Oko człowieka jest najdoskonalszym przyrządem optycznym, jaki kiedykolwiek stworzyła Matka Natura. Człowiek tworząc sztuczne systemy optyczne właściwie nie robi nic innego, jak konfiguruje soczewki budowane na wzór tych z ludzkiego oka w różnych połączeniach, kształtach i odległościach. Wykorzystuje się te systemy do budowy lup, lunet, teleskopów czy aparatów fotograficznych. Ogólnie rzecz biorąc gałka oczna jest głównym narządem wzroku, ale są też narządy dodatkowe. Te dodatkowe elementy to między innymi nerw wzrokowy i aparat ruchowy gałki ocznej.
Gałka oczna ma średnicę około 22 - 24 mm. Osadzona jest ona w oczodole, który wysłany jest specjalną warstwą grubej tkanki łącznej tłuszczowej. Gałka oczna złożona jest z trzech błon - włóknistej, naczyniowej oraz wewnętrznej.
Błona włóknista oka stanowi warstwę zewnętrzną. Jest to błona złożona z dwóch warstw - przedniej, noszącej nazwę rogówka i tylnej, noszącej nazwę twardówka.
Rogówka (cornea) jest przezroczystą warstwą komórek nieposiadającą unaczynienia. Ma ona kształt przypominający szkiełko zegarkowe. Jest ułożona centralnie z przodu. Jej cienka struktura umożliwia przechodzenie promieni słonecznych, które zostają załamane z powodu jej kształtu. Załamanie promieni świetlnych jest niezbędne, aby możliwe było ich odebranie przez siatkówkę. Rogówka w znacznie większym stopniu wykonuje to zadanie niż soczewka. Ponieważ rogówka jest pozbawiona własnej struktury naczyń krwionośnych i limfatycznych, odżywianie jej komórek następuje na drodze przesączania z sąsiednich struktur. Rogówka jest strukturą bardzo wrażliwą na ból. W małej powierzchni rogówki znajduje się kilkadziesiąt tysięcy zakończeń nerwowych, co powoduje właśnie tą dużą wrażliwość. Z tego powodu wszelkie ciała obce, które dostaną się do oka są wyraźnie odczuwane i trzeba je jak najszybciej usunąć. Jeśli się tego nie zrobi jak najszybciej, rozwiną się w bardzo szybkim tempie różnego rodzaju stany zapalne. Te z kolei powodują zmniejszenie przezroczystości rogówki, co może grozić nieodwracalnym zniszczeniem możliwości normalnego widzenia.
Twardówka (białkówka, sclera) jest nieprzejrzystą częścią oka. Tworzy ją biaława błona włóknista o charakterze łącznotkankowym. Twardówka jest stałym, bardzo mocnym elementem gałki ocznej mającym na celu utrzymanie jej kulistego kształtu. W tyłu twardówka przechodzi w pochewkę nerwu ocznego, a z przodu w rogówkę. U dzieci twardówka ma kolor niebieskawo - białawy, a u osób starszych żółtawy, co jest związane z odkładaniem się tłuszczu. Zadaniem twardówki jest ochrona przez naprężeniami mechanicznymi i urazami. Jest to także miejsce przyczepu mięśni ocznych, które poruszają gałką oczną. W tylnej części twardówki następuje przejście przez nią nerwów i naczyń tętniczych, które doprowadzają krew do oka, a także naczynia żylne odprowadzające krew. W miejscu wyjścia nerwu wzrokowego twardówka jest najgrubsza i ma około 2 mm grubości. Wygląda w tym miejscu jak sito, przez które przechodzą pęki włókien nerwowych. Przednia część twardówki jest pokryta przez spojówkę gałkową (tunica conjuctiva), która przechodzi dale w spojówkę powiekową. W miejscu łączenia się ich powstaje załamek spojówki górny i dolny. W sumie załamek i spojówki tworzą razem worek spojówkowy. Jeśli powstają stany zapalne obserwuje się nastrzyknięcie i zaczerwienienie spojówki. Może pojawić się także, szczególnie w porze nocnej w czasie snu, ropna wydzielina. Jest ona zakaźna. Wszelkie stany zapalne powinny być leczone przez lekarza okulistę.
