Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Fenomen ludzkiego oka
Redakcja _, 17.07.2013 , Tagi: oko
Fenomen ludzkiego oka
Gałka oczna waży tylko 8 gramów, ale jest jednym z najważniejszych i najbardziej potrzebnych człowiekowi narządów. Dostarcza mózgowi aż 85% informacji o otoczeniu. Do procesu analizy odebranych przez oczy sygnałów angażowane jest ponad 10% wszystkich komórek nerwowych w mózgu. Dzięki temu, każdy człowiek nie tylko patrzy, ale też rozumie to, co widzi.

Najprostsze narządy światłoczułe występują u parzydełkowców i płazińców. Zwane są plamkami ocznymi, również oczkami lub stigmą. Pozwalają na wykrywanie kierunku padania światła oraz ocenę jego intensywności, lecz nie pozwalają na widzenie przedmiotów.

Proces formowania obrazu wymaga bardziej złożonej konstrukcji, zwykle wyposażonej w soczewkę. W ewolucji oka, pojawienie się soczewki było przełomowym momentem. Dalsza ewolucja polegała na doskonaleniu systemu soczewek, czemu towarzyszył postęp w tworzeniu obrazu w komórkach światłoczułych. Dwa zasadniczo odmienne typy oka o złożonej konstrukcji to złożone oko stawonogów oraz fotograficzne oko kręgowców i niektórych głowonogów.

W przeciwieństwie do plamki ocznej oko złożone umożliwia widzenie przedmiotów. Różni się również strukturalnie i funkcjonalnie od oka prostego. Każda część oka stawonoga jest w rzeczywistości oddzielnym "miniokiem" mającym własną soczewkę skupiającą światło na pojedynczym receptorze. Widzą one zatem świat jako mozaikę położonych obok siebie plamek, jednak po połączeniu „mini obrazów” w mózgu uzyskują obraz podobny do tego na ekranie telewizora, który doskonale spełnia swoje funkcje. Kręgowce nie dostrzegją tak wielu szczegółów jak oko ludzkie, lecz mogą o wiele lepiej rejestrować ruch. Wrażliwość oka wzrasta w przyćmionym świetle, a zarazem jest ono chronione przed nadmiernym pobudzeniem w jasnym świetle.

Najbardziej rozwinięte ewolucyjnie oczy mają kręgowce i głowonogi. Narząd wzroku składa się z gałki ocznej, odbierającej wrażenia wzrokowe, dróg wzrokowych, które przewodzą bodźce wzrokowe oraz ośrodków wzrokowych w korze mózgu, w których obraz jest przetwarzany. Gałka oczna ma kształt zbliżony do kuli o średnicy około 24 milimetrów i umiejscowiona jest w przedniej części oczodołu. Wypełniona jest w większości tak zwanym ciałem szklistym, bezpostaciową substancją znajdującą się pod ciśnieniem, dzięki czemu zachowuje swój kulisty kształt. Gałka oczna składa się z trzech błon:

  • zewnętrznej włóknistej (twardówka i rogówka),
  • środkowej naczyniowej (tęczówka, ciało rzęskowe, naczyniówka)
  • wewnętrznej (siatkówka).

Najbardziej zewnętrzną warstwę tworzy nieprzezroczysta twardówka, która w części przedniej przechodzi w przezroczystą rogówkę. Razem stanowią one sztywny, ale elastyczny szkielet gałki ocznej. Rogówka dodatkowo jest głównym elementem załamującym światło w oku. Za rogówką bezpośrednio znajduje się tęczówka – to ona odpowiada za kolor oczu. Odpowiada też za osłabienie siły światła, jakie wpada do oka, ograniczając jego strumień, który po przejściu przez rogówkę i tęczówkę, pada na siatkówkę, bezpośrednio odpowiadającą za odbiór obrazu.

Tak naprawdę oczy nie widzą. Z punktu widzenia fizyki oko jest tylko receptorem fal elektromagnetycznych widzialnego światła, które po przejściu przez układ optyczny tworzą na siatkówce obraz pomniejszony i odwrócony "do góry nogami". Następnie światłoczuła siatkówka przekształca energię świetlną w energię impulsów nerwowych, które wysyłane są do mózgu. Oko jest więc tylko narzędziem, które dostarcza informacje bodźcowe do mózgu i to on dopiero łączy dwa obrazy w jeden, "odwraca" go i rejestruje. Tak więc nie widzimy oczami, lecz mózgiem. Co więcej, w pierwszych dniach życia mózg człowieka dopiero uczy się widzieć prawidłowy obraz obracając go, by w późniejszym życiu robić to automatycznie. Oznacza to, że niemowlę widzi świat "postawiony na głowie" i dopiero po pewnym czasie zaczyna widzieć normalnie.

W siatkówce umieszczone są również właściwe komórki wzrokowe tzw. fotoreceptory składające się z około 6 mln czopków i 120 mln pręcików, dzięki którym rozróżniam 160 kolorów i 600 000 odcieni. Pręciki odpowiadają za tzw. widzenie zmierzchowe, skotopowe i pozwalają na rozróżnianie zarysów przedmiotów. Czopki umożliwiają rozróżnianie kształtów, barw i ostre widzenie przy dobrym oświetleniu (widzenie fotopowe). Największą wrażliwością na światło i kolory cechuje się umieszczona centralnie na siatkówce plamka żółta, składająca się wyłącznie z czopków. Oko odbiera tylko część promieniowania, jakie na nie pada, co jest związane z właściwościami fizykochemicznymi rogówki, czopków i pręcików. Odbieramy zatem tylko to światło, które mieści się w zakresie tzw. okna optycznego. Jest to przedział długości fali elektromagnetycznej (czyli światła widzialnego) od ok. 380 nm (co odpowiada światłu o barwie fioletowej) do ok. 700 nm (co odpowiada światłu o barwie czerwonej). Powyżej długości 780 nm znajduje się niewidoczna dla człowieka podczerwień, a poniżej 380 nm, także niewidoczny, ultrafiolet.

Mimo że ludzkie oko ma zdolność rozróżniania mnóstwa kolorów i odcieni, jego barwa, za którą odpowiada tęczówka nie może być dowolna. O kolorze oczu decyduje zawartość pigmentów (melaniny) nabłonka tęczówki, zawartość melaniny w zrębie tęczówki i zagęszczenie komórek zrębu tęczówki. Warianty kolorów wśród różnych tęczówek są zazwyczaj zależne od zawartości melaniny w obrębie zrębu tęczówki. Im mniej melaniny, tym bardziej przeziera kolagen, zabarwiający oczy na niebiesko. Kolor oczu jest cechą dziedziczną. Za ogromną liczbę możliwych kombinacji kolorów ludzkich oczu związane są trzy loci: EYCL1, EYCL2 oraz EYCL3. Wszystkie te geny, odpowiadające za trzy fenotypowe kolory oczu: brązowy, zielony i niebieski, muszą określać ten sam kolor, aby kolor oczu był czysty; w przeciwnym wypadku otrzymamy kolor mieszany.

Oprócz tak skomplikowanego narządu jak gałka oczna występują również, prostsze w konstrukcji, aparaty ochronne gałki ocznej. Należą do nich przede wszystkim powieki i rzęsy. Chronią oko przed nadmiarem światła, urazami, zanieczyszczeniami oraz pełnią ważną funkcję podczas nawilżania oka. Obie powieki (górna i dolna) posiadają rzęsy, które pomagają chronić oko zwłaszcza przed różnego rodzaju pyłkami i kurzem. Powieki poruszają się odruchowo oraz zgodnie z wolą. Mruganie to czynność, polegająca na błyskawicznym zamykaniu oka, która trwa od 100 do 150 milisekund. W ciągu jednej minuty, dorośli mrugają około 12-17 razy natomiast noworodki tylko około 1-4 razy. Liczba ta zwiększa się około 6. miesiąca życia. Mrugamy nieświadomie, spontanicznie i regularnie, dzięki czemu powieka, ocierająca się o gałkę oczną, nawilża jej powierzchnię tzw. „filmem łzowym”. Jest to warstwa słonej wydzieliny, którą nazywamy łzami, zawierająca substancje bakteriobójcze. Mrugamy także po to, by łatwiej było łzom odpłynąć. Reakcje odruchowe mają miejsce w sytuacjach zagrożenia oka, np. gdy wieje silny wiatr i niesie ze sobą piasek czy pył, bądź jest zbyt ostre światło. Możemy też mrugać odruchowo. Jest to reakcja na bodźce zewnętrzne: ostre światło, nieuważny ruch ręką czy obecność jakiegoś przedmiotu w naszym polu widzenia, blisko oczu. To odruchowa próba ochrony naszych oczu.

Oko ludzkie umożliwia nam zdobywanie bardzo dużej ilości informacji o otoczeniu, o odległościach, kształtach, ruchach oaz barwach. Sześć mięśni pozwala oku poruszać się w każdą stronę, dzięki czemu możemy bezpiecznie poruszać się w przestrzeni oraz analizować obserwowaną sytuację i podejmować odpowiednie kroki. Ludzkie oko jest jak aparat fotograficzny, jednak o wiele bardziej złożone, skomplikowane i szybsze. Mruganie okiem należy do jednej z najszybciej wykonywanych przez nasze mięśnie czynności, dlatego pojęcia „w mgnieniu oka” oraz „szybciej niż zdążysz mrugnąć okiem”, określające szybkość, są jak najbardziej uzasadnione.

 

Marta Maroszyńska

KOMENTARZE
Newsletter