Wprowadzenie do oczu i ich działania
Wzrok jest zapewne naszym najważniejszym zmysłem. Większa część mózgu jest poświęcona wzrokowi niż połączonym ze słuchem, smakiem, dotykiem i węchem. W tym artykule wyjaśniamy anatomię naszych oczu i sposób, w jaki pozwalają nam widzieć.
Wizja to niezwykle złożony proces, który działa tak dobrze, że nigdy nie musimy się nad nim zbytnio zastanawiać.
Pracę układu wzrokowego można podsumować następująco: światło wpada do naszej źrenicy i skupia się na siatkówce z tyłu oka. Siatkówka przekształca sygnał świetlny w impulsy elektryczne. Następnie nerw wzrokowy przenosi impulsy do mózgu, gdzie sygnały są przetwarzane.
Aby zrozumieć, jak dochodzi do tego niesamowitego wyczynu, zaczniemy od przyjrzenia się anatomii oka.
Poniżej znajduje się trójwymiarowy model oka, który jest w pełni interaktywny.
Zapoznaj się z modelem 3D za pomocą podkładki pod mysz lub ekranu dotykowego, aby dowiedzieć się więcej o oku.
Anatomia oka
Tkanki oka można podzielić na trzy typy:
- załamujące tkanki skupiające światło
- tkanki wrażliwe na światło
- tkanki podporowe
Przyjrzymy się każdemu z nich po kolei.
Załamujące się tkanki
Tkanki załamujące się skupiają wpadające światło na tkankach wrażliwych na światło, dając nam wyraźny, ostry obraz. Jeśli mają niewłaściwy kształt, są źle wyrównane lub uszkodzone, widzenie może być niewyraźne.
Do tkanek załamujących się należą:
Źrenica: to ciemna plama w środku kolorowej części oka, która z kolei nazywana jest tęczówką. Źrenica rozszerza się i kurczy w odpowiedzi na światło, działając podobnie do przysłony w aparacie.
W bardzo jasnych warunkach źrenica zwęża się lub kurczy do około 1 milimetra (mm) średnicy, aby chronić wrażliwą siatkówkę przed uszkodzeniem. W ciemności źrenica może się rozszerzyć lub poszerzyć do 10 mm średnicy. Dzięki temu rozszerzeniu oko może przyjąć jak najwięcej światła.
Tęczówka: to kolorowa część oka. Tęczówka to mięsień kontrolujący wielkość źrenicy, a tym samym ilość światła docierającego do siatkówki.
Soczewka: gdy światło przejdzie przez źrenicę, dociera do soczewki, która jest przezroczystą wypukłą strukturą. Soczewka może zmieniać kształt, pomagając oku w precyzyjnym skupianiu światła na siatkówce. Wraz z wiekiem soczewka staje się sztywniejsza i mniej elastyczna, co utrudnia ustawianie ostrości.
Mięsień rzęskowy: ten muskularny pierścień jest przymocowany do soczewki i gdy kurczy się lub rozluźnia, zmienia kształt soczewki. Ten proces nazywa się akomodacją.
Rogówka: Jest to przezroczysta, przypominająca kopułę warstwa pokrywająca źrenicę, tęczówkę i komorę przednią lub wypełniony płynem obszar między rogówką a tęczówką. Odpowiada za większość siły ogniskowania oka. Ma jednak stałą ostrość, więc nie może dostosować się do różnych odległości.
Rogówka jest gęsto wypełniona zakończeniami nerwowymi i jest niezwykle wrażliwa. Jest to pierwsza obrona oka przed ciałami obcymi i urazami. Ponieważ rogówka musi pozostać przezroczysta, aby załamać światło, nie ma naczyń krwionośnych.
W oczach krążą dwa płyny, które zapewniają strukturę i składniki odżywcze. Te płyny to:
Płyn szklisty: płyn szklisty znajdujący się w tylnej części oka jest gęsty i żelowaty. Stanowi większość masy oka.
Płyn wodny: jest bardziej wodnisty niż płyn szklisty i krąży w przedniej części oka.
Tkanki wrażliwe na światło: siatkówka
Siatkówka to najbardziej wewnętrzna warstwa oka. Zawiera ponad 120 milionów światłoczułych fotoreceptorów, które wykrywają światło i przekształcają je w sygnały elektryczne.
Te sygnały są przesyłane do mózgu w celu przetworzenia.
Komórki fotoreceptorów w siatkówce zawierają cząsteczki białka zwane opsynami, które są wrażliwe na światło.
Dwie podstawowe komórki fotoreceptorowe nazywane są pręcikami i czopkami. W odpowiedzi na cząsteczki światła pręciki i czopki wysyłają sygnały elektryczne do mózgu.
Czopki: znajdują się w centralnej części siatkówki zwanej plamką i są szczególnie gęste w małym zagłębieniu w środku plamki, znanym jako dołek. Czopki są niezbędne do szczegółowego, kolorowego widzenia. Istnieją trzy rodzaje stożków, zwykle nazywane:
• krótkie lub niebieskie
• środkowa lub zielona
• długie lub czerwone
Szyszki służą do widzenia w normalnych warunkach oświetleniowych i pozwalają nam rozróżniać kolory.
Pręciki: przeważnie znajdują się na krawędziach siatkówki i służą do widzenia przy słabym oświetleniu. Chociaż nie potrafią rozróżniać kolorów, są niezwykle czułe i potrafią wykryć najmniejsze ilości światła.
Nerw wzrokowy: ta gruba wiązka włókien nerwowych przekazuje sygnały z siatkówki do mózgu. W sumie istnieje około 1 miliona cienkich włókien siatkówki zwanych komórkami zwojowymi, które przenoszą informacje świetlne z siatkówki do mózgu.
Komórki zwojowe opuszczają oko w miejscu zwanym dyskiem nerwu wzrokowego. Ponieważ nie ma prętów i stożków, jest również nazywany martwym punktem.
Różne podzbiory komórek zwojowych rejestrują różne typy informacji wizualnych. Na przykład niektóre komórki zwojowe są wrażliwe na kontrast i ruch, inne na kształt i szczegóły. Razem niosą wszystkie niezbędne informacje z naszego pola widzenia.
Mózg pozwala nam widzieć w 3D, dając nam głębię, porównując sygnały z obu oczu.
Sygnały generowane w siatkówce trafiają do kory wzrokowej, części mózgu wyspecjalizowanej w przetwarzaniu informacji wizualnych. Tutaj impulsy są zszywane razem, aby stworzyć obrazy.
Tkanki podporowe
Twardówka: Jest to powszechnie określane jako białko oka. Jest włóknista i zapewnia wsparcie dla gałki ocznej, pomagając jej zachować jej kształt.
Spojówka: Cienka, przezroczysta błona pokrywająca większość białek oka i wewnętrzną stronę powiek. Pomaga nawilżyć oko i chronić je przed drobnoustrojami.
Choroid: warstwa tkanki łącznej między siatkówką a twardówką. Zawiera wysokie stężenie naczyń krwionośnych. Ma zaledwie 0,5 mm grubości i zawiera pochłaniające światło komórki pigmentowe, które pomagają zredukować odbicia w siatkówce.
Warunki oczu
Podobnie jak w przypadku każdej części ciała, problemy ze wzrokiem mogą wynikać z choroby, urazu lub wieku. Poniżej znajduje się tylko kilka warunków, które mogą wpływać na oczy:
Zwyrodnienie plamki związane z wiekiem: plamka powoli ulega rozpadowi, powodując niewyraźne widzenie i czasami utratę wzroku w centrum pola widzenia.
Niedowidzenie: zaczyna się w dzieciństwie i jest często nazywane leniwym okiem. Jedno oko nie rozwija się prawidłowo, ponieważ dominuje drugie, silniejsze oko.
Anisocoria: Dzieje się tak, gdy źrenice są nierównej wielkości. Może to być nieszkodliwy stan lub objaw poważniejszego problemu zdrowotnego.
Astygmatyzm: rogówka lub soczewka są nieprawidłowo zakrzywione, więc światło nie jest odpowiednio skupione na siatkówce.
Zaćma: Zmętnienie soczewki powoduje zaćmę. Prowadzą do niewyraźnego widzenia i nieleczonej ślepoty.
Daltonizm: występuje, gdy komórki stożkowe są nieobecne lub nie działają poprawnie. Ktoś, kto jest daltonistą, ma trudności z rozróżnieniem pewnych kolorów.
Zapalenie spojówek lub różowe oko: jest to powszechna infekcja spojówki, która obejmuje przednią część gałki ocznej.
Oderwana siatkówka: stan, w którym siatkówka ulega obluzowaniu. Wymaga pilnego leczenia.
Podwójne widzenie lub podwójne widzenie: może to być spowodowane kilkoma schorzeniami, które często są poważne i powinny zostać jak najszybciej zbadane przez lekarza.
Pływaki: są to plamki, które dryfują po polu widzenia danej osoby. Są normalne, ale mogą być również oznaką czegoś poważniejszego, na przykład odwarstwienia siatkówki.
Jaskra: ciśnienie narasta w oku i może ostatecznie uszkodzić nerw wzrokowy. Może to ostatecznie doprowadzić do utraty wzroku.
Krótkowzroczność: jest inaczej nazywana krótkowzrocznością. W przypadku krótkowzroczności trudno jest zobaczyć rzeczy, które są daleko.
Zapalenie nerwu wzrokowego: nerw wzrokowy ulega zapaleniu, często z powodu nadaktywnego układu odpornościowego.
Strabismus: Oczy są skierowane w różnych kierunkach; jest to szczególnie powszechne wśród dzieci.
W skrócie
Oczy i nasz system wzrokowy ciężko pracują w każdej sekundzie, kiedy się budzimy, tworząc płynną wizualną rzeczywistość z oszałamiającego zestawu impulsów opartych na świetle.
Uważamy, że wizja jest czymś oczywistym, ale nasze oczy są jednym z najbardziej niesamowitych osiągnięć inżynierii ewolucyjnej.
