Монокулярное и бинокулярное зрение: в чем основные отличия

Монокулярное зрение предполагает восприятие изображения одним глазом, что ограничивает объем информации о глубине и расстоянии до объектов. Чаще всего оно используется в ситуациях, когда требуется обширное поле зрения, например, при наблюдении за окружающим пространством.

Бинокулярное зрение, напротив, осуществляется с помощью обоих глаз, что позволяет создать тримерное восприятие мира благодаря стереоскопии. Это обеспечивает лучшую точность в оценке расстояний и глубины, что критически важно для выполнения точных движений и манипуляций, таких как ловля предметов или вождение автомобиля.

Монокулярное зрение: диагностика, терапия и профилактика

Что это такое? Монокулярное зрение представляет собой способность воспринимать мир в необычном формате. В отличие от бинокулярного зрения, при котором каждый глаз отправляет немного различающиеся изображения, которые затем объединяются в мозге для создания объёмного восприятия, с монокулярным зрением человек воспринимает окружающую действительность в плоском, двумерном виде. Это мешает нормальной жизни?

Люди, обладающие монокулярным зрением, часто довольно успешно адаптируются к своему восприятию, и окружающие могут даже не замечать этой особенности. Однако в случаях, когда требуется точно определить расстояние до объектов, возникают определенные трудности.

1. Характеристики монокулярного зрения
2. Типы монокулярного зрения
3. Методы диагностики монокулярного зрения
4. Способы лечения монокулярного зрения
5. Профилактика монокулярного зрения
6. Часто задаваемые вопросы о монокулярном зрении

Характеристики монокулярного зрения

Среди всех органов чувств зрение занимает главное место как средство получения информации об окружающей среде. Для адекватной пространственной ориентации необходимо, чтобы оба глаза функционировали согласованно, обеспечивая создание бинокулярного зрения. Его отсутствие обычно сигнализирует о наличии определённых проблем со зрением.

При монокулярном зрении все объекты, видимые человеком, воспринимаются лишь одним глазом. Интересно, что для некоторых животных такая система восприятия считается нормой, поскольку они видят мир изолированно; их глаза устроены так, что каждый воспринимает отдельные образы. Это существенно помогает им в охоте и защите от хищников.

У человека зрительный процесс работает иначе: информация от обоих глаз комбинируется в единую картину непосредственно в мозге. Этот процесс включает сбор визуальных данных и их последующую обработку в коре головного мозга, где два отдельных изображения сливаются в одно целое. Поэтому монокулярное восприятие считается отклонением от нормы, так как естественное зрение предполагает работы обоих глаз.

При монокулярном зрении человек воспринимает лишь базовые параметры объектов, такие как форма, размеры, высота и ширина. Полноценное объёмное восприятие мира, которое позволяет точно определять расстояние до предметов, доступно только при наличии бинокулярного (стереоскопического) зрения, обладающего значительными преимуществами перед монокулярным.

Изображение создано с использованием нейронных сетей

Различия бинокулярного и монокулярного зрения:

• Формирует объёмное восприятие, позволяя видеть мир в трехмерном формате;
• Расширяет диапазон обзора, что является основным отличием между двумя типами зрения;
• Повышает чёткость изображения благодаря бинокулярной суммации — эффекту, при котором работа сразу обоих глаз приводит к более высокой остроте зрения, чем работа только одного глаза;
• Обеспечивает точную оценку расстояний между объектами.

Эти преимущества имеют важное значение не только в повседневной жизни, но и в определённых профессиональных областях. Люди с монокулярным зрением не могут занимать ответственные профессии, например, пилоты, водители и хирурги.

Монокулярное зрение простыми словами — это серьёзное офтальмологическое состояние, которое может быть как самостоятельным заболеванием, так и признаком других патологий, не всегда связанных с нарушениями зрения. Для выяснения причин, лежащих в основе проблемы с бинокулярным зрением, требуется комплексная диагностика, которая начинается с определения типа зрения пациента и дальнейшего всестороннего обследования с участием специалиста.

Бинокулярное и монокулярное зрение: детали и различия

С помощью зрения человек воспринимает окружающий мир. Для качественного восприятия необходимо, чтобы оба глаза работали согласованно. В этом случае мы говорим о бинокулярном зрении. Существуют также случаи монокулярного зрения, когда объекты видятся каждым глазом по отдельности.

Нормальным считается бинокулярное зрение. С его помощью человек способен распознавать объекты и формировать визуальную картину, работая обоими глазами одновременно. Таким образом, мы видим трёхмерные изображения: наши глаза различают размеры, формы и расположение объектов в пространстве. Благодаря этой способности человек может определить, насколько далеко находится тот или иной объект и является ли он плоским или объёмным.

Формирование бинокулярного зрения у ребенка начинается обычно с трёх-четырёх месяцев и завершается к двенадцати годам. Если развитие ребенка замедлено, это может привести к косоглазию, когда глаза направлены в разные стороны, а сосредоточиться на объекте становится невозможно. У таких детей могут быть и другие проблемы с зрением, такие как миопия, гиперопия или астигматизм.

Проверить бинокулярность можно самостоятельно с помощью метода Соколова. Для этого необходимо взять любую тонкую тетрадь, свернуть в трубочку и приставить к правому глазу. Левую руку следует вытянуть вперёд, открывая ладонь так, словно она упирается в невидимую стену. Расстояние от ладони до левого глаза должно быть не более пятнадцати сантиметров.

В результате должны появиться два изображения — ладонь и тоннель. Если смотреть на них одновременно, они наложатся друг на друга, создавая иллюзию «дыры в ладони». Именно такой зрительный эффект свидетельствует о нормальном бинокулярном восприятии.

Существуют и зрительные аномалии, при которых может наблюдаться монокулярное зрение. Оно делится на два типа. В первом случае человек видит только одним глазом — правым или левым. Во втором случаи наблюдается попеременное зрение, что характерно для диплопии (двойного зрения). Причинами такого состояния могут быть механические травмы глазного яблока и врождённые аномалии.

Причины нарушения бинокулярного зрения

Факторы, способствующие нарушению зрения, могут быть следующими:

• Нарушения в работе глазных мышц.
• Механические травмы глазного яблока и, как следствие, нарушения их положения.
• Анизометропия (разная сила зрения в каждом глазу).
• Патологии зрительной системы (связанные с хрусталиком, сетчаткой, роговицей).
• Косоглазие.

К нарушениям бинокулярного зрения также относятся астигматизм и амблиопия («ленивый глаз»). При таких состояниях и вышеупомянутых патологиях рекомендуется обратиться к врачу-офтальмологу. Лечение может быть консервативным — с использованием капель, лечебных упражнений и витаминов, а также с применением очков или контактных линз, или хирургическим.

Глаз как оптическая система

Глаз выступает в роли оптической системы, способной фокусировать свет. Он обеспечивает чёткое изображение всех предметов, которые видит человек. На сетчатке изображения при этом уменьшаются и переворачиваются.

Хрусталик, стекловидное тело и роговица являются преломляющими поверхностями, через которые проходят световые лучи, прежде чем достичь сетчатки. Цилиарная (ресничная) мышца вокруг хрусталика постоянно сокращается и расслабляется, изменяя его кривизну. Именно благодаря этому мы можем чётко видеть объекты, находящиеся на различном расстоянии.

Изменение кривизны хрусталика — это процесс, известный как аккомодация глаза. Он управляет зрительной функцией через аккомодацию.

С возрастом человеческое тело стареет, и сила аккомодации постепенно уменьшается, так как эластичность хрусталика снижается. Это приводит к старческой дальнозоркости. Чтобы улучшить зрение, люди часто отодвигают объекты, например, газеты, на определённое расстояние от глаз.

При близорукости цилиарная мышца ослабевает, и продольная ось глаза увеличивается. В результате изображения фокусируются перед сетчаткой, что заставляет людей с близорукостью непроизвольно приближать предметы к глазам.

Глаукома возникает из-за нарушений в движении жидкости внутри глаза (гидродинамики). При этом заболевании внутриглазное давление может повышаться периодически или постоянно. Высокое внутриглазное давление может привести к сужению полей зрения, ухудшению центрального зрения и атрофии зрительного нерва. В некоторых случаях это заканчивается полной слепотой. Каждый пятый человек, который потерял зрение, стал жертвой глаукомы.

Помутнение капсулы хрусталика или его тканей — частое явление, называемое катарактой, что в переводе с греческого языка означает «водопад». Различные помутнения хрусталика являются наиболее распространёнными заболеваниями, приводящими к слепоте.

При близорукости (миопии) преломления света недостаточно для точного фокусирования изображения на сетчатке. В этом случае лучи света сходятся и фокусируются перед сетчаткой, что приводит к размытым изображениям.

Гиперметропия и близорукость

Несмотря на попытки улучшить четкость изображения с помощью хрусталика, устранить размытость не удается, и, в отличие от дальнозоркости, глаз не способен сделать видимое более ясным. Люди с близорукостью видят ясно только тогда, когда объекты расположены непосредственно перед глазами, поэтому для них чтение не представляет затруднений. Когда же они смотрят на удаленные предметы, им приходится щуриться, что создает небольшое отверстие, позволяющее сфокусировать световые лучи, и это помогает сделать видимое более четким. Очки или контактные линзы помогают дальнозорким людям нормально видеть на расстоянии.

Дальнозоркость, или гиперметропия, бывает трех уровней сложности: слабая, средняя и сильная, в зависимости от степени укороченности глазного яблока.

При слабой форме дальнозоркости глаз способен самостоятельно компенсировать недостатки оптики, напрягая аккомодационную мышцу. Это приводит к изменению кривизны хрусталика, что, в свою очередь, делает изображение более ясным. Однако постоянное напряжение этой мышцы может спровоцировать зрительное переутомление и головные боли.

В такой ситуации работоспособность резко падает, и требуются специальные меры лечения, включая коррекцию зрения при помощи очков для близкой работы, а также специальные упражнения и зрительную стимуляцию. У людей старше 35 лет хрусталик начинает терять свою упругость, а аккомодационная мышца ослабевает, поэтому глаз перестает адаптироваться к изменяющимся условиям. Поэтому в таких случаях могут потребяться очки даже для близкого расстояния.

Люди со средней и высокой степенью дальнозоркости должны носить плюсовые очки на постоянной основе. Если начать ношение с раннего возраста, можно минимизировать риск развития косоглазия, и сохранить высокую остроту зрения, тем самым избегая амблиопии – состояния, при котором зрение остается неполным.

Следует отметить, что врожденная гиперметропия отличается от возрастной дальнозоркости, называемой пресбиопией. Даже у людей с идеальным зрением к 40 годам наблюдается уплотнение хрусталика, утрата его эластичности, что не позволяет ему изменять свою кривизну при фокусировке на близких объектах.

Это в свою очередь увеличивает фокусное расстояние, требуя от человека делать предметы более удаленными для комфортного чтения. Плюсовые очки в этом случае помогают приблизить фокус к глазу. Этот процесс необратим до 60 лет, поэтому корректирующие очки для близкого расстояния следует постепенно усиливать с +1,0 Д до +3,0 Д. Пресбиопия – это нормальное возрастное явление, которое можно исправить только с помощью очков.

Для коррекции истинной дальнозоркости применяют эксимерный лазер, который изменяет преломление роговицы – ясно видимой поверхности глаза (используются методики ЛАСИК или РЭИК). Такой метод позволяет также исправить имеющийся дальнозоркий астигматизм.

Альтернативой этой технологии является операция, когда факичная линза встраивается в переднюю или заднюю камеры глаза, сохраняя при этом натуральный хрусталик. Важно отметить, что с помощью этой процедуры нельзя корректировать астигматизм, превышающий 2,0 Д. Для проведения операции необходимы определенные параметры глаза. Полное офтальмологическое обследование поможет определить возможность хирургического или лазерного лечения дальнозоркости.

Гиперметропия характеризуется тем, что оптический фокус глаза располагается позади сетчатки; это состояние называется слабой рефракцией, то есть преломление света недостаточно в отношении переднезадней длины глаза.

С возрастом аккомодационная способность глаза снижается, что приводит к развитию пресбиопии (греч. pr&sbys — старый и op&s — глаз). Эта проблема возникает из-за склеротических изменений в хрусталике, который не может изменять свою кривизну даже при максимальном напряжении аккомодации.

В итоге преломляющая сила хрусталика уменьшается, и у человека пропадает возможность четко видеть предметы вблизи.

При нормальной рефракции пресбиопия начинается примерно в возрасте 40–45 лет. У людей с близорукостью это случается позже, а у дальнозорких – раньше. Необходимо корректировать зрение, подбирая линзы для чтения и работы на близком расстоянии. Для 40–45-летних людей без патологий рефракции оптимальны плюс-стекла от 1,0 до 1,5 диоптрий для чтения с расстояния 33 см. Каждые 5 лет корректирующая сила линз обычно повышается на полдиоптрии или 1 диоптрию.

Бинокулярное зрение – это нормальное состояние, при котором человек видит двумя глазами, а изображения из обоих глаз объединяются в мозге в единую картину.

Чтобы обеспечить полноценное бинокулярное зрение, на сетчатке обоих глаз должны формироваться одинаковые по четкости и величине образы рассматриваемого объекта. Это требует нормального функционирования оптических сред обоих глаз, включая роговицу, хрусталик, переднюю камерную влагу и стекловидное тело. Конечное качество зрения должно быть не ниже 0,3, и разница в остроте зрения между глазами не должна превышать 0,4–0,5. Глазные мышцы и соответствующие нервы должны функционировать корректно, обеспечивая свободное движение глазных яблок.

Каждое изображение, полученное каждым глазом, интегрируется в одно целое изображение в затылочных долях коры головного мозга. Каждая область сетчатки отвечает своей части коры, и все клетки затылочной коры связаны друг с другом, обеспечивая объемное восприятие объектов.

Зрительные проводящие пути должны функционировать нормально, чтобы передавать сигнал от сетчатки к коре головного мозга. Важно, чтобы кора и подкорковые центры зрительного восприятия были в исправном состоянии.

В случае трудностей с развитием бинокулярного зрения возможно использование только одного глаза – это называется монокулярное зрение. Монокулярное альтернирующее – это такое состояние, когда человек попеременно смотрит то одним, то другим глазом. Бывает, что люди могут видеть двумя глазами, но изображение не сливается в общее – это называется одновременным зрением.

Проверить бинокулярное зрение можно с помощью:

• Проба Кальфа (тест на промахивание);
• Проверка с надавливанием на один глаз;
• Эксперимент Соколова, тест Барголини и другие.

Если у пациента отсутствует бинокулярное зрение и оба глаза открыты, это будет признаком косоглазия.

Косоглазие, или страбизм, гетерофория, – это неправильное расположение глазного яблока, возникающее, когда зрительная ось одного из глаз отклоняется от точки фиксации, общей для обоих глаз. Если глаза находятся в нормальном положении и смотрят вдаль, то их оси должны оставаться параллельными. Центры роговицы правого и левого глаз должны совпадать с серединой глазной щели. Косоглазие бывает явным, мнимым и скрытым.

При наличии эпикантуса, у людей с характерными особенностями строения глаз может возникнуть мнимое косоглазие. Оно также наблюдается, если оптические и зрительные оси глаз расходятся, однако в таких случаях бинокулярное зрение обычно не утрачивается.

Скрытое косоглазие возникает, когда глазодвигательные мышцы функционируют асимметрично. Если глаз не фиксируется на каком-либо объекте, расслабленный человек может немного «косить» одним глазом, но при этом бинокулярное зрение обычно сохраняется и не вызывает проблем.

Лечение скрытого и мнимого косоглазия не требуется.

Явное косоглазие делится на первичное и вторичное.

Первичное косоглазие диагностируется, если заболевания глазного яблока не выявлены.

Вторичное косоглазие возникает в результате патологий глазного яблока, при которых он не может участвовать в бинокулярном зрении. Это может происходить при помутнении преломляющих сред, нарушении их свойств, а также повреждениях сетчатки или зрительного нерва – всё это может стать причиной косоглазия.

Иногда косоглазие возникает временно – например, при физическом или психическом напряжении, усталости. Однако постоянное косоглазие требует обязательного лечения. В зависимости от причин его возникновения косоглазие может быть паралитическим или содружественным.

Астигматизм, возникающий из-за неравномерной кривизны роговицы, вызывает искажения зрения. В норме световые лучи сходятся в одной точке на сетчатке, образуя четкое изображение. В случае астигматизма линии могут выглядеть расплывчато, как например, когда плоское зеркало изгибается, и изображение искажается. Аналогично действуют очки, которые коррегируют искажения изображения.

Часто у детей, помимо дальнозоркости и близорукости, также развивается астигматизм, который формируется в ранние годы жизни. Его можно корректировать с помощью специальных астигматических линз.

Астигматизм – это состояние, когда оптические характеристики глаза несимметричны. При этом разные степени близорукости и дальнозоркости могут сочетаться, что приводит к искажению восприятия объектов. Например, на листе бумаги линии и клетки могут казаться изогнутыми.

Методы лечения и профилактики

Чтобы развить бинокулярное зрение и избежать нарушений у детей, родителям стоит предпринимать определенные меры. К примеру, менять расположение погремушек, которые висят над кроваткой, или размещать игрушки на высоте не ниже полуметра от лица ребенка.

Для восстановления стереоскопического зрения в медицине применяются два метода – ортоптика и диплоптика.

Сравнительная оценка монокулярной и бинокулярной остроты зрения в условиях помехи

В первой методике используется специальный прибор – синоптофор, который отображает различные части изображения, что побуждает глаза объединять их в одно целое. Это способствует развитию способности воспринимать картинку как единое целое.

Диплоптика, предназначенная для взрослых и детей старше двух лет, помогает закрепить достигнутые результаты. Офтальмолог сознательно вызывает раздвоение изображения, что позволяет стабилизировать бинокулярное зрение. Важно помнить, что угол косоглазия на этапе манипуляции не должен превышать 7 градусов.

Другим методом для решения данной проблемы является выполнение определенных упражнений. Перед пациентом устанавливается призматическое стекло, которое разделяет изображение, после чего стекло убирается, и части изображения должны соединиться.

Лечебная гимнастика для глаз также показывает отличные результаты, способствуя увеличению подвижности глазных яблок. Упражнения выполняются с использованием конвергенцтренера.

Если консервативные методы не дают желаемых результатов из-за тяжёлой формы заболевания, может потребоваться хирургическое вмешательство. Операция может проводиться на одном или обоих глазах. В процессе доктор корректирует зрительные мышцы, изменяя их длину, что влияет на двигательную функцию.

Муравьева С. В., Вахрамеева О. А., Пронин С. В., Шелепин Ю. Е. Сравнение монокулярной и бинокулярной остроты зрения в условиях помехи // Оптический журнал. 2015. Т. 82. № 10. С. 23–28.

Muravieva S.V., Vakhrameeva O.A., Pronin S.V., Shelepin Yu.E. Comparing monocular and binocular visual acuity under noisy conditions [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2015. V. 82. № 10. P. 23–28.

Ссылка на англоязычную версию:

S. V. Murav’eva, O. A. Vakhrameeva, S. V. Pronin, and Yu. E. Shelepin, «Comparing monocular and binocular visual acuity under noisy conditions,» Journal of Optical Technology. 82(10), 663-666 (2015). https://doi.org/10.1364/JOT.82.000663

Известно, что одной из ключевых функций бинокулярного зрения является улучшение отношения сигнал/шум. При одновременной передаче сигнала по двум независимым каналам происходит их суммирование. В результате теоретически бинокулярная острота зрения может увеличиваться по сравнению с монокулярной в √2 раза или в 1,4 раза.

В этой работе представлены результаты экспериментов, проведенных для измерения остроты зрения с использованием колец Ландольта. Было установлено, что бинокулярная острота зрения в среднем выше монокулярной примерно в 1,3 раза. Предполагается, что это может быть связано с внутренним мультипликативным шумом, возникающим на уровне рецепторов сетчатки. Данный результат имеет большое значение для понимания обработки визуальной информации в различных каналах зрительной системы.

зрительная система, монокулярная острота зрения, бинокулярная острота зрения, помеха, внутренний шум

Работа поддержана грантом Российского научного фонда №14-15-00918.

Коды OCIS: 330.1070

1. Глезер В. Д., Цукерман И. И. О дублировании каналов связи в зрительном анализаторе // Биофизика. 1959. Т. 4. № 5. С. 620–621.
2. Campbell F.W., Green D.G. Monocular versus binocular visual acuity // Nature. 1965. № 208. Р. 191–192.
3. Красильников Н. Н. Влияние шумов на контрастную чувствительность и разрешающую способность приемной телевизионной трубки // Техника телевидения. 1958. Т. 25. С. 26–43.
4. Swets J.A., Tanner W.P., Birdsall T.G. Discision. Processes in perception // Psychol. Review. 1961. V. 68. № 5. P. 197–209.
5. Красильников Н. Н. Теория передачи и восприятия изображений. М.: Радио и связь, 1986. 247 с.
6. Леонов Ю. П. Теория статистических решений и психофизика. М.: Наука, 1977. 233 с.
7. Meese T.S., Georgeson M.A., Baker D.H. Binocular contrast vision at and above threshold // J. Vis. 2006. V. 6. P.1224–1243.
8. Meese T.S., Challinor K. L., Summers R.J. A common contrast pooling rule for suppression within and between the eyes // Vis. Neuroscie. 2008. № 25. P. 585–601.
9. Simpson W.A., Manahilov V., Shahani U. Two eyes: √2 better than one? // Acta Psychologica. 2009. № 131. P. 93–98.
10. Waugh S.J., Lalor S.J.H., Hairol M.I. Binocular summation for luminance- and contrast-modulated noise stimuli // J. Vis. 2009. V. 9. № 8. Р. 1012.
11. Pineles S.L., Birch E.E., Talman L.S., Sackel D.J., Frohman E.M., Calabresi P.A., Galetta S.L., Maguire M.G., Balcer L.J. One eye or two: a comparison of binocular and monocular low-contrast acuity testing in multiple sclerosis // Am. J. Ophthalm. 2011. V. 152. № 1. Р. 133–140.
12. Chima A.S., Waugh S.J., Formankiewicz M.A. Measurement of interocular suppression across the binocular visual field using luminance-modulated and contrast-modulated noise stimuli // J. Vis. 2013. V. 13. № 9. Р. 549.
13. Chima A.S., Formankiewicz M.A., Waugh S.J. Investigation of interocular blur suppression using luminancemodulated and contrast-modulated noise stimuli // J. Vis. 2015. V. 15. № 3. Р. 1–22.
14. Трифонов М. И., Шаревич В. Г., Шелепин Ю. Е. Исследование частотно-контрастной характеристики зрительной системы в условиях помех // Физиология человека. 1990. Т. 16. № 2. С. 41–45.
15. Муравьева С. В., Шустов Е. Б., Соколов Н. Д. , Черных А. В., Пронин С. В., Хороших В. В., Шелепин Ю. Е. Исследование бинокулярной и монокулярной остроты зрения в условиях помехи // Тез. докл. межд. конф. «Прикладная оптика – 2010». Санкт-Петербург, 2010. Т. 3. С. 350–354.
16. Котельников В. А. О пропускной способности эфира и проволоки в электросвязи // Всесоюзный энергетический комитет. Материалы к I Всесоюзному съезду по вопросам технической реконструкции дела связи и развития слаботочной промышленности. 1933. Репринт статьи в журнале УФН.
17. Красильников Н. Н. Цифровая обработка изображений (монография). 2001. СПб: Вузовская книга. 319 с.
18. Харкевич А. А. Очерки общей теории связи. М. : ГИТ-ТЛ. 1955. C. 191–192.
19. Williams D.R., Brainard D.H., McMahon J.M., Navarro R. Double-pass and interferometric measures of the optical quality of the eye // J. Opt. Soc. Am. A. 1994. V. 11. № 12. Р. 3123–3135.
20. Azen S.P., Varma R., Preston-Martin S., Ying-Lai M., Globe D., Hahn S. Binocular visual acuity summation and inhibition in an ocular epidemiological study // Invest. Ophthalm. and Vis. Sci. 2002. № 43. Р. 1742–1748.