Muszę Ci się do czegoś przyznać. Uwielbiam robić zdjęcia. A Ty? Lubisz robić zdjęcia? Kręcić filmy? A może masz kamerę albo aparat fotograficzny? No wiesz, taki tradycyjny, nie w telefonie. Lustrzankę czy bezlusterkowiec? A może mały aparat kompaktowy? A może gdzieś w zakamarkach strychu leży tradycyjny aparat na rolkę z kliszą fotograficzną? W sumie to nie jest takie ważne, bo wszystkie one – łącznie z aparatem w smartfonie – działają na tej samej zasadzie. Podobnie zresztą jak nasz wzrok. Bo wyobraź sobie, że i aparat i kamera i nasze oko rejestrują obrazy w oparciu o te same prawa fizyki, w niemal identyczny sposób! Wykorzystują zjawisko załamania światła, aby przenieść obraz widzianego obiektu na materiał światłoczuły.
Jednak nawet najlepsza kamera i najwyższej jakości aparat nie dorównują naszym oczom. Poza tym, w kamerach i aparatach proces kończy się na fazie powstania obrazu na materiale światłoczułym, zaś nasze oczy wykonują jeszcze jedną ważną czynność – przekazują obraz do mózgu – do ośrodków wzroku, by został tam poddany analizie i aby nasz organizm odpowiednio zareagował.
Oko – narząd zmysłu wzroku
Wzrok jest jednym z naszych zmysłów. Służy nam do odbierania informacji świetlnych docierających ze środowiska. Są to informacje o barwach, ruchu, kształtach, odległościach, natężeniu światła. Te informacje docierające do naszego układu nerwowego i wywołujące reakcje nazywamy bodźcami.
Komórki odbierające informacje to receptory. Te, które odbierają informacje świetlne nazywa się fotoreceptorami lub inaczej komórkami światłoczułymi. Znajdują się one w oku, które jest narządem wzroku.
Aparat ochronny oka
Oko, by mogło w jak najlepszy sposób spełniać swoją funkcję, jest w odpowiedni sposób zbudowane. A jako bardzo cenny narząd również w doskonały sposób chronione. Nasze oczy – bo oczywiście mamy ich dwoje (o tym, jaki to ma skutek i jakie znaczenie jeszcze napiszę ) mają kształt kulisty i są umieszczone w oczodołach. Oczodoły to zagłębienia w kościach czaszki. Oprócz gałki ocznej (tak nazywa się oko ze względu na jego kształt) w oczodole mieści się również gruczoł łzowy, mięśnie oka, nerwy i naczynia krwionośne oraz tłuszcz, którego zadaniem jest amortyzacja oka. Oko umieszczone w takim kostnym, miękko wysłanym dołku jest całkiem bezpieczne.
Nie tylko oczodoły zapewniają oku bezpieczeństwo. Gałka oczna jest chroniona przed wysychaniem, zanieczyszczeniami i urazami dzięki obecności powiek – górnej i dolnej – zaopatrzonych w drobne włoski – rzęsy. Powieki stale rozprowadzają po powierzchni oka płyn nawilżający, który nazywa się filmem łzowym. Aparat łzowy, czyli gruczoły wytwarzające tę ciecz, jest również elementem aparatu ochronnego oka. Mruganie powiekami jest konieczne dla zapewnienia ciągłego nawilżenia oka. Przy tej okazji zmywane są zanieczyszczenia. Usunięcie zanieczyszczeń z oka to zadanie dla łez i rzęs. Rzęsy pomagają też chronić oko przed dostawaniem się do niego pyłków, drobinek kurzu czy niewielkich owadów. Dotknięcie takiej drobinki do rzęsy powoduje natychmiastowe zamknięcie oka.
W aparacie ochronnym oka są jeszcze brwi. Choć oddalone nieco od gałki ocznej i chroniących ją powiek, one również pomagają chronić oko – przed spływającym z czoła potem lub wodą.
Kolejnymi elementami aparatu ochronnego oka są spojówki. To cieniutkie błony śluzowe po wewnętrznej stronie powiek oraz na widocznej miedzy powiekami części gałki ocznej. Spojówki chronią oko przed uszkodzeniem, drobnoustrojami, zmniejszają tarcie i pomagają nawilżać i odżywiać oko. Dzięki temu, że spojówki są bardzo dobrze unerwione bardzo szybko czujemy nawet najdrobniejsze ciało obce, które dostało się do naszego oka.
Budowa oka
Oko jak już wiesz, ma kształt zbliżony do kuli a w miejscu, które znajduje się między powiekami jest lekko wypukłe. Na przodzie oka znajduje się przezroczysta błona, zwana rogówką. Jest to pierwsza warstwa, na którą pada światło, a jej zadaniem jest skupienie promieni świetlnych. Powinna być absolutnie przezroczysta i gładka, by promienie świetlne mogły przez nią przenikać bez żadnych zniekształceń. Rogówka pełni również funkcję ochronną. W tylnej części oka rogówka przechodzi w twardówkę, zbudowaną ze sprężystych wlokien kolagenowych błonę, która nadaje kształt gałce ocznej i chroni oko.
W tylnej części oka, pod twardówką widać ciemnoczerwoną warstwę – to błona naczyniowa, czyli naczyniówka. Jest zbudowana głównie z naczyń krwionośnych. Ma za zadanie odżywiać siatkówkę i zaopatrywać ją w tlen. W przedniej części oka naczyczniówka przechodzi w tęczówkę.
Tęczówka jest odpowiedzialna za regulację ilości światła wpadającego do oka. Składa się z mięśni gładkich i tkanki łącznej, która nadaje jej elastyczność. Charakterystyczną cechą tęczówki jest jej kolor, który jest determinowany przez ilość melaniny zawartej w jej komórkach barwnikowych. Czy wiesz, że nie ma na świecie dwóch takich samych tęczówek? Każda tęczówka jest niepowtarzalna!
W środku tęczówki znajduje się otwór zwany źrenicą, to za jego pomocą tęczówka reguluje ilość wpadającego do oka światła. Średnica źrenicy może się zmieniać pod wpływem bodźców oświetleniowych. W warunkach mocnego oświetlenia źrenica zwęża się, aby zredukować ilość światła wpadającego do oka, natomiast w ciemności rozszerza się, aby zwiększyć ilość światła docierającego do siatkówki. Ta zdolność źrenicy do regulowania ilości światła wpadającego do oka nazywa się adaptacją. Zmiany średnicy źrenicy są kontrolowane przez mięśnie tęczówki, które są pobudzane przez układ nerwowy. Tęczówka i źrenica działają podobnie jak przysłona w aparacie fotograficznym.
Kolejnym elementem oka jest soczewka. Soczewka to przezroczysta struktura o okrągłym kształcie, która znajduje się wewnątrz oka, zaraz za źrenicą i tęczówką. Podobnie jak soczewka aparatu fotograficznego, soczewka w oku odgrywa kluczową rolę w procesie zapewniania ostrości obrazu. Soczewka może zmieniać swoją krzywiznę (czyli grubość), dzięki czemu możemy ostro widzieć przedmioty znajdujące się w różnych odległościach. Robi to dzięki swojej elastyczności i pracy maleńkich mięśni, na których jest zawieszona. Gdy patrzymy na bliskie obiekty, mięśnie rzęskowe napinają soczewkę, co powoduje, że staje się ona grubsza i bardziej zaokrąglona. To z kolei zwiększa siłę refrakcji czyli załamania promieni świetlnych. Gdy patrzymy na odległe obiekty, mięśnie rzęskowe się rozluźniają, co powoduje spłaszczenie soczewki i zmniejszenie siły refrakcji – promienie załamywane są słabiej. Ta zdolność soczewki, do zmiany kształtu w zależności od odległości widzianego obiektu w celu zapewnienia ostrego widzenia nazywa się akomodacją.
Przestrzeń pomiędzy soczewką a siatkówką wewnątrz gałki ocznej wypełnia ciało szkliste. Jest to przezroczysta substancja o konsystencji żelu, która składa się głównie z wody oraz kolagenu, kwasu hialuronowego i paru innych składników. Ciało szkliste odgrywa ważną rolę w utrzymaniu kształtu oka oraz w transmisji światła do siatkówki. Jest również zaangażowane w procesy metabolizmu komórek siatkówki, a także w procesy naprawcze w przypadku urazów oka.
Najgłębszą i jednocześnie najważniejszą warstwą oka jest siatkówka – warstwa światłoczuła. Siatkówka to warstwa komórek nerwowych, które przetwarzają informacje wzrokowe na impulsy nerwowe. Na siatkówce znajdują się dwa rodzaje komórek czuciowych – pręciki i czopki. To one są właściwymi receptorami wzroku.
Pręciki odpowiadają za widzenie w słabym świetle oraz postrzeganie kształtów i ruchu. Są bardziej liczne w siatkówce niż czopki. Właśnie dlatego, gdy patrzymy na obiekt w słabym oświetleniu, nie jesteśmy w stanie dostrzec jego barwy, a widzimy tylko różne odcienie szarości.
Czopki natomiast pozwalają nam na rozróżnianie kolorów i widzenie w jasnym oświetleniu. W siatkówce znajdują się trzy rodzaje czopków, które są wrażliwe na różne długości fal świetlnych: czerwone, zielone i niebieskie. Nasz mózg korzysta z informacji przekazywanych przez te trzy rodzaje czopków, aby wykrywać i rozróżniać różne kolory.
W centralnej części siatkówki oka znajduje się mała, okrągła struktura zawierająca duże skupiska czopków, a co za tym idzie, odpowiadająca za ostre widzenie i rozpoznawanie detali. To plamka żółta. Plamka żółta jest szczególnie ważna dla widzenia w świetle dziennym i podczas wykonywania czynności wymagających precyzji, takich jak czytanie czy prowadzenie pojazdu.
W pobliżu środka siatkówki, w miejscu gdzie z siatkówki wychodzi nerw wzrokowy, znajduje się tarcza nerwu wzrokowego, nazywana również plamką ślepą. Jest to obszar na siatkówce oka, w którym nie ma receptorów światła, czyli pręcików ani czopków. W efekcie, kiedy obraz padający na oko trafia na plamkę ślepą, nie jest rejestrowany i w wyniku tego nie jest widoczny. Nie przeszkadza nam to w widzeniu, ponieważ nasz mózg uzupełnia brakujące informacje.
Nerw wzrokowy to ważny nerw, który przesyła informacje wzrokowe z oka do mózgu. Wychodzi z siatkówki i kieruje się do kory wzrokowej, gdzie następuje interpretacja sygnałów wzrokowych. Nerw wzrokowy składa się z milionów włókien nerwowych, a jego uszkodzenie może prowadzić do różnych zaburzeń widzenia, włącznie ze ślepotą.
Droga światła w oku
Proces powstawania obrazu w oku jest skomplikowany. Promienie świetlne wpadające do oka przechodzą przez różne elementy optyczne, w tym przez rogówkę, źrenicę, soczewkę oraz ciało szkliste, nim ostatecznie padną na siatkówkę.
Wpadające do oka światło przechodzi przez rogówkę, która pełni rolę pierwszego elementu optycznego. Wypukła rogówka skupia światło i kieruje je dalej w głąb oka.
Następnie, światło przechodzi przez źrenicę, otwór w środku tęczówki i pada na soczewkę. Jak pamiętasz, w zależności od poziomu oświetlenia w otoczeniu, źrenica jest szersza lub węższa i wpuszcza odpowiednio więcej lub mniej światła (adaptacja).
Soczewka, która jest elastyczną strukturą za źrenicą, jest kolejnym elementem optycznym. Skupia, czyli załamuje, promienie świetlne tak, by trafiły na siatkówkę. Soczewka, jak już wiesz, może zmieniać kształt aby odpowiednio ustawić ostrości obrazu na siatkówce, co umożliwia nam widzenie przedmiotów znajdujących się w różnych odległościach (akomodacja).
Po przejściu przez soczewkę, promienie świetlne docierają do ciała szklistego, które wypełnia przestrzeń między soczewką a siatkówką. Ciało szkliste także pomaga w skupianiu światła na siatkówce.
rys. facetkaodbiologii
Ostatecznie, promienie świetlne docierają do siatkówki, gdzie zostają przekształcone w impulsy elektryczne, które następnie przesyłane są przez nerw wzrokowy do mózgu, gdzie obraz jest interpretowany i odbierany jako widzenie.
Interpretacja wrażeń wzrokowych
Wszystkie czopki i pręciki, połączone z neuronami w siatkówce, przetwarzają informacje na sygnały elektryczne. Dzieje się to dzięki barwnikom – jodopsynie w czopkach i rodopsynie w pręcikach. Barwniki te ulegają przemianom chemicznym, dzieki którym powstaje impuls nerwowy. Impuls jest przekazywany za pośrednictwem nerwu wzrokowego do mózgu, a tam informacje są dalej przetwarzane i interpretowane, co umożliwia nam rozpoznawanie obiektów i odbieranie wizualnych wrażeń. Co ciekawe, na siatkówce powstaje pomniejszony i odwrócony obraz przedmiotu na który patrzymy, dopiero nasz mózg interpretując informacje płynące z siatkówki odwraca ten obraz i powiększa do rzeczywistych rozmiarów.
Nasz mózg ma jeszcze jedno zadanie do spełnienia podczas interpretowania wrażeń wzrokowych. Zadanie to wynika z faktu, że mamy dwoje oczu leżących w pewnej odległości od siebie. W ten sposób każde oko widzi obraz z nieco innego punktu widzenia. Mózg porównuje obrazy z obu oczu i dzięki temu może określić, jak daleko znajdują się przedmioty, które widzimy. Widzenie obuoczne, nazywane także widzeniem stereoskopowym, to zdolność do postrzegania głębi i trójwymiarowości.
Podsumowanie
Proces powstawania obrazu w oku jest bardzo skomplikowany i wymaga przejścia promieni świetlnych przez wiele elementów oka. Zaczyna się w momencie, gdy światło wpada przez rogówkę i źrenicę a następnie skupiane jest przez soczewkę na siatkówce. Podobnie jest w przypadku aparatu fotograficznego, światło przechodzi przez różne warstwy i soczewki, a następnie padając na warstwę światłoczułą powoduje powstanie obrazu.
W aparacie obraz powstaje na matrycy lub – dawniej – na kliszy i na tym koniec. W przypadku oka komórki receptorowe na siatkówce przekształcają światło na sygnały elektryczne, które następnie są przesyłane przez nerw wzrokowy do mózgu. Tam informacje są przetwarzane i interpretowane, co pozwala nam na odbiór obrazu i odpowiednią reakcję.
Nasze oczy są niesamowitym narządem, który umożliwia nam doświadczanie piękna i bogactwa kolorów i kształtów świata wokół nas.
Facetka od biologii