Błona naczyniowa jest kolejną warstwą gałki ocznej. Znajduje się ona pod twardówką. Od strony twardówki błona naczyniowa tworzy naczyniówkę, a w pobliżu rogówki ma postać ciała rzęskowego i tęczówki.
Naczyniówka (choroidea) posiada gęstą sień naczyń krwionośnych - tętnic i żył. Jej główną funkcją jest odżywianie innych warstw gałki ocznej, w szczególności siatkówki. Ciało rzęskowe o którym już była mowa, odpowiedzialne jest za zwiększenie kąta załamania promieni świetlnych poprzez uwypuklenie soczewki. Ciało rzęskowe posiada bogate unaczynienie. Złożone jest ono z wiązem mięśni gładkich, połączonych z wiązadełkami biegnącymi do soczewki. Skurcz tych mięśni wpływa na uwypuklenie soczewki. Ma to duże znaczenie w czasie akomodacji oka i widzeniu z bliska i daleka.
Tęczówka (iris) to część błony naczyniowej otaczającej źrenicę. Jest to fragment umięśniony. Tęczówka ma kształt krążka otaczającego otwór (źrenicę). Nazwa tęczówka nawiązuje do pigmentu zawartego w tej części. Kolor tęczówki jest uzależniony od ilości pigmentu występującego w je przedniej warstwie - zrębie. Kiedy barwnika jest bardzo dużo, cała tęczówka przybiera barkę brązowo - czarną. Jeśli pigment jest zlokalizowany w jej tylniej części, a więc możliwe jest przechodzenie promieni świetlnych, tęczówka przybiera barwę niebieską. Mięśnie tęczówki umożliwiają regulację średnicy źrenicy, a tym samym ilości dopływu światła.
Źrenica (pupilla) jest otworem, przez który do środka oka wpadają promienie słoneczne. Umiejscowiona jest przed soczewką. Zwężanie się i rozszerzanie źrenicy pod wpływem światła słonecznego spowodowane jest skurczami mięśni gładkich tęczówki, przy czym odbywa się to poza naszą świadomością i wolą. Średnica źrenicy waha się w przedziale od 3 do 6 mm.
Pomiędzy tęczówką a rogówką występuje wolna przestrzeń, nosząca miano komory przedniej oka. Wypełniona jest ona płynem, który gromadzie się w kącie tęczówkowo - rogówkowym, gdzie zostaje wchłonięty przez żyły wodne. Te z kolei mają połączenie z żyłami twardówki. Stała regulacja ilości płynu zawartego w komorze przedniej oka jest niezbędna, aby możliwe było utrzymanie w gałce ocznej stałego ciśnienia.
Soczewka (lens) jest zawieszona na włókienkach noszących nazwę więzadełek Zinna lub obwódki rzęskowej. Tworzy się więc połączenie z pierścieniowatym ciałem rzęskowym. Przed soczewką występuje tęczówka. Funkcję soczewki jest dalsze załamywanie promieni świetlnych. Soczewka jest strukturą przezroczystą, a jej zmętnienie jest oznaką choroby narządu wzroku. Tworzy się wówczas zaćma, czyli katarakta. Niemożliwe jest wówczas prawidłowe widzenie. Leczenie polega na operacyjnym usunięciu soczewki i zastosowaniu odpowiednich szkieł korekcyjnych. Soczewka posiada dwie wypukłe powierzchnie - tylnią i przednią. Skurcze mięśnia rzęskowego powodują zmianę uwypuklenia całej soczewki. Kiedy soczewka ulega uwypukleniu silniejsze załamywanie promienie słonecznych umożliwia widzenie z bliska. Kiedy natomiast soczewka zostaje spłaszczona, promienie słoneczne są załamywane w mniejszym stopniu i możliwe jest widzenie z daleka.
Przestrzeń między soczewką a tęczówką nosi nazwę komory tylniej oka. Ona także wypełniona jest płynem. Jest on przez źrenicę odprowadzany do komory przedniej oka i tymi samymi drogami co płyn w niej zawarty jest odprowadzany do żyły. Za soczewką, we wnętrzu gałki ocznej, znajduje się galaretowata masa złożona w około 98% z wody. Jest to tzw. ciało szkliste (corpus vitreum).
Błona wewnętrzna oka jest światłoczułą warstwą noszącą nazwę retina (siatkówka). Jej zadaniem jest odbieranie wrażeń świetlnych. Złożona jest ona z aż dziesięciu warstw. Wymieniając od zewnątrz są to:
- warstwa barwników siatkówki
- warstwa nerwowo - nabłonkowa
- błona graniczna zewnętrzna
- warstwa jądrzasta zewnętrzna
- warstwa splotowata zewnętrzna
- warstwa jądrzasta wewnętrzna
- warstwa splotowata wewnętrzna
- warstwa zwojowa nerwu wzrokowego
- warstwa włókien nerwowych
- błona graniczna wewnętrzna
Właściwym narządem odbioru bodźców świetlnych jest warstwa nerwowo - nabłonkowa (stratum neuroepitheliae). Pozostałe warstwy umożliwiają przewodzenie bodźców. Warstwa nerwowo - nabłonkowa złożona jest z około 7 milionów czopków odpowiadających za odbiór barw i około 125 milionów pręcików odpowiedzialnych za słabe bodźce świetlne (w odcieniach szarości). Pręciki mają duże znaczenie po zmroku.
Na siatkówce wyróżnia się jedno miejsce - plamkę żółtą, będącą skupieniem czopków. Z tego powodu jest to miejsce najbardziej wrażliwe na barwy i światło. Poniżej plamki żółtej występuje plamka ślepa, która jak nazwa sugeruje, jest całkowicie niewrażliwa na światło, ponieważ nie zawiera receptorów. Impulsy z czopków i pręcików są w pierwszej kolejności przetwarzane w siatkówce, po czym za pomocą nerwu wzrokowego wędrują do mózgowia. Siatkówka jest bardzo czułą warstwą - reaguje już na kilka fotonów światła.
Aparat mięśniowy gałki ocznej jest skomplikowanych mechanizmem złożonym z siedmiu mięśni:
I. mięsień prosty górny (m. rectus superior) - kieruje gałkę oczną ku górze i ku stronie przyśrodkowej
II. mięsień prosty dolny (m. rectus inferior) - kieruje gałkę oczną ku dołowi i ku stronie bocznej
III. mięsień prosty przyśrodkowy (m. rectus medialis) - przywodzi gałkę oczną
IV. mięsień prosty boczny (m. rectus lateralis) - odwodzi gałkę oczną
V. mięsień skośny górny ( m. obliquus superior) - odwodzi, obniża położenie gałki ocznej i kieruje ją w bok
VI. mięsień skośny dolny (m. obliquus inferior) - odwodzi, unosi gałkę oczną i kieruje ją w bok
VII. mięsień dźwigacz powieki górnej (m. levator palpebrae superior) - unosi powiekę ku górze
Wszystkie mięśnie poza skośnym górnym zaczynają się w pierścieniu ścięgnistym wspólnym. Wszystkie mają zakończenie w twardówce, jednak przyczepione są do niej w różnych miejscach.
Oko jest otoczone dwoma powiekami - górną i dolną (palbera superior et palbera inferior). Są to elastyczne fałdy skórne mające chronić oko przed wszelkiego rodzaju uszkodzeniami.
Gruczoł łzowy (glandula lacrimalis) umiejscowiony jest w górno - bocznej części oczodołu. Wydzielina łzowa wydzielana jest nieprzerwanie i ma na celu zapewnienie stałego nawilżenia oka. Składa się on w 99% z wody i z niewielkich ilości chlorku sodu (NaCl), a także lizozymu, czyli substancji mającej działanie bakteriobójcze.
Mechanizm działania oka
Promienie świetlne przechodzą kolejno przez rogówkę, komorę przednią oka, soczewkę i ciało szkliste, aż w końcu padną na siatkówkę, w której zlokalizowane są receptory świetlne. Wywołuje to impuls przekazywany za pomocą nerwu wzrokowego do mózgu. Aby możliwe było odebranie ostrego obrazu, konieczne jest prawidłowe współdziałanie całego układu skupiającego, w skład którego wchodzą - rogówka razem z cieczą wodnistą, soczewka i ciało szkliste. Aby było to możliwe, konieczna jest skuteczna regulacja kształtu soczewki, co pociąga za sobą moc optyczną. Dzięki temu systemowi możliwe jest ogniskowanie na siatkówce obrazów rzeczy będących w rzeczywistości w różnych odległościach od oka. Proces przystosowywania kształtu soczewki do odległości przedmiotu w celu uzyskania na siatkówce ostrego obrazu nosi nazwę akomodacja. Aby uzyskać wyraźny, ostry obraz ognisko obrazowe musi paść dokładnie na siatkówkę. Jeśli tak się nie dzieje występują wady wzroku. Dodatkowym aparatem zapewniającym prawidłowy odbiór wrażeń optycznych jest źrenica, regulująca natężenie światła wpływające do oka. Konkretnie wielkość źrenicy jest regulowana przez tęczówkę, kolorową obwódkę wokół źrenicy. Ma ona możliwość zmiany średnicy źrenicy w zakresie od 8 mm do 2 mm przy silnym świetle. Fachowo układ oka określa się mianem centrycznego układu optycznego. Jeśli połączyć środki krzywizn rogówki i soczewki, to okaże się że leżą one w linii prostej. Linia ta nosi nazwę osi optycznej oka. Z powodu jednak przesunięcia dołka środkowego, oś optyczna nie pokrywa się dokładnie z osią widzenia. Przeciętnie obrót osi widzenia względem osi optycznej wynosi średnio 5 stopni. Jeśli obraz padnie dokładnie na plamkę żółtą, która stanowi największa zagęszczenie receptorów, to uzyskiwany obraz ma największą rozdzielczość. Jeśli natomiast źrenica ulega rozszerzeniu (pod wpływem słabego światła), to do rejestracji obrazu włączają się także pręciki, mające większą czułość. Największa zagęszczenie pręcików występuje około 15 stopni od środka dołka środkowego. Dlatego widzenie nocne nazywane jest widzeniem peryferyjnym. W przypadku nagłego wystąpienia silnego światła pręciki zostają chronione za pomocą specjalnego pigmentu. Można to zjawisko łatwo zaobserwować przechodząc z ciemnego pomieszczenia do jasnego albo odwrotnie, kiedy przed oczami pojawiają nam się "mroczki". Jest to tak zwany efekt olśnienia. Adaptacja to umiejętność przystosowania się wzroku do danych warunków oświetlenia.
Jeśli chodzi o odbiór barw, to odpowiedzialne są za to trzy rodzaje receptorów, odbierające trzy kolory - czerwony, zielony i niebieski. Sygnały z tych receptorów zostają przekazane bezpośrednio do mózgu. Jeśli sygnały od wszystkich trzech kolorów nałożą się w jednakowych proporcjach, to mózg odczyta je jako kolor biały. Wymieszanie się impulsów pochodzących od światła czerwonego i zielonego w mózgu tworzy wrażanie koloru żółtego. Jeśli zaś nałożą się kolory czerwony i niebieski powstanie magenta, a niebieski i zielony - cyjan.
Patrzenie odbywa się równocześnie oboma oczami. Jeśli patrzymy na przedmiot zlokalizowany bardzo daleko, to osie patrzenia obu oczu będą prawie równoległe. Jeśli jednak patrzymy na przedmiot zlokalizowany blisko, to w osie patrzenia będą ułożone pod kątem i w pewnym momencie przetną się. Nosi to nazwę konwergencji. Ten fakt jest przyczyną tego, że jeśli w tym samym położeniu głowy i przedmiotu spojrzymy na niego najpierw tylko jednym, a później tylko drugim okiem, to będziemy mieli wrażenie zmiany jego położenia w przestrzeni. Ma to jeszcze jedno znaczenie - mózg człowieka jest w stanie oszacować odległość przedmiotu za pomocą kąta przecięcia się osi patrzenia obu oczu. To właśnie dlatego znacznie trudniej jest ocenić odległość patrząc jedynie jednym okiem.
Inną ciekawą rzeczą układu optycznego oka jest to, że obraz na siatkówce jest odwrócony o 180 stopni w stosunku do rzeczywistości, co jest spowodowane budową soczewki. W pierwszych dniach życia człowieka mózg musi nauczyć się odwracać ten obraz tak, aby w przyszłości móc już wykonywać tę czynność automatycznie. Niemowlę widzi więc wszystko do góry nogami, a dopiero po kilku dniach uczy się widzieć normalnie.
Wady wzroku
Człowiek jest w stanie rozróżniać barwy w zakresie światła widzialnego, czyli światła o długości fali od około 400 nm do około 700 nm. Występują jednak wady wzroku polegające na zaburzeniu rozpoznawania barw. Najbardziej popularną jest daltonizm. Nazwa choroby pochodzi od nazwiska osoby, która jako pierwsza rozpoznała tą chorobą (na własnym przypadku) i opisała ją. Osobą tą był angielski fizyk i chemik - J. Dalton.. Opisał on w 1794 roku ślepotę na barwy zieloną i czerwoną. Daltonizm może być wadą zarówno wrodzoną, jak i nabytą. Jeśli chodzi o daltonizm wrodzony, to jest to recesywna wada genetyczna sprzężona z płcią. Częstotliwość występowania tej choroby wynosi około 8% mężczyzn i jedynie 0,5% kobiet. Z kolei daltonizm nabyty może być konsekwencją przebytej choroby siatkówki czy innej choroby oka. Najczęściej występuje daltonizm dotyczący barw czerwonej i zielonej. Może występować także daltonizm dotyczący pojedynczej barwy - albo zielonej, albo czerwonej. Niezwykle rzadko spotyka się daltonizm barwy fioletowej. Najczęściej osoby dotknięte tą chorobą nie uświadamiają sobie tego, że widzą nieprawidłowo, zwłaszcza, że ostrość widzenia jest zazwyczaj prawidłowa. Całkowita ślepota barw może się zdarzać i jest wynikiem nieprawidłowego rozwoju czopków. Ta wada jednak zazwyczaj wiąże się z zaburzeniami ostrości widzenia. Daltonizm wykrywa się za pomocą specjalnie do tego przygotowanych tablic pseudoizochromatycznych. Jeśli to badanie nie daje przekonywujących wyników, stosuje się tzw. anomaloskop. Wykrycie wady daltonizmu niesie za sobą pewne konsekwencje. Nie wolno bowiem takim osobom wykonywać pewnych zawodów, przy których niezbędne jest prawidłowe rozpoznawanie barw. Można wymienić tu takie zawody, jak kierowca, pilot, maszynista kolejowy i inne.
Krótkowzroczność, czyli miopia jest jedną z najczęściej występujących wad wzroku. Jest ona spowodowana nieprawidłowościami budowy gałki ocznej, a konkretnie zbyt duże są wymiary przednio - tylnie oka albo zbyt duża siła załamująca układu optycznego oka. Normalnie, w zdrowym i prawidłowym oku promienie ogniskują się na siatkówce, natomiast w oku dotkniętym krótkowzrocznością ogniskowanie zachodzi przed siatkówką. Powoduje to, że uzyskiwany obraz jest nieostry, zwłaszcza jeśli znajduje się on daleko od oczu osoby. Aby więc wyostrzyć obraz krótkowidz przysuwa przedmiot bliżej oczu. Leczenie polega właściwie jedynie na korygowaniu miejsca ogniskowania za pomocą szkieł okularów lub soczewek kontaktowych. Są to soczewki wklęsłe - rozpraszające. Krótkowzroczność dzieli się na trzy poziomy: mała krótkowzroczność (wada do -3 dioptrie), średnią krótkowzroczność (wada do - 6 dioptrii) i wysoką krótkowzroczność (wada powyżej - 6 dioptrii). Wysoka krótkowzroczność może prowadzić z biegiem lat do wystąpienia zamian w twardówce, ciele szklistym, naczyniówce czy siatkówce oka. Zmiany te mogą przyjmować postać wylewów krwi, odwarstwienia siatkówki i innych. Krótkowzroczność pojawia się najczęściej w okresie dojrzewania płciowego.
Dalekowzroczność (nadwzroczność) określana jest też mianem hipermetropii czy hypotropii. Jest to druga, najczęściej występująca wada refrakcyjna ludzkiego oka. Podobnie jak przy krótkowzroczności, przyczyną są wady anatomiczne oka, tzn. zbyt małe rozmiary przednio-tylnie oka albo niewystarczająca siła załamująca oka. Powoduje to ogniskowanie za tylnią ścianą oka. Nadwzroczność pogłębia się wraz z wiekiem, co nosi nazwę prezbiopii albo dalekowzroczności starczej. Spowodowane jest to osłabieniem aparatu optycznego oka, a dokładnie osłabieniem działania mięśnia rzęskowego i obniżeniem elastyczności soczewki. Aby wyostrzyć otrzymywany obraz dalekowidz odsuwa go od siebie. Leczenie polega na stosowaniu szkieł korekcyjnych lub odpowiednich soczewek kontaktowych. Są to zawsze soczewki skupiające (wypukłe). Przy podawaniu mocy przed ilością dioptrii dodaje się znak plus. Jeśli nie stosuje się leczenia, zwłaszcza u młodych ludzi, powstaje tzw. zez akomodacyjny.
Kolejną chorobą układu wzroku człowieka jest astygmatyzm (niezborność rogówkowa). Polega ona na zaburzeniu widzenia spowodowanego niedokładnie kulistą powierzchnią rogówki albo soczewki oka. Jeśli krzywizna oka jest odmienna w pionie i poziomie, to promienie świetlne, które padną na różne części rogówki zostaną w różnym stopniu załamane. Powoduje to niemożliwość dokładnego zogniskowania obrazu w jednym miejscu na siatkówce oka, a otrzymywany obraz jest nieostry. Prostym badaniem na astygmatyzm jest pokazanie chorej osobie krzyża. Często osoba chora widzi ostro jedynie jedno z ramion krzyża, a drugie (poziome lub pionowe) pozostaje nieostre. Jest to przykład tzw. astygmatyzmu regularnego. Oko z taką wadą ma dwie ogniskowe. Korekcja jest możliwa przy zastosowaniu szkieł cylindrycznych. Normalnie oko ma tzw. niezborność fizjologiczną, występującą praktycznie u każdego. Jest ona jednak niewielka i sięga wartości 0,5 dioptrii.
Nierówna rogówka oka może być spowodowana przebytymi urazami mechanicznymi. Powodują one tzw. astygmatyzm nieregularny. Jeśli chodzi o ogniskowe, to występują wówczas więcej niż dwie. Korygowanie jest możliwe za pomocą specjalnych soczewek kontaktowych albo za pomocą żeli okulistycznych, których zadaniem jest wyrównywanie powierzchni oka.
