Dodaj do listy

Budowa oka ludzkiego, jego funkcja

Zmysł wzroku dostarcza nam bardzo wiele informacji dotyczących otaczającego nas świata. Na podstawie ilości światła jesteśmy w stanie odróżniać przedmioty ciemniejsze od jaśniejszych. Natomiast wrażliwość oka na długość fali świetlnej determinuje zdolność rozróżniania barw. Możemy także oceniać kształt przedmiotów oraz ich odległość od obserwatora. Wszystko to możliwe jest dzięki falom świetlnym czyli falom elektromagnetycznym z zakresu widzialnego obejmującego fale o długościach od 380 do 700 nanometrów.

Fale odbierane są przez układ optyczny jakim jest oko, a następnie już w postaci bodźca nerwowego wędrują poprzez nerw wzrokowy do odpowiednich ośrodków w mózgu.

Układ optyczny oka zbudowany jest z rogówki oraz soczewki. Ośrodki , które graniczą z tymi elementami to powietrze, ciecz wodnista oraz ciałko szkliste. Powoduje to , że różne są ogniskowe: przedmiotu i obrazu. Tęczówka natomiast stanowi rodzaj Rodzaj jednostka systematyczna - jedna z kategorii w systemie klasyfikacji roślin i zwierząt, wyższa od gatunku, a niższa od rodziny, np. rodzaj szczur obejmuje gatunki: szczur śniady, szczur wędrowny; rodzaj... Czytaj dalej Słownik biologiczny przesłony.

Soczewka oczna charakteryzuje się różnymi wartościami współczynnika załamania w zależności od jej warstwy. I tak w częściach zewnętrznych wynosi on 1.33, a w centrum soczewki jest równy 1.4.

Mięsień utrzymujący soczewkę ma taką własność, że może napinać się w różnym stopniu. Dzięki temu soczewka w zależności od tego czy przedmiot znajduje się blisko czy daleko może stawać się bardziej wypukła lub bardziej płaska. Jest to ważne ponieważ układu optycznego od siatkówki jest praktycznie niezmienna.

Zjawisko przystosowywania kształtu soczewki do odległości nazywa się akomodacją oka. Jednak jak wszystko również akomodacja może zachodzić tylko w pewnych granicach. Granice te wyznacza zdolność do tworzenia na siatkówce ostrego obrazu obszaru ograniczonego osiowymi punktami: bliskim (B) i dalekim (D).

Obraz punktu dalekiego powstaje na siatkówce przy możliwie najbardziej spłaszczonej soczewce. Wtedy bowiem zdolność skupiająca oka jest najmniejsza. Natomiast obraz Obraz W najogólniejszym znaczeniu: świat przedstawiony w utworze literackim jako odzwierciedlenie jakiejś rzeczywistości zewnętrznej, np. obraz XIX-wiecznej Warszawy w Lalce B. Prusa. Takie pojmowanie kategorii... Czytaj dalej Słownik terminów literackich punktu bliskiego powstaje gdy zdolność skupiająca oka jest największa. Odwrotność odległości punktu dalekiego nosi nazwę refrakcji oka. Refrakcja Refrakcja potencjał iglicowy.
Czytaj dalej Słownik biologiczny
oka wyrażana jest w dioptriach. Wprowadza się pojęcie oka miarowego. Mówi się, ze oko jest miarowe jeśli refrakcja jest równa zeru. Dzieje się tak kiedy punkt daleki będzie znajdował się w nieskończoności. Jeśli tak nie jest to mamy do czynienia bądź z krótkowzrocznością bądź z dalekowzrocznością, o których mowa będzie później.

Pod względem fizycznym soczewka oczna jest prostą soczewką skupiającą. Będą jej zatem dotyczyły takie same prawa fizyki jak soczewek szklanych. Dla soczewki skupiającej obowiązuje równanie:

gdzie f to ogniskowa, x to odległość przedmiotu od soczewki, a y to odległość obrazu od soczewki.

Gdy na soczewkę padną promienie świetlne ulegają załamaniu i na siatkówce powstaje obraz przedmiotu. Jeśli obraz przedmiotu jest ostry wtedy mówi się o tzw. dobrym widzeniu. Zatem nie może ulec zmianie odległość obrazu od soczewki. Aby tak się stało to wraz ze zmianą odległości przedmiotu od soczewki oka musi zmienić się także ogniskowa.

Ogniskowa soczewki związana jest zależnością z inną ważna wielkością, a mianowicie ze zdolnością skupiającą soczewki. Zdolność skupiającą soczewki D można przedstawić jako:

Zdolność skupiająca jest uzależniona od geometrii soczewki skupiającej. Inaczej równanie soczewkowe można przedstawić bowiem jako:

gdzie ri rto promienie krzywizn powierzchni kulistych ograniczających soczewkę, a n to współczynnik załamania materiału , z którego została wykonana soczewka. Zdolność skupiającą wyraża się w dioptriach.

Na siatkówce powstaje obraz odwrócony.

O zdolności rozdzielczej oka decyduje źrenica. Czyli źrenica wpływa na ostrość naszego widzenia. O tym ile światła dotrze do siatkówki decydują także ośrodki przyzierne oka. Takim pojęciem określa się rogówkę, ciecz wodnistą , soczewkę, ciałko szkliste i sama siatkówka. Ośrodki te absorbują w dużym stopniu promieniowanie świetlne. Z danych wynika , że fale z zakresu widzialnego są absorbowane w 50 procentach, natomiast fale ultrafioletowe w 100 procentach. Absorpcja promieniowania ultrafioletowego w dużym stopniu zachodzi w soczewce. Gdy soczewka zostanie usunięta z oka to dolny zakres promieniowania widzialnego zostaje przesunięty z 400 nm do 290 nm.

Sama siatkówka, do której docierają promienie świetlne charakteryzuje się zróżnicowaną budową. Zawiera ona dwa rodzaje komórek światłoczułych. Są to pręciki i czopki. Są one nierównomiernie rozmieszczone na siatkówce. W środkowej części siatkówka ma najmniejszą grubość. Miejsce to nosi nazwę dołka środkowego. W samym środku tego dołka znajduje się skupisko czopków, a miejsce to nazywa się plamką żółtą. Dla tego miejsca zdolność rozdzielcza siatkówki ma największą wartość. Dlatego zawsze staramy się tak ustawić oko, aby powstał obraz właśnie na plamce żółtej. Poza obszarem trzyosiowym zdolność rozdzielcza siatkówki gwałtownie się zmniejsza. Dzieje się tak ponieważ jest duża różnica pomiędzy liczbą komórek światłoczułych a liczbą włókien nerwu wzrokowego. Dlatego w obszarach siatkówki oddalonych od centrum receptor tworzony jest przez kilkaset komórek światłoczułych. Przez to właśnie następuje obniżenie zdolności rozdzielczej. Objawia się to tym, że przy dużych kątach widzenia człowiek może zarejestrować tylko, że dany przedmiot znajduje się w polu widzenia natomiast nie jest w stanie zidentyfikować jego szczegółów .

Aby w oku doszło do powstania wrażenia wzrokowego musi do niego dojść odpowiednia ilość energii promieniowania świetlnego. Najmniejsza ilość energii niezbędna aby zaszedł ten proces nosi nazwę bezwzględnego progu czułości.

Szereg badań wskazuje na to, że ten próg czułości dla przeciętnego człowieka wynosi około J. I tak jeśli fala będzie miała długość 510 nm to potrzebne będzie około 100 kwantów promieniowania.

Oko ludzkie wykazuje szereg możliwości adaptacyjnych. I tak może przystosowywać się do zmian np. natężenia i barwy światła.

Jednym z mechanizmów umożliwiających adaptację jest automatyczna regulacja średnicy źrenicy. Może ona się zmieniać w zakresie od 2 do 8 mm. Drugi mechanizm to zdolności przystosowawcze komórek światłoczułych. Wrażliwość na światło jest inna dla czopków i inna dla pręcików. Czopki Czopki komórki receptorowe siatkówki oka wrażliwe na światło barwne oraz światło białe o dużym natężeniu. Zawierają barwnik wzrokowy - jodopsynę. Jest ich około 7 milionów (np. w oku człowieka),... Czytaj dalej Słownik biologiczny charakteryzują się małą czułością na światło i dlatego dzięki nim oko widzi tylko przy dostatecznym natężeniu światła. Jest to widzenie jasne czyli fotopowe. Dużo bardziej wrażliwe na światło są pręciki. Odpowiadają one za widzenie ciemne czyli skotopowe.

Absorpcja światła w pręcikach powoduje rozkład pigmentu, który się w nich znajduje czyli rodopsyny. Ponieważ tempo rozpadu rodopsyny pod wpływem światła jest dużo większe niż tempo jej syntezy dlatego też ilość rodopsyny jest regulowana w zależności od natężenia światła dzięki istnieniu ujemnego sprzężenia zwrotnego. Jeśli zwiększa się natężenie padającego na siatkówkę światłą tym samym dochodzi do obniżenia się ilości rodopsyny. Dzięki temu pręciki stają się mniej czułe.

Od wielu lat przedmiotem zainteresowań naukowców jest mechanizm widzenia barw. Do tej pory jednak nie został on do końca rozszyfrowany. Pierwsza z teorii barwnego widzenia przewiduje istnienie trzech rodzajów czopków. Zakłada ona , że wszystkie te czopki są czułe w całym obszarze widma , ale ich maksima wrażliwości przypadają na różne długości fali. I teraz odpowiednia kombinacja pobudzeń trzech receptorów z tych trzech różnych grup czopków potrafi jednoznacznie zdefiniować wrażenie barwne. Wydaje się jednak, że jest to teoria zbyt prosta i nie wyjaśniająca wielu zjawisk związanych z widzeniem barwnym. Dlatego też powstały kolejne teorie. Podjęto szereg badań fotopigmentów zawartych w czopkach w celu określenia ich charakterystyk widmowych. Jednak nie przyniosły one jednoznacznych rozwiązań i do tej pory nie wiadomo co tak naprawdę odpowiada za widzenie barwne.

Po co człowiekowi potrzebna jest para oczu? Okazuje się , ze warunkuje to widzenie trójwymiarowe. Oczywiście oczy muszą patrzeć na ten sam obszar. U zwierząt np. u których każde oko omiata inny fragment przestrzeni nie występuje widzenie trójwymiarowe. W układzie optycznym oka człowieka następuje przekształcanie obrazu trójwymiarowego w obraz dwuwymiarowy. Przy obserwacji tylko jednym okiem zostaje zaburzona możliwość oceny odległości danego przedmiotu od oka, a tym samym utrudnia to precyzyjną orientację w przestrzeni.

Za miarę widzenia trójwymiarowego czyli stereoskopowego uznaje się bezwzględną różnicę kątów widzenia pod którymi każde z oczu widzi dwa przedmioty, które według obserwatora znajdują się jeszcze w innych odległościach od niego.

Warto teraz skupić się na kilku podstawowych wadach wzroku. Jedną z nich jest astygmatyzm. Wda ta występuje wtedy, kiedy dochodzi do zaburzenia rozmiarów gałki ocznej , czyli np. wtedy kiedy szerokość oka jest większa niż jego wysokość. Na skutek tego gdy równoległe promienie świetlne dostają się do oka na siatkówce powstaje owalny kształt zamiast punktu. Człowiek dotknięty astygmatyzmem widzi nieostro. Ostrość widzenia jest uzależniona od kąta nachylenia linii.

Inną wadą jest achromatopsja. Jest ona wynikiem występowania w oku zbyt małej ilości czopków, dzięki którym możliwe jest widzenie barw. Czasami czopki nie występują w ogóle. Osoba z achromatopsją w pewnym stopniu lub w ogóle nie widzi barw.

Kolejną wadą jest dalekowzroczność. Powodem występowania tej wady jest zbyt krótka gałka oczna albo też zbyt płaska soczewka. Na skutek zbyt małych poprzecznych rozmiarów gałki ocznej siatkówka jest położona zbyt blisko i wskutek tego dochodzi do wytworzenia obrazu poza nią. Jeśli człowiek z taką wadą skupia wzrok na przedmiotach znajdujących się w małej odległości wtedy widzi je bardzo nieostro. Dzieje się tak, ponieważ soczewka nie jest w stanie akomodować. Akomodacja jest możliwa tylko przy patrzeniu na obiekty znajdujące się w znacznych odległościach.

Natomiast do dalekowzroczności na skutek spłaszczenia soczewki dochodzi w starszym wieku kiedy to soczewka jest już pozbawiona dawnej elastyczności. Na skutek tego dochodzi do wytworzenia na siatkówce nieostrych obrazów.

W przypadku dalekowzroczności aby poprawić jakość widzenia konieczne jest stosowanie soczewek korygujących o zdolnościach skupiających. Soczewki takie powodują skrócenie ogniskowej soczewki oka i przez to przybliżają punkt przecięcia promieni świetlnych.

Wadą przeciwną do dalekowzroczności jest krótkowzroczność. Powstaje ona na skutek zbyt dużych rozmiarów gałki ocznej skutkiem czego soczewka znajduje się w większej niż normalnie odległości i ostry obraz powstaje przed siatkówką. Krótkowidz widzi więc bardzo nieostro i aby sobie pomóc przybliża obserwowane przedmioty.

Przyczyną krótkowzroczności może być także zbyt duża siła łamiąca układu optycznego.

Można wyróżnić trzy rodzaje krótkowzroczności:

- krótkowzroczność mała: do -3dioptrii

- krótkowzroczność średnia: poniżej -6 dioptrii

- krótkowzroczność wysoka : przekraczająca -6 dioptrii

W celu skorygowania tej wady konieczne jest stosowanie soczewek rozpraszających. Dzięki nim następuje wydłużenie ogniskowej soczewki ocznej. Zatem powodują przesunięcie punktu skupienia promieni świetlnych do tyłu w taki sposób, że mogą one już trafić na siatkówkę.

Na skutek osłabienia mięsni ocznych dochodzi do zmiany kąta pod jakim patrzy jedno oko w stosunku do kata pod jakim opatrzy oko drugie. Dochodzi więc do nieprawidłowości w widzeniu stereoskopowym.

Można mieć do czynienia z zezem zbieżnym lub rozbieżnym. Wadę tą można korygować za pomocą odpowiednich soczewek oraz ćwiczeń mięśni gałki ocznej. Czasem pacjentów z zezem poddaje się operacjom korygującym.