Optyczny układ oka stanowią części, przez które muszą przejść promienie świetlne, aby skupić się i wytworzyć na siatkówce pomniejszony, odwrócony, rzeczywisty obraz oglądanego przedmiotu.
Ściana gałki ocznej składa się z trzech błon ściśle przylegających do siebie w tylnej części oka:
- warstwy zewnętrznej - dzielącej się ona na dwie części: rogówkę oraz twardówkę.
- warstwy pośredniej - składającej się z: tęczówki, ciała rzęskowego i naczyniówki.
- warstwy wewnętrznej - światłoczułej siatkówki.
Budowa oka
Zewnętrzną błonę stanowi biała, nieprzejrzysta, zbita tkanka oka, zwana twardówką, która w swej części przedniej staje się przezroczysta i nosi nazwę rogówki. Pod twardówką od strony wewnętrznej oka znajduje się błona naczyniowa oka, którą możemy podzielić na trzy części. Część przednią, widoczną przez rogówkę i dochodzącą do jej rąbka, nazywamy tęczówką. Druga część, już niewidoczna gołym okiem, bo schowana pod twardówką, to ciało rzęskowe, oraz trzeci, tylny odcinek to naczyniówka. Siatkówka, najbardziej wewnętrzna błona oka, wyściela jedynie naczyniówkę. Część centralna rogówki nazywa się częścią optyczną. Poza funkcją ochronną, rogówka bierze udział w załamywaniu promieni świetlnych. Stanowi więc ona główną część układu optycznego oka, a siła łamiąca rogówki wynosi 42 dioptrie. W środku tęczówki znajduje się czarny, okrągły otwór - źrenica. Szerokość źrenicy jest niezależna od naszej woli i zmienia się odruchowo pod wpływem rozmaitych bodźców, przede wszystkim w wyniku zmian natężenia światła. Zwężona źrenica pod wpływem światła chroni oko przed nadmiernym olśnieniem. Zwężenie źrenicy w przypadkach wady refrakcji zmniejsza kręgi rozproszenia, co poprawia w pewnym stopniu wyrazistość widzianego obrazu. W zależności od skurczu lub rozkurczu mięśnia rzęskowego ciała rzęskowego, soczewka zmienia swój kształt (akomoduje), co pozwala dostosować układ optyczny oka do różnych odległości. W obrębie tzw. bieguna tylnego oka znajduje się dołek środkowy, leżący w obszarze plamki żółtej, czyli małej, beznaczyniowej przestrzeni siatkówki. Dołek środkowy jest małym zagłębieniem w plamce przystosowanym do najostrzejszego widzenia. Najważniejsze w tym procesie są składniki światłoczułe zajmujące zewnętrzną warstwę siatkówki: czopki i pręciki. Pręciki znajdują się głównie na obwodzie siatkówki, a w miarę zbliżania się do plamki wzrasta liczba czopków tak, że w obrębie dołka środkowego znajdują się tylko same czopki. Czynnością czopków jest widzenie kształtu i barw przedmiotów w jasnym oświetleniu, zaś czynnością pręcików jest przystosowanie oka do słabych oświetleń i rozróżnianie zarysów przedmiotów. Tak, więc widzenie plamkowe pozwala na dokładne rozpoznanie szczegółów, kształtu i barwy, zaś widzenie obwodem siatkówki daje nam orientację w przestrzeni. Ciało szkliste wypełnia centralną część oka pomiędzy soczewką a siatkówką. Bierze ono udział w załamywaniu promieni świetlnych. W części przedniej oka, pomiędzy tęczówką a ciałem szklistym, znajduje się soczewka. Jest to przezroczysty, dwuwypukły twór, silnie załamujący światło. Najbardziej zewnętrzną częścią soczewki jest jej włóknista torebka, wewnątrz której umieszczona jest jej miękka część korowa oraz twardsze, powstające po 20 roku życia, jądro. Z wiekiem jądro twardnieje, staje się większe i zabarwia się stopniowo na kolor żółto-brunatny. W związku z tym zmienia się współczynnik załamywania światła (może powstać tzw. krótkowzroczność soczewkowa) oraz pojawiają się trudności w rozpoznawaniu niektórych barw (starsi ludzie słabo rozpoznają kolor niebieski, widząc jakby przez żółty filtr). Soczewka zawieszona jest na wiązadełkach biegnących promieniście od jej torebki do okrężnie leżącego ciała rzęskowego. Dzięki takiemu zawieszeniu, w zależności od stanu napięcia obwódki rzęskowej - regulowanego przez mięśnie ciała rzęskowego - zmienia się kształt soczewki na bardziej płaski lub wypukły. Zjawisko to nazywamy akomodacją lub nastawnością. Jest to, więc zdolność przystosowywania się układu optycznego oka do ostrego widzenia z różnych odległości.
Refrakcja
Gałkę oczną można porównać do aparatu fotograficznego, gdzie obiektywem jest układ łamiący (optyczny) oka, a błoną, na której powstają obrazy, jest siatkówka. Zdolność i siła (określana w dioptriach) załamywania promieni świetlnych przez układ optyczny oka nazywa się łamliwością lub refrakcją. Wiązka promieni wpadająca do oka i dążąca do siatkówki musi przejść przez cały układ optyczny oka (rogówka, komora przednia, soczewka i ciało szkliste) i na poszczególnych jego elementach ulega załamywaniu. W układzie tym rogówka najsilniej załamuje światło i na nią przypada 2/3 mocy optycznej. Drugim ważnym elementem jest soczewka, która w spoczynku ma 1/3 mocy optycznej. Reszta ośrodków optycznych oka nie ma tak istotnego znaczenia w refrakcji oka.
Miarowość
Prawidłowe załamywanie światła w oku nazywa się miarowością. Promienie równoległe wpadają do oka i po załamaniu przez układ optyczny ogniskują się na siatkówce. Tylko w takim przypadku obraz będzie ostro i wyraźnie widziany przez człowieka. Dno oka Jest to tylny odcinek gałki ocznej widziany wziernikiem (oftalmoskopem).
Plama ślepa to pusta przestrzeń w polu widzenia, spowodowana tym, że na niewielkim obszarze siatkówki nie występują elementy percepcyjne (czopki i pręciki). Odpowiada to tarczy nerwu wzrokowego (skupieniu włókien nerwowych w obrębie siatkówki). Gdy promienie świetlne zogniskują się na plamce ślepej, występuje niewidzenie małego wycinka z pola widzenia. Jest to zjawisko normalne.
Jak pracuje oko
Światło wpadające do oka biegnie przez rogówkę, komorę przednią oka, soczewkę i ciało szkliste, by zakończyć swą podróż na siatkówce wywołując wrażenie wzrokowe przekazywane do mózgu. Rogówka, wraz z cieczą wodnistą, soczewką i ciałem szklistym, stanowią układ skupiający promienie świetlne tak, by na siatkówce pojawiał się ostry obraz obserwowanego przedmiotu i dawał jak najostrzejsze wrażenie wzrokowe. Dlatego też soczewka ma możliwość zmiany swojego kształtu, a co za tym idzie mocy optycznej. Pozwala to na ogniskowanie na siatkówce przedmiotów znajdujących się w różnych odległościach od oka. Zdolność tę nazywamy akomodacją. Ostre widzenie uzyskiwane jest wtedy, gdy ognisko obrazowe pokrywa się z siatkówką. W przypadku, gdy oko nie jest w stanie zogniskować światła dokładnie na siatkówce mówimy o wadach wzroku. Moc optyczna oka nieakomodującego wynosi około +60 dioptrii, przy czym około 2/3 tej mocy przypada na rogówkę.
Do soczewki ocznej przylega tęczówka spełniająca rolę przysłony aperturowej kurczącej się pod wpływem bodźców świetlnych co powoduje zmianę średnicy źrenicy wejściowej oka. Tęczówka ma zdolność do zmiany apertury wejściowej oka w zakresie od 8 mm w ciemności do 2 mm przy intensywnym oświetleniu.
Układ optyczny z pewnym przybliżeniem uważać można za centryczny. Środki krzywizn rogówki i soczewki leżą na prostej zwanej osią optyczną oka. Występuje jednak rozbieżność osi optycznej i osi widzenia, która jest wynikiem przesunięcia dołka środkowego poza oś optyczną oka. W efekcie występuje obrót osi widzenia względem osi optycznej średnio o około 5 stopni.
Siatkówka jako odbiornik promieniowania elektromagnetycznego zbudowane jest z dwóch rodzajów komórek światłoczułych: czopków i pręcików połączonych za pomocą nerwów z mózgiem. Czopki o względnie niskiej czułości przeznaczone są do obserwacji przy świetle dziennym. Ich maksymalne zagęszczenie występuje w dołku środkowym. Jeśli zatem obraz obserwowanego przedmiotu znajdzie się dokładnie w tym obszarze uzyskujemy wtedy najlepsza zdolność rozdzielczą. Wraz ze spadkiem natężenia światła wpadającego do oka rośnie średnica źrenicy. W momencie, gdy czułość czopków jest niewystarczająca do prowadzenia obserwacji, mimo dużych wymiarów źrenicy, funkcję receptorów przejmują pręciki. Pręciki znajdują się poza dołkiem środkowym, a największe ich zagęszczenie znajