 76, 78]. Эти вековые аккомодационные «скрепы» не только порождают в современных условиях огромное количество «неясных» вопросов, но и напрямую влияют на выбор способов и методов лечения при аномалиях рефракции и при многих других глазных патологиях. Более того, эти традиционные представления сегодня по-настоящему затормозили поступательный процесс разработки современной теории оптометрии.

     Но мы хотели бы, чтобы наше сегодняшнее критическое отношение к происходящему было понято правильно. Гениальный человек инженерного склада ума Герман Людвиг Фердинанд фон Гельмгольц был военным врачом, профессором физики, профессором физиологии, психологом, метрологом, гидродинамиком и акустиком. Он поддержал и развил теорию трёхцветового зрения Томаса Юнга, создал концепцию и предложил механизмы восприятия зрительного пространства, изобрёл офтальмоскоп (1850), офтальмометр (1851) для определения радиуса кривизны роговицы, а также создал факоскоп, позволяющий увидеть изменения кривизны хрусталика глаза при разных фазах аккомодации. То есть сделал первый весомый шаг в исследовании физиологии глаза и зрения и создал на этой основе теорию аккомодации (1855) [55]. И это только 5% его научных достижений. Заложенные им теоретические основы гидродинамики, акустики, метрологии, метеорологии, а также наиболее полная формулировка закона сохранения энергии даже сегодня широко используются человечеством, например, для изучения и использования атмосферы и мирового океана в гражданских и военных целях.

    Классическая теория аккомодации Гельмгольца была несомненным прорывом в XIX в. и выдержала испытание временем. Многочисленные попытки других учёных «отодвинуть» Гельмгольца и создать свою теорию аккомодации провалились. Однако Гельмгольц успел создать адекватную законам природы теорию аккомодации только в самом общем виде, без детальной проработки, поэтому на протяжении столетий трактовка представлений Гельмгольца не вполне компетентными исследователями была так основательно запутана, что «за дере-вьями стало не видно леса» [4, 13, 31, 32, 41, 47-49, 54, 65-70].

    Например, в своей знаменитой работе (1855) о теории аккомодации [55] Гельмгольц подчеркивал, что волокна ресничного пояска при аккомодации (взгляд вблизь) «ослабляются», а не расслабляются, как написано в большинстве известных нам учебниках по глазным болезням. Единственный учебник, где абсолютно точно и адекватно законам механики процитирован Гельмгольц («...при взгляде вблизь волокна ресничного пояска ослабляются») – это учебник «Глазные болезни» под редакцией Т.И. Ерошевского и А.А. Бочкаревой [6].

    Отметим, что как высококлассный физик и механик Гельмгольц рассматривал аккомодацию именно как однонаправленный процесс и ввел два физиологических понятия: «есть аккомодация» (взгляд вблизь, а точнее – взгляд не полностью вдаль) и «нет аккомодации» (взгляд полностью вдаль). Естественно, о «покое аккомодации» он вовсе не упоминал, поскольку при работе активной аккомодационной системы «…покой нам только снится» (А. Блок). Мы много писали об этом, включая нашу монографию с проф. А.И. Горбанём [14-28, 33, 36-38, 59-60, 62, 71-74], поэтому не будем повторяться о функциональной некорректности и определённой понятийной отсталости термина «покой аккомодации», но его вековая «живучесть» у офтальмологов поражает.

    Ведь даже при взгляде «полностью вдаль» ресничная мышца (РМ) имеет минимальный, но не нулевой физиологический «тонус разогрева», иначе она не сможет быстро выполнять свои функции [14, 21, 73]. И о каком «покое аккомодации» может идти речь, например, при среднем тонусе РМ, когда объём потребляемой ею крови достигает в среднем 550 мкл/ мин [1]. Мы вместе с А.И. Горбанём давно предложили обозначать это состояние среднего тонуса РМ как активную «предустановку аккомодации», которая позволяет минимизировать и уровнять время перехода от «среднего состояния готовности» к полной аккомодации вблизь или к полной аккомодации вдаль [21, 37, 59, 60, 62, 73]. Именно поэтому футбольный вратарь всегда предварительно разогревает мышцы до среднего тонуса и располагается посередине «ворот аккомодации» при пробитии пенальти. Это увеличивает шансы приспособиться к внешней среде и быстро определить опасность [15].

    Справедливости ради скажем, что сегодня появилось уже достаточно много исследовательских и аналитических работ, в которых подробно проанализированы недостатки традиционных воззрений и даны трактовки работы исполнительных механизмов аккомодации, не противоречащие законам механики [3, 11, 21, 27].

    Нас также поражает и многовековое архаичное представление о едином фокусе глаза и о возможности его вывода за сетчатку, например при перекоррекции. Ведь оптическая система глаза устроена таким образом, что фокусы лучей синего, зелёного и красного цвета, которые способна различать макула, всегда располагаются только внутри глаза, создавая перевёрнутое изображение. И при выводе фокуса за сетчатку при якобы «перекоррекции» обратное изображение переходит в прямое [20], что невозможно в живом глазу «по определению». И, следовательно, эти не вполне корректные, но традиционные представления в теории оптометрии о возможности расположении фокуса глаза за сетчаткой необходимо пересматривать. Как необходимо пересматривать и само архаичное понятие фокуса, которое фактически остановило развитие теории оптометрии [20, 21, 22, 29].

    В частности, при так называемой «полной коррекции» традиционно считается, что изображение на сетчатке превращается в точку, т.е. в fovea активируется минимальное количество колбочек, что естественно только затрудняет анализ изображения. И это означает, что наши традиционные представления об исполнительных механизмах наведения глаза на резкость в слабо разработанной теории оптометрии необходимо в корне пересматривать. Мы обозначили эти пути в недавних публикациях. Углублённый многолетний анализ привёл нас к выводу, что традиционное физиологическое понятие «фокус глаза» не существует, а управление аккомодационной системой глаза основано на принципиально других высоконадёжных оптических принципах [20, 57, 62].

    По теории Гельмгольца исполнительный механизм аккомодации состоит только из ресничной мышцы, ресничного пояска и упругой капсулы хрусталика, а ресничная мышца (РМ) является единственным активным элементом в механизме аккомодации. Эту, на наш взгляд, не в полной мере обоснованную точку зрения традиционно поддерживает большинство современных офтальмологов.

    И этому явно способствовали клинические факты, которые не смогла объяснить теория Гельмгольца. Незавершенность теории аккомодации Гельмгольца проявляется в следующем:

    • не объясняет факт постоянного соответствующего натяжения волокон ресничного пояска, в том числе и при аккомодации вблизь;

    • не предполагает возможность «отрицательной аккомодации» (аккомодация вдаль) и не объясняет природу возвращения исполнительных элементов механизма аккомодации в начальное состояние;

    • не объясняет частично сохранившуюся способность к аккомодации в афакичных глазах (хрусталик отсутствует);

    • не объясняет наличие частичной аккомодации в артифакичных глазах (глаза с искусственным внутрикапсульным хрусталиком);

    • не объясняет обнаруженный реальный объем аккомодации в глазу в 10 диоптрий и более.

    Но, на наш взгляд, сегодня в мире уже накопилась «критическая масса» знаний, которая позволяет разрешить эти непростые вышеуказанные проблемы. Для того чтобы понять, какими структурами глаза обеспечивается функционирование исполнительных механизмов аккомодации, нам потребовалось основательно разобраться в строении и способах крепления ресничного пояска к капсуле хрусталика, к ресничной мышце и к хориоидее. И это помогло нам углубить и развить теорию аккомодации Гельмгольца. Но сначала начнём с критики традиционных представлений о механизмах аккомодации. На рисунке 1 представлена схема механизма хрусталиковой аккомодации по Гельмгольцу, выполненная доцентом колледжа оптометрии в Хьюстоне (США) A. Glasser.

    Обращаем внимание на то, что в этой схеме справедливо отсутствует промежуточная фаза так называемого «покоя аккомодации», т.е. не крайняя фаза расслабления РМ, а состояние её среднего тонуса. Однако здесь принято, что вся аккомодация (приспособление) глаза к зрительной нагрузке выполняется только за счёт изменения оптической силы хрусталика с помощью ресничной мышцы и ресничного пояска. Эта некорректная схема предполагает размещение хрусталика в упругом подвесе, состоящем из передней и задней порций волокон ресничного пояска (РП) (рис. 2). Причём молчаливо предполагается, что все порции РП прикреплены к ресничной мышце. И это сегодняшнее понимание многих ведущих офтальмологов во всём мире! На основе этих некорректных представлений проводятся расчёты ИОЛ и геометрии хрусталика в разные фазы аккомодации [77, 78]. Но оказалось, что это глубоко ошибочные представления [11, 18, 30, 60, 74].

    Предполагается, что эти порции волокон крепятся непосредственно к ресничной мышце и при этом перекрещиваются.

    Нам понадобилось почти 15 лет углублённых аналитических исследований десятков морфологических срезов и микрофотографий, выполненных различными авторами, для того чтобы окончательно убедиться в ошибочности традиционных представлений и дать адекватную законам механики схему закрепления хрусталика в глазу [16, 18, 19, 21, 25, 26, 33-34, 37, 38, 59, 60, 74].

    Приведём только один аргумент по рассмотрению ошибочности традиционных представлений. На вопрос: «Что происходит с волокнами ресничного пояска при взгляде полностью вблизь?», практически всегда можно услышать якобы «правильный» ответ: «Они расслабляются»! Но на следующий простой вопрос: «А что же тогда удерживает хрусталик в позиционном положении внутри глаза при инерционных нагрузках? Ведь тогда должен проявляться ещё и факодонез?», как правило, ответ получить невозможно.

    Окончательное клиническое подтверждение правильности результатов наших выводов было получено в 1999 г., когда авторами работы [53] in vivo с помощью высокоразрешающей ультразвуковой биомикроскопии переднего отдела глаза у обезьян (макаков-резусов) удалось сделать фотографии взаимного расположения передней порции волокон (ППВ) и задней порции волокон (ЗПВ) ресничного пояска. Главный вывод: эти порции волокон действительно не перекрещиваются, а ППВ и ЗПВ ресничного пояска проходят между отростками РМ к хориоидее (рис. 3). Именно такое морфофизиологическое 3D-построение «каркаса» из волокон ресничного пояска позволяет надёжно осуществлять хрусталиковую аккомодацию.

    Необходимо также отметить, что ППВ и ЗПВ, с одной стороны прикреплены, к капсуле хрусталика, а с другой, «силовым образом» к хориоидее – биологической пружине, по меткому определению проф. А.И. Горбаня. Причём они напрямую не прикреплены к ресничной мышце, а проходят в углублениях между её отростками. Сама же ресничная мышца прикреплена спереди не к склере, а к строме роговицы с помощью натяжных волокон [16, 18, 21, 26, 33, 74]. И вот почему.

    По данным атласа гониобиомикроскопии Е. Ван Бойнингема [42] вершина трабекулярной ткани вросла далеко кпереди над десцеметовой оболочкой вдоль сквозных натяжных волокон в корнеосклеральную ткань (в строму роговицы) (рис. 3).

     Как объективно уточнили исследования А.В. Золотарева [10], B.T. Gabelt и соавт. [50], Е. LutjenDrecoll и соавт. [61], E. R. Tamm и соавт. [75], а также наши аналитические исследования [38], ресничная мышца прикреплена, с одной стороны, с помощью сквозных натяжных волокон к строме роговицы, которую от прогиба внутрь в норме «предохраняет» ВГД, а с другой – к собственно сосудистой оболочке глаза (хориоидее) и через неё – к заднему полюсу склеры (рис. 4).

    Rohen J.W. в ряде своих исследований описывает множество отдельных тончайших «якорных» или отводящих (к углублениям РМ) волокон, которые, с одной стороны, закреплены в углублениях между отростками РМ, а с другой – прикрепляются к ППВ и ЗПВ, обеспечивая искривление их хода (рис. 17-19) [65, 66]. ППВ и ЗПВ удерживаются в своеобразных «оврагах» – углублениях между отростками ресничного тела (ЦТ) с помощью вспомогательных тонких волокон, которые мы назвали «якорными», поскольку они не только искривляют пространственную геометрию хода ППВ и ЗПВ подобно тетиве лука, но и удерживают эти порции волокон в углублениях между отростками ЦТ. Это необходимо для того, чтобы сильно натянутые ППВ и ЗПВ не могли прорезать поверхность передней гиалоидной мембраны стекловидной камеры (рис. 5а, б). Мы так подробно разбираем особенности строения ресничного пояска именно потому, что на него «завязано» несколько дополнительных механизмов аккомодации.

    Взаимное пространственное расположение и ход всех трёх порций волокон ресничного пояска представлены на рис. 6.

    Но если обращаться «к истокам» (1913), то можно по достоинству оценить классические представления М. Зальцманна о правильном ходе волокон ресничного пояска (рис. 7а), без всякого перекреста. И это было сделано сто лет назад без высокоразрешающей электронной микроскопии, а с помощь обычного микроскопа [9].

     Также стоит отметить независимую работу Patricia N. Farnsworth и Patricia Burke [63] по исследованию пространственного расположения и хода волокон у разных порций ресничного пояска (рис. 7б). Эта работа была выполнена in vivo в 1977 г. на макаках-резусах и её результаты полностью совпадают с нашими теоретическими представлениями.

    Описание хода волокон ресничного пояска, полностью адекватное законам механики и морфофизиологическим особенностям его пространственного построения, приведено в классической монографии А.И. Горбаня и О.А. Джалиашвили (1993)(рис. 7в) [7]. Кстати, поразительным образом в этой книге нет ни одной неточности с точки зрения соответствия законам механики. Эта выдающаяся работа точно заслужила право остаться в истории мировой офтальмологии на все времена. Мы советуем пытливому читателю обязательно ознакомиться с этой базовой книгой в офтальмологии.

    В дополнение к сказанному, приведём несколько рисунков из современных отечественных офтальмологических учебников, в которых представлено строение поддерживающего аппарата хрусталика. Сборный рис. 8 даже не требует комментария, поскольку читатель уже в состоянии сам определить степень их корректности. Сегодня можно констатировать, что иностранные офтальмологические школы, по-видимому, основательно «заблудились» в вопросе исполнительных механизмов аккомодации и до сих пор находятся в плену ранних традиционных представлений. Даже в таком внешне простом вопросе, как строение ресничного пояска, эти школы испытывают явные затруднения. В противовес этому, следует отметить несомненно весомые достижения отечественных офтальмологов, в первую очередь В.В. Волкова и А.И. Горбаня в этих до сих пор неясных для многих западных офтальмологов вопросах.

    Если сказать коротко словами из итоговой резолюции 3rd Global Pediatric Ophthalmology Congress (Лондон, март 2018 г.), то (цитируем, перевод наш): «Пункт 4. Конгресс отмечает безусловную важность и особую перспективность научных исследований по направлению «Физиология и биомеханика глаза». Эти исследования уже привели к адекватному развитию теории хрусталиковой аккомодации Гельмгольца, а также позволили выявить множество новых дополнительных механизмов аккомодации, дать их подробную классификацию и описать исполнительные механизмы. Также эти исследования позволили получить более глубокие представления о возможных физиологических механизмах взаимосвязанного функционирования сетчатки и нейронных полей мозга для осуществления бинокулярного зрения, а также системы управления аккомодацией. Лидером в этих междисциплинарных исследованиях сегодня является Россия» [76].

    Это мнение западных коллег заставляет осознать сравнительно высокий уровень современных исследований вопросов аккомодации в нашем родном отечестве. Добавим для объективности, что доклад российских исследователей о развитии теории аккомодации Гельмгольца был отмечен дипломом первой степени на 13-й международной конференции Европейского общества биомехаников (2002, Вроцлав, Польша) [74]. Но продолжим критику архаичных западных воззрений об исполнительных механизмах аккомодации.

     На рисунках 9 и 10 представлены некорректные схемы механизмов аккомодации, выполненные, пожалуй, ведущим американским исследователем в этой области – A. Glasser [51, 54]. Здесь хрусталик «подвешен в гамаке» их волокон ресничного пояска во всех фазах аккомодации. Ресничный поясок, как показано на рисунках, напрямую прикреплён к ресничной мышце, а о наличии и воздействии на него хориоидеи, а на сумку хрусталика – стекловидной камеры, автор, по-видимому, не догадывается.

    Поражает то, что, несмотря на великолепные ранние результаты собственных исследований об отсутствии перекреста волокон и их прикрепления к ресничной мышце [53], уже рассмотренных нами выше, A. Glasser фактически показывает расположение передней и задней порций волокон с прикреплением к ресничной мышце и, как следствие – «с перекрестом».

    Стоит отметить, что по представлениям A. Glasser, хрусталик (рис. 10)испытывает только округление в процессе аккомодации и точка его контакта со стекловидной камерой вообще не перемещается вдоль оптической оси глаза. Хотя хорошо известная работа C. Hess показала, что перемещение хрусталика вдоль оптической оси может достигать 1,2-1,4 мм [56], а кроме того, хрусталик частично «проседает» вниз в момент полной аккомодации вблизь. Но самое главное – это то, что предложенная архаичная схема не показывает, с помощью какого исполнительного механизма демпфируются (успокаиваются) колебания хрусталика при вибрационных воздействиях, например, при интенсивной езде по неровной дороге. И не объясняет, почему нет факоденеза.

    Хрусталик фактически «висит» в глазу «в гамаке» из волокон ресничного пояска. Ни хориоидея, ни стекловидная камере в качестве механизмов аккомодации не участвуют.

    Ресничная мышца, к которой прикреплён ресничный поясок, принимает прямое участие в изменении натяжения волокон РП. Аккомодационное перемещение капсулы хрусталика вдоль оптической оси отсутствует. Стекловидная камера и хориоидея не принимают участия в аккомодации.

    Апофеозом этих некорректных представлений является экстравагантная «теория аккомодации R.А. Schachar» (1999), согласно которой мощная передняя и задняя порции волокон ресничного пояска являются всего лишь вспомогательными, а вся аккомодация осуществляется только с помощью тонких цилиоэкваториальных волокон(рис. 11)[67-70]. Эта «точка зрения» понадобилась R.А. Schachar для того, чтобы подвести хоть какую-то теоретическую базу под предложенные им надрезы склеры в проекции плоской части ресничного тела как новейшего хирургического способа приращения объёма аккомодации на 2,5 диоптрии. Клинический эффект якобы держался до 6 мес. Несоответствие этой т.н. «теории» законам механики было показано в разных работах биомехаников и офтальмологов [3, 27, 32], включая наши исследования [34], поэтому не будем тратить на эту псевдонаучную теорию драгоценное время.

     В исполнительные механизмы аккомодации по R.А. Schachar входят: ресничная мышца, цилиоэкваториальная (тонкая уздечковая) порция волокон ресничного пояска и капсула хрусталика. Мощные передние и задние порции волокон по R.А. Schachar вообще не участвуют в процессе аккомодации и являются вспомогательными. По R.А. Schachar при минимальном тонусе ресничной мышцы происходит аккомодация вблизь, а при максимальном – вдаль, т.е. прямо противоположно теории хрусталиковой аккомодации Гельмгольца. Поэтому согласно R.А. Schachar необходимо делать непроникающие надрезы на склере, чтобы натянуть дополнительно цилиэкваториальные волокна и увеличить объём аккомодации в пресбиопическом периоде на 2-2,5 дптр.

    В таблице показаны наши проработанные представления, которые эволюционно развивают теорию хрусталиковой аккомодации Гельмгольца. В глазу есть множество дополнительных механизмов аккомодации. Их наличие подтверждает факт сохранения аккомодации в объёме до 2,5 дптр в глазах с интраокулярными линзами, когда механизм хрусталиковой аккомодации по Гельмгольцу уже не работает.

    Заканчивая обсуждение исполнительных механизмов хрусталиковой аккомодации, необходимо сделать два замечания. На рисунке 12 представлена схема взаимодействия капсулы хрусталика с ресничным пояском, ресничной мышцей, стекловидной камерой и хориоидеей, толщина которой на схеме гипертрофированно увеличена для большей наглядности в понимании относительного перемещения структур в разные фазы аккомодации.

    На рисунке 13 показано взаимное перемещение капсулы хрусталика и хориоидеи в области зубчатой линии в крайних фазах аккомодации. Здесь надо обратить внимание на одно важнейшее обстоятельство: хрусталик поджат ресничным пояском к стекловидной камере во всех фазах аккомодации. Это позволяет устойчиво закрепить хрусталик в позиционном положении в глазу, а также демпфировать его колебания за счёт диссипации (рассеивания) энергии его колебаний с помощью микроперемещений гелеобразного стекловидного тела внутри стекловидной камеры.

    То есть демпфирование колебаний хрусталика является, возможно, одним из главных предназначений стекловидной камеры: всегда прижатый к ней с помощью РП хрусталик передаёт несжимаемой массе стекловидного тела свои колебания, а имеющиеся внутри СК полунепроницаемые мембраны «распыляют» энергию этих колебаний при перетекании сквозь них «жидкого» стекловидного тела. Аналогично механизму успокоителей качки на современных кораблях.

     Теперь, после наших подробных объяснений о закреплении хрусталика в глазу, читатель может самостоятельно понять всю некорректность расчётов оптической силы хрусталика в разные фазы аккомодации, проводимых многими авторитетными иностранными исследователями. Некорректно составленные начальные условия закрепления хрусталика приводят их авторов к катастрофическим ошибкам в расчётах. Как пример, приводим схему расчётов из монографии Вебера, где хрусталик фактически расположен в упругом подвесе из перекрещенных порций волокон ресничного пояска (рис. 14)[77, 78].

    Для того, чтобы грамотно поставить задачу аккомодации хрусталика на расчёт, нам пришлось выполнить специальное исследование, в котором схема закрепления хрусталика полностью адекватна морфо-физиологическому строению ресничного пояска и не противоречит законам механики (рис. 15)[11]. Некоторые отечественные исследователи, основываясь на результатах наших исследований, теперь уже не делают подобных ошибок (рис. 16)[31].

    Рисунок 16 показывает, что наши ранние результаты исследований поддерживающего аппарата хрусталика были использованы в этих исследованиях уже достаточно полно. Теперь нам осталось обсудить два последних механизма хрусталиковой аккомодации, исполнительные механизмы которых были найдены и описаны нами. Первый механизм – это механизм неравномерной хрусталиковой аккомодации в разных меридианах, наличие которого в глазу было ещё предсказано В.И. Добровольским (1868) [8] и доказано в клиническом эксперименте впервые в мире В.И. Сердюченко и И.А. Вязовским (2004) [39].

     На рисунке 17 представлена схема крепления передней порции волокон ресничного пояска в виде сегментов. Это сегментное прикреплении ППВ к сумке хрусталика хорошо видно на морфологическом рис. 4а. И возникло такое крепление хрусталика в глазу неспроста. Ведь в случае натяжения/ослабления волокон ППВ у противоположных сегментов (красные стрелки на рис. 17) оптическая сила хрусталика в этом меридиане будет изменяться, что позволит не только снижать аберрации, но и нивелировать геометрические дефекты поверхности роговицы. Неравномерное прикрепление ППВ также позволяет эффективно справляться с вибрационными динамическими нагрузками. Это оптимальное с точки зрения механики сегментное прикрепление ППВ поражает своей простотой и эффективностью.

    Практически совсем недавно (2016) нам удалось обнаружить и описать, возможно, самый главный из механизмов хрусталиковой аккомодации – это исполнительный механизм работы передней и задней мини-линзы, представленный на рис. 18, который позволяет осуществлять наведение глаза на резкость даже при узком зрачке. Мы не будем здесь приводить подробное описание этого хрусталикового механизма аккомодации и отправляем любознательного читателя к нашим статьям, которые есть в открытом доступе [29]. Однако специально отметим, что этот механизм «мини-линз» работает за счёт изменения внутрихрусталикового давления при разном тонусе ресничной мышцы.

    Система аккомодации у человека основана на использовании многих достижений эволюции других видов. На левой частирис. 19 представлена схема эволюционных изменений механизмов аккомодации у животных и человека. Эта схема выполнена была нами на основе выдающейся докторской диссертации проф. С.Л. Шаповалова [45] и его последующих исследований аккомодации [46]. На этой схеме хорошо видно, что аккомодационная система человека есть результат долгих периодов эволюции у многих видов животных. На правой части рис. 19 представлены основные способы наведения на резкость, которые широко используются в нашей жизни. Все эти три способа реализованы в глазу человека.

    Итак, по Гельмгольцу в глазу человека присутствует единственный механизм аккомодации – хрусталиковый, понимание исполнительных механизмов которого нам удалось углубить и развить. Однако это только основной механизм аккомодации и у человека ещё существует большое число дополнительных механизмов аккомодации, о которых сейчас и пойдёт речь. Появление этих механизмов в глазу человека, на наш взгляд, связано с тем, что ресничная мышца – это гладкая мышца, а значит рефлекторная и медленная! И поэтому она не может решить задачу быстрого обнаружения опасности, что важно для выживания вида.

    Поэтому у человека появились механизмы нехрусталиковой аккомодации, некоторые из которых используют поперечно-полосатые, т.е. быстрые мышцы. Диапазон суммарного объёма дополнительных аккомодации составляет 2-2,5 ддптр. Самый яркий пример такого механизма у человека – это механизм сжатия век для образования узкой щели. Это позволяет практически мгновенно увеличить глубину резкости и снизить величину естественных аберраций. То есть позволяет мгновенно и надёжно обнаружить опасность и установить её истинные размеры. Каждый из нас может привести примеры того, что некоторые люди даже специально оттягивают пальцами кожу век, чтобы удержать щель подольше между веками, например, в театре или при разглядывании «униженных цен» в магазинах.

     Также неспроста всё человечество на протяжении почти всей жизни имеет в норме физиологический прямой астигматизм в вертикальном меридиане величиной 1,2-1,5 дптр. Это необходимо для того, чтобы быстро определять вертикальный размер опасности, т.е. без аккомодации отделять кошку от рыси или пумы. Хитрая болотная черепаха даже имеет отдельную быструю поперечно-полосатую мышцу, которая дополнительно искривляет роговицу в вертикальном меридиане и позволяет черепахе не только быстро определять размер опасности, но и размер надводного корма при охоте из-под воды [44]. Поэтому нас сильно огорчают те оптометристы и офтальмологи, которые нивелируют прямой астигматизм не до размера естественного физиологического астигматизма, а до нуля, не предполагая, что этим они убивают необходимый для жизни человека стационарный аккомодационный механизм.

    На рисунке 20 представлена схема с обобщённой классификацией механизмов аккомодации у человека.

    Из рисунка 21 следует, что цель обеспечения качественного приёма изображения обеспечивается в глазу человека множеством исполнительных механизмов, среди которых основной механизм – это уточнённый механизм хрусталиковой аккомодации по Гельмгольцу, который обеспечивается работой ресничной мышцы, ресничного пояска, капсулы хрусталика, стекловидной камеры и хориоидеей. Работа дополнительных механизмов аккомодации обеспечивается как с помощью ресничной мышцы, так и с помощью наружных мышц глаза, структур склеры и роговицы, включая мышцы век и собственно веки. Их взаимодействие уже было подробно разобрано в наших публикациях [15-19, 21, 23, 28, 36, 62, 71]. На рисунке 21 представлена разработанная нами последняя версия общей классификации всех механизмов аккомодации у глаза человека.

    Она позволяет понять, какие дополнительные механизмы аккомодации задействованы в глазу человека с установленной жёсткой не аккомодирующей ИОЛ или при афакии. Эта классификация в будущем позволит проводить углублённые исследования аккомодации для того, чтобы выявить вклад в объём аккомодации основного и каждого из дополнительных механизмов. Нам представляется особенно важным то обстоятельство, что найденный нами недавно механизм хрусталиковой аккомодации с помощью мини-линз позволяет объяснить возможность появления у хрусталика более высокой преломляющей способности при взгляде полностью вблизь. Это также возможно перспективный путь для создания аккомодирующих линз нового поколения.

    Подводя итоги, обобщим наши знания о механизмах аккомодации глаза человека.

    1. В глазу человеку присутствуют множество механизмов аккомодации, причём основным из них является механизм хрусталиковой аккомодации по Гельмгольцу, в котором недавно был обнаружен новый важный механизм хрусталиковой аккомодации в виде передней и задней мини-линзы в капсуле хрусталика. Эти мини-линзы имеют максимальную преломляющую силу (за счёт выпуклости) в момент полной аккомодации вблизь и позволяют глазу наводиться на резкость даже при узком зрачке. В момент зрения вблизи давление в хрусталиковой сумке максимально, и мини-линзы округляются.

     2. Ресничная мышца является прямой, т.е. рефлекторной и медленной, поэтому механизм хрусталиковой аккомодации по Гельмгольцу не является быстрым. Для того, чтобы быстро обнаружить опасность, у человека имеются дополнительные «быстрые» механизмы аккомодации, которые управляются поперечно-полосатыми мышцами. Ярким представителем этих быстрых механизмов является механизм прищуривания век, который после образования щели между веками позволяет увеличить глубину резкости и существенно снизить оптические аберрации. Этому механизму аккомодации в виде образования щели между веками помогает быстро определить размеры опасности и расстояние до неё естественный прямой физиологический астигматизм в вертикальном меридиане. Этот физиологический астигматизм имеется у всего человечества с детского возраста, он необходим человеку, поэтому нивелировать его не надо.

    3. Западные традиционные представления крупных офтальмологических школ о механизмах аккомодации глаза человека по своей сути отстали примерно на столетие. Созданный в РФ современный научно-технический задел по теории и механизмам аккомодации позволяет быстро уйти вперёд при создании новых медицинских технологий.

    4. В уточнённой нами теории аккомодации Гельмгольца в качестве исполнительных механизмов присутствуют ресничная мышца, капсула хрусталика с несжимаемыми хрусталиковыми массами, ресничный поясок, волокна которого не перекрещиваются, а также стекловидная камера, к которой прижат хрусталик мощной передней порцией волокон ресничного пояска во всех фазах аккомодации.

    

    Сведения об авторах

    Кошиц Иван Николаевич – инженер-механик, биомеханик, ген. директор ЗАО «Питерком-Сети» / МС «Консультационная группа»

    Светлова Ольга Валентиновна – докт. мед. наук, доцент, профессор кафедры офтальмологии ФГБОУ ВО «Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова Минздрава России».

    Эгембердиев М.Б. – канд. мед. наук, зав. офтальмологическим отделением Чуйской областной объединенной больницы г. Бишкека

    Гусева Марина Геннадьевна – врач-офтальмолог, оптометрист Лечебно-диагностического центра ГУП «Водоканал СПб.»