Jak to przyjemnie otworzyć oczy i zobaczyć

Jak to przyjemnie otworzyć oczy
i zobaczyć — ba! cóż? — świat ten,
i tak pięknie go radością otoczyć,
i objąć światłem.
Radość? Światło? No, a zgryzoty,
gdy przymkniesz oczy?
Żużlem burym wyda się złoto,
mrok cię otoczy.
Miejże oczy aż do spalenia
jasno otwarte:
na radość życia, radość tworzenia
i że to życie coś warte.

Władysław Broniewski

Ale jak to się dzieje, że możemy otaczający nas świat zobaczyć?

Zaczniemy od budowy oka i omówienia wszystkich jego elementów i ich roli w widzeniu. Zmysł wzroku to umiejętność odbierania bodźców świetlnych i przetwarzania ich w przydatne dla nas informacje. Bodźce wzrokowe odbierane są za pomocą oczu.

Narząd wzroku jest to parzysty układ składający się z gałek ocznych umieszczonych w oczodołach, chronionych powiekami. Na powiekach znajdują się rzęsy, których zadaniem jest uniemożliwianie dostawania się ciał obcych do oczu. Możemy poruszać oczami we wszystkie kierunki, ponieważ gałki oczne są przymocowane do oczodołu elastycznymi mięśniami.

Oko nawilżane jest za pomocą łez, produkowanych w gruczole łzowym znajdującym się w górno-bocznym kącie każdego oczodołu. Od gałki ocznej odchodzi nerw wzrokowy (nervus opticus), którym impulsy przechodzą do mózgowia. Przejdziemy teraz do omówienia poszczególnych elementów zaczynając od zewnętrznej warstwy.

Twardówka

Na zewnątrz gałki ocznej znajduje się twardówka (sclera). Jest to gruba, biała warstwa ochronna (zwana też z powodu koloru białkówką), nadająca gałce ocznej kształt, a także chroniąca oko przed uszkodzeniem. Rozciąga się od granic rogówki aż do nerwu ocznego w głębi oczodołu. Może zmienić kolor na:

• żółty (przy chorobach wątroby i zaburzeniach hematologicznych)
• czerwony (w przypadku krwiaków i stanów zapalnych)
• czarny lub brązowy (przy zmianach barwnikowych),
• niebieski (przy zmniejszeniu grubości twardówki, co powoduje prześwitywanie znajdujących się głębiej naczyń krwionośnych).

Fizjologicznie białkówka ma ok 1 mm grubości, jest zbudowana głównie z włókien kolagenowych i do niej właśnie są przyczepione mięśnie, które odpowiadają za ruchy gałki ocznej.

Rogówka

Z przodu oka twardówka przechodzi w rogówkę (cornea). Jest to warstwa komórek bardzo istotna w procesie widzenia, a także ma wpływ na ochronę oka przed szkodliwymi czynnikami. Posiada wiele zakończeń nerwowych, a to powoduje szybką reakcję w przypadku zadziałania drażniącego bodźca (może to być substancja chemiczna, ciało obce, a nawet silny wiatr itp.).

Jeśli taki bodziec zadziała na rogówkę, od razu zamykamy oczy, chroniąc je. Natomiast nie dochodzą do tej warstwy żadne naczynia krwionośne, odżywiana jest z zewnątrz poprzez ciecz łzową, a od wewnątrz poprzez ciecz wodnistą. Składa się z 6 warstw, a każda warstwa spełnia specyficzne funkcje.

Rogówka jest przeźroczysta i ma charakterystyczny wypukły kształt, dlatego załamuje i skupia promienie świetlne, co ma znaczący wpływ na zdolność widzenia. W przypadku uszkodzenia rogówki powodującego brak jej przezierności traci się możliwość odbierania bodźców wzrokowych.

Każde mrugnięcie powiekami powoduje nawilżanie rogówki, co jest bardzo istotne dla jej prawidłowych funkcji.  W przypadku pracy przy komputerze odruch mrugania jest słabszy. To powoduje wysychanie rogówki i odczucie piasku pod powiekami. W przypadku znacznego uszkodzenia rogówki mamy możliwość jej przeszczepu.

Komory gałki ocznej

W gałce ocznej znajdują się 3 komory:

• przednia,
• tylna
• komora ciała szklistego.

Granicą od przodu komory przedniej gałki ocznej (camera anterior bulbi) jest rogówka, a od tyłu źrenica.

Za źrenicą znajduje się komora tylna (camera posterior bulbi) wypełniona jak poprzednia cieczą wodnistą, która w sposób ciągły jest produkowana i odprowadzana do układu żylnego. Zmniejszony odpływ cieczy wodnistej powoduje wzrost ciśnienia śródgałkowego, czyli jaskrę (glaucoma).

Największą część oka zajmuje komora ciała szklistego (camera vitrea) składająca się z przeźroczystej, galaretowatej substancji pozbawionej naczyń krwionośnych. To około 80% masy gałki ocznej. Ciało szkliste składa się w 99% z wody. Składniki, które powodują, że ciało szkliste jest bardziej litą strukturą to kolagen i kwas hialuronowy.

Źrenica

Źrenica (pupilla) to czarny punkt na tęczówce znajdujący się na niej centralnie, który ma możliwość zwiększania i zmniejszania swojej średnicy. Dlaczego źrenica jest czarna? Nie dlatego, że ma taki kolor. Źrenica to otwór przez który światło wpada do oka.

Ilość światła dostająca się do oka jest regulowana poprzez rozszerzanie i zwężanie źrenicy. Jeśli do oka wpada zbyt dużo światła (jak to miało miejsce w starych typach aparatów fotograficznych), możemy wtedy zobaczyć czerwony odblask, który jest niczym innym jak obrazem naczyń krwionośnych na siatkówce.

Poniżej możemy zobaczyć zdjęcia małego wazonika. Po prawej stronie zdjęcie bez lampy błyskowej, po lewej z lampą błyskową i dlatego możemy zobaczyć dno wazonika. Dlatego normalnie źrenicę widzimy jako czarną, ale przy silnym świetle (z lampy błyskowej) możemy zobaczyć dno oka, na którym znajdują się naczynia krwionośne. Stąd kiedyś na zdjęciach w pomieszczeniach widoczne były czerwone oczy.

U zwierząt, które prowadzą nocny tryb życia występuje błona odblaskowa, która działa jak lustro. Widzimy wtedy zielonkawo-niebieski odblask. Więcej o błonie odblaskowej można poczytać tutaj. A jak to się dzieje, że źrenica zmienia swoją średnicę. Za to odpowiada tęczówka.

Stan, w którym źrenice nie są równe, nazywa się anizokorią. Anizokoria może wynikać np. z uszkodzenia mechanicznego jak miało to miejsce u Davida Bowie.

Tłumaczenie:

Kiedy miałem 12-13 lat podczas bójki zostałem uderzony w oko i uszkodził się jeden z tych mięśni z tyłu. To powoduje, że źrenica jest ciągle otwarta i dlatego wygląda jakby była ciemniejsza, ale one są tego samego koloru. I tylko źrenica jest bardziej rozszerzona. Trochę widzę tym okiem, ale obraz jest zamglony. Drugim okiem widzę bardzo dobrze.

Tęczówka

Rolą tęczówki (iris) jest nie tylko nadanie twarzy wyjątkowego charakteru, choć jest ona tak samo indywidualna jak odciski palców. To tęczówka odpowiada za zmiany średnicy źrenicy. Zbudowana jest z mięśni i nerwów nimi zawiadujących. Na ich działanie nie wpływa tylko światło, ale również emocje np. strach powoduje rozszerzanie się źrenic.

Rysunek mięśni tęczówki

Kolor tęczówki współgra z odcieniem karnacji czyli z ilością melaniny. Im bliżej bieguna północnego mieszkamy, tym jaśniejszą mamy karnację i jaśniejsze oczy (zielone, niebieskie). Mieszkańcy terenów przy równiku mają karnację ciemniejszą i brązowe oczy. Ewolucyjnie miało to chronić przed nadmiernym słońcem.

Ciało rzęskowe

Ciało rzęskowe (corpus ciliare) podtrzymuje soczewkę i nadaje jej kształt, przez co wpływa na jej zdolności skupiające. Ponadto produkuje ciecz wodnistą, więc zaopatruje oko w substancje odżywcze. Anatomicznie ciało rzęskowe podobnie jak tęczówka są częścią błony naczyniowej, która w tylnej części oka przechodzi w naczyniówkę.

Soczewka

Soczewka (lens) ma możliwość zmiany kształtu, a przez to oko może „ustawiać się” na przedmioty blisko lub daleko. Sama soczewka nie posiada nerwów, ani naczyń krwionośnych, jej odpowiedni kształt wynika z pracy mięśni w ciele rzęskowym. Żeby obraz był widoczny bodziec świetlny musi trafić na siatkówkę.

Jeśli bodziec skupia się przed siatkówką, to odległe przedmioty są niewyraźne. Taki stan nazywamy krótkowzrocznością i od odwrotny do dalekowzroczności. Wtedy bodziec świetny skupia się za siatkówką i powoduje, że niewyraźne są przedmioty blisko oczu. Stosowane na zewnątrz oczu soczewki (lite soczewki w okularach lub elastyczne, które zakładamy do oczu) powodują, że impuls świetlny trafia na siatkówkę.

Gdzie pada światło przy krótkowzroczności, a gdzie dalekowzroczności.

Siatkówka i plamka żółta

Siatkówka oka (retina) jest przezroczystą, cienką błoną znajdującą się za ciałem szklistym. Składa się z wielu warstw komórek, które potrafią przekształcić bodziec świetlny w impuls nerwowy i poprzez nerw wzrokowy przekazać go dalej do mózgu.

Tworzą ją dwa typy wyspecjalizowanych fotoreceptorów:

• czopków
• pręcików.

Czopki to komórki, które umożliwiają widzenie kolorów przy dobrym oświetleniu, czyli widzenie fotopowe.

Pręciki dają możliwość czarno-białego widzenia przy słabym oświetleniu. Jest to widzenie skotopowe. Pręcik jest około 100 razy bardziej czuły na światło niż czopek i może zareagować nawet na pojedynczy foton.

Centralną częścią siatkówki oka jest plamka żółta (macula lutea), która dzięki swojej specyficznej budowie stanowi miejsce najostrzejszego widzenia. To tutaj powstają barwne obrazy o największej rozdzielczości.

Koty jako zwierzęta przystosowane do życia w nocy mają przewagę pręcików. Pręciki odpowiedzialne są za widzenie czarno-białe, ale w nocy nie ma to znaczenia, bo i tak obraz nie jest kolorowy. Poza tym za siatkówką występuje błona odblaskowa.

Uszkodzenie siatkówki może powodować, że obraz nie będzie prawidłowy, że wystąpią ubytki w polu widzenia lub pojawi się całkowita ślepotęa.

Widok siatkówki w badaniu OCT (optyczna koherentna tomografia)

Naczyniówka

Za siatkówką znajduje się naczyniówka (choroidea), której zadaniem jest dostarczenie składników odżywczych i tlenu do siatkówki i nerwu wzrokowego. Składa się z gęstej sieci naczyń krwionośnych.

Nerw wzrokowy

Nerw wzrokowy jest II nerwem czaszkowym. Jest nerwem jednokierunkowym. Odpowiada jedynie za przekazywanie informacji z oka do mózgu. Impulsy z mózgu do oka przechodzą innymi nerwami, między innymi gałęziami nerwu trójdzielnego. Nerw wzrokowy jest pod pewnymi względami wyjątkowym nerwem czaszkowym, ponieważ tworzy część mózgowia, a pozostałe są typowymi nerwami obwodowymi.

Z jaką prędkością porusza się impuls nerwowy? Impuls nerwowy przechodzi z prędkością nie większą niż 100 m/s (ok 360 km/h) to i mało i dużo w zależności z czym to porównamy.

• Prąd w przewodach miedzianych mknie z prędkością 300 tys km/s. Z czego to wynika? Między innymi z tego, że opór we wnętrzu komórki nerwowej jest 100 milionów razy większy niż w metalowych kablach.
• Natomiast prędkość startowa samolotów to 250-300 km/h.

Inne ciekawostki 

• Czas zadziałania pręcików jest o ok 1/10 sekundy dłuższy niż czopków, co wyjaśnia dlaczego nasza reakcja w nocy jest wolniejsza. Pamiętajcie, jeśli jedziecie autem w nocy, to noga z gazu.
• Obraz na siatkówce pojawia się do góry nogami. Nasz mózg w trakcie rozwoju się do tego przyzwyczaja. Uczy się rozpoznawać taki obraz, ale niemowlęta jeszcze tego nie umieją i dlatego mają problem z koordynacją w przestrzeni.

• Oko niewiele rośnie podczas rozwoju organizmu. U niemowląt ma średnicę ok 16 mm, a u dorosłych 22,5-25 mm. To i tak niewiele w porównaniu z tym jak powiększa się całe nasze ciało.

• Jeśli nasze oczy byłyby aparatem cyfrowym to miałyby rozdzielczość 576 megapikseli.

• Oko rozróżnia 10 milionów kolorów (każdy kolor to inna długość światła). Dotyczy to osoby zdrowej, która posiada 3 rodzaje czopków: czerwone, niebieskie i zielone. U części osób występuje tetrachromantyzm, czyli obecność 4 rodzajów czopków. Taka osoba potrafi odbierać jeszcze więcej kolorów. U daltonistów natomiast czopki nie działają prawidłowo.

Podsumowanie:

• Twardówka — utrzymuje kształt gałki ocznej, chroni przed uszkodzeniem
• Rogówka — skupia promienie światła, chroni przed uszkodzeniem
• Źrenica — odpowiada za ilość światła wpadającego do oka
• Tęczówka — zwęża i rozszerza źrenicę
• Ciało rzęskowe — odpowiada za ruchy soczewki i produkuje ciecz wodnistą, która zaopatruje w składniki odżywcze między innymi rogówkę
• Soczewka — skupia światło, żeby trafiło na siatkówkę
• Siatkówka — odbiera i przekształca impulsy świetlne w impulsy nerwowe
• Naczyniówka — odżywia struktury oka
• Nerw wzrokowy — przekazuje impulsy nerwowe do mózgowia