Fyziologie oka

Z PanWiki

Fyziologie oka:

Oko připomíná v principu kameru - vpředu je systém čoček, které shromažďují a soustřeďují světelné paprsky; duhovka působí jako clona a konečně sítnice plní funkci snímacího prvku, na který se obraz promítá (stranově a výškově převrácený). Očí mají i své kryty - oční víčka. Bílou vnější vrstvu oční bulvy, tzv. bělimu, vytvářejí neprůhledné kruhové segmenty. V přední části oka je ovšem v bělimě zvláštní vypouklina, kterou do nitra oční bulvy proniká světlo. Touto vypouklinou je rohovka, která soustřeďuje dopadající světelné paprsky a směřuje je do centra oka. Oční rohovka má velmi přesné zakřivení, které se na okrajích zplošťuje a tak zamezuje odchylkám (optickým aberacím), které by jinak nutně výsledný obraz zkreslovaly. Bezprostředně za rohovkou se nachází duhovka - zbarvená svalová clona, obklopující černou centrální zornici. Kruh tvořený speciální svalovinou se může trvale stahovat či roztahovat, zužovat nebo rozšiřovat velikost či průměr zornice a dirigovat i množství světla vstupujícího do nitra oka. Je-li světla dostatek, může se průměr otvoru v duhovce zmenšit až na jeden milimetr; naopak za šera či tmy se otvírá, až na osm milimetrů. Veškerá tato aktivita probíhá zcela automaticky a může ji vyvolat nejen intenzita dopadajícího světla, nýbrž i silné emoce, jako třeba zlost, či strach, a konečně i některé léky. Otvor, za kterým je umístěna čočka se nazývá zornice. Vede do centrální části oka. Dopadající světelné paprsky soustřeďuje k tomuto centru nejprve rohovka, a poté je mnohem přesněji zaostřuje čočka, aby nakonec na světlocitlivém povrchu sítnice vznikl zřetelný a ostrý obraz. Kamera zaostřuje pohybem čoček dopředu a dozadu, zatímco oko tohoto dosahuje změnou v zakřivení čočky. Říká se jí akomodace, a dochází při ní k proměně světelné lomivosti čočky. Za zploštělého stavu je čočka schopna soustředit do ohniska ostrého vidění obrazy všech objektů ze vzdáleností delších než šest metrů. Pro zobrazení blíže umístěných objektů ovšem musí být čočka vypouklejší. Akomodací může zdravé oko zaostřovat na předměty až do vzdálenosti 15 - 17 centimetrů; nejbližšímu místu v prostoru, které ještě vidíme ostře, se říká punctum proximum.

Oční čočku tvoří několik vrstev. Každá z nich přispívá k lomu světelných paprsků, což dohromady vytváří jemný stupňovaný efekt. Během života přibývají nové vrstvy, zatímco staré vytvářejí tvrdou kůru. Ta pochopitelně snižuje flexibilitu oční čočky a omezuje rozsah akomodace - s přicházejícím stářím se vzdálenost, na kterou je oko schopno zaostřit, zvětšuje. Za čočkou proniká světlo rosolovitou tekutinou - sklivcem, který vyplňuje vnitřní dutinu oční bulvy. Tento tzv. komorový mok udržuje oční bulvu pod tlakem a zachovává tím i její kulovitý tvar.

Po dopadu na sítnici se světelná energie přeměňuje na elektrické nervové impulsy. Sítnice má tři mikroskopické vrstvy nervových buněk. Nejblíže k čočce je vrstva buněk gangliových, poté následují buňky bipolární a nakonec již vlastní fotoreceptorové buňky. Právě fotoreceptory zpracovávají jednotlivé dávky světelné energie (fotony) dopadající na sítnici. Paprsky světla musejí tedy nejdříve projít vrstvou gangliových a bipolárních buněk; a teprve pak dopadají na fotoreceptory. Fotoreceptory tvoří dva odlišné typy buněk, liší se už svým tvarem - jsou to tyčinky a čípky. Tyčinky (asi 130 miliónů) jsou dostatečně citlivé, aby reagovaly už na dopad jediného fotonu, dohromady však mohou vytvořit jen hrubý, šedivý obraz. Proto je zde ještě druhý typ fotoreceptorů - čípky (asi 7 miliónů), které dovedou rozlišovat jemnější detaily. Potřebují ovšem více světla a pracují proto nejlépe za jasného dne. Tyčinek je asi osmnáctkrát více, než čípků a to vše je důmyslně naaranžováno tak, aby se dosáhlo ve dne i v noci co nejlepší kombinace vidění. Vpravo od středu sítnice je v přímém směru od zornice umístěna tzv. žlutá skvrna. Vytváří mělkou prohloubeninu, která je doslova nacpána čípky a v níž je vpravo od středu další jamka, zabírající asi čtvrtinu její plochy. Nad touto malou oblastí se gangliové a bipolární buňky odsouvají stranou, a dovolují tak světlu přímý přístup k buňkám receptorovým. Díky tomu zde vzniká oblast nejostřejšího vidění a chceme-li si něco prohlédnout zvláště pozorně, soustředíme obraz předmětu našeho zájmu právě do oblasti žluté skvrny. Směrem od této centrální jamky na všechny strany počet čípků klesá a na okraji sítnice lze nalézt prakticky jen tyčinky. Ty umožňují tzv. periferní vidění, ovšem bez příslušných detailů,. Na okrajích zorného pole lze tedy zaznamenat určitý pohyb, avšak chceme-li zjistit oč jde, musíme soustředit zrak tímto směrem. Sítnice potřebuje k adaptaci na špatné světelné podmínky asi 40 minut, avšak plně adaptovanému oku stačí k aktivizaci sítnice ve srovnání s normální denní citlivostí přibližně 30000x méně světla (špičkový fotografický materiál je přitom schopen pokrýt sotva 20-ti násobně rozdíly citlivosti). V těsném sousedství žluté skvrny je také oblast, v níž se spojují nerovová vlákna oka a vytvářejí zrakový nerv, který vystupuje z oční bulvy. V tomto místě nejsou přítomny žádné senzorické buňky a výsledkem je tzv. slepá skvrna. Za normálních okolností ovšem mozek při rekonstrukci obrazu tuto "díru" doplní, takže ve výsledném obraze ji nenajdeme. Citlivost našich tyčinek závisí na množství v nich přítomného rhodopsinu, kombinovaného s vitaminem A v pigmentu. Při dopadu fotonu na fotoreceptor se rozkládá jedna molekula rhodopsinu a vytváří tak elektrický impuls, čili nervový signál. Maximální senzitivity se dosahuje tehdy, jsou-li koncentrace této substance nejvyšší. Tato chemická technika detekce světelných paprsků se pro svůj účel hodí téměř ideálně. Proto se také stejný základní proces uplatňuje u všech živočišných druhů, jejichž oči vytvářejí obrazy, ač se jejich zrakové orgány vyvíjeli jakýmkoli způsobem. Podobného mechanismu využívají i buňky čípkových receptorů. V tomto případě se kombinuje vitamin A se třemi různými opsiny. Každý ze vzniklých pigmentů je pak citlivý na jednu ze tří základních barev spektra - červenou, zelenou nebo modrou (R - red, G - green, B - blue).

Oči však dovedou více než rozeznávat tvary a barvy. Jsou také schopny vidět trojrozměrně. Oddělené umístění očí umožňuje tedy tzv. binokulární (stereoskopické) vidění, neboť každé oko vidí určitý předmět trochu jinak než druhé. Aby se zabránilo dvojitému vidění, zejména u blízko umístěných předmětů, se oči stáčejí mírně směrem k sobě, což také dovoluje světlu dopadat přímo do žluté skvrny. Mozek vyhodnocuje intenzitu potřebného svalového napětí a tak odvozuje vzdálenost objektu od oka. Při ztrátě jednoho oka je člověk ještě nějakou dobu schopen vnímat třetí rozměr, ale časem tento vjem zmizí a nahradí ho tzv. superpozice. Pokud jeden předmět překrývá druhý, nebo skrývá jeho část, logicky předpokládáme, že je umístěn blíže k nám, ale stereoskopické vidění to nahradit nemůže.

Abychom skutečně něco spatřili, musí ještě a především všechny signály zpracovat mozek a “vytáhnout” z nich smysluplnou informaci. Receptorové buňky sítnice nejprve uvolní v důsledku své stimulace dopadajícími světelnými paprsky chemické mediátory, které aktivizují bipolární buňky umístěné mezi buňkami receptorovými a gangliovými. Určité skupiny tyčinek se při tom spojují s jednotlivými bipolárními buňkami, přičemž každá z nich potřebuje ke spuštění reakce a k vyslání signálu do připojené gangliové buňky impulsy nejméně z pěti tyčinek. Čípky mají naopak každý svou vlastní bipolární a gangliovou buňku. Z tohoto důvodu tedy oku trvá poněkud déle, než reaguje na tmavší obrazy - systém totiž musí čekat, než z tyčinek dorazí dostatečné množství impulsů. Oko je schopné sestavovat až deset různých obrázků za sekundu, což je využíváno v televizní technice, kde se obrázky promítají v tak rychlém sledu, že oko není schopno rozeznat okamžik, kdy obraz není promítán a jeví se jako stálý. Oko je schopno vnímat vlnové délky v rozsahu asi 550 - 700nm. Sítnice reaguje i na barvy mimo okruh tohoto normálně viditelného spektra a to v oblasti ultrafialového záření. Za normálních okolností čočka toto záření odfiltruje, avšak u lidí, kterým byla v důsledku choroby (např. katarakty) čočka odstraněna a nahrazena čočkou ze skla či umělé hmoty, vidí i předměty osvětlené pouze UV paprsky. Oko postihuje mnoho různorodých poruch. Jsou to např. barvoslepost, při které se na sítnici dokážou aktivovat pouze tyčinky. Běžnější je částečná dichromazie, při které je oko schopné rozlišovat pouze dvě základní barvy, či anomální trichromazie, při které nemá oko počet čípků a tyčinek ve správných proporcích.

Dále existuje řada strukturálních anomálií čočky: Krátkozrakost (myopie) - při této poruše vidí člověk blízké objekty mnohem ostřeji než vzdálené. Tuto vadu způsobuje přílišná zakřivenost čočky, nadměrné protažení bulvy, nebo kombinace obojího. Dalekozrakost (hypermetropie) - vzdálenější předměty se zobrazují ostřeji než blízké, protože čočka a rohovka nedostatečně soustřeďuje paprsky na sítnici. Stařecká dalekozrakost (presbyopie) - jako předešlá, ale navíc způsobuje rozmazané vidění i blízkých předmětů, což je způsobeno ztrátou akomodační schopnosti. Astigmatismus - vzniká nepravidelném tvaru rohovky což obraz pokřiví nebo posune mimo ohnisko.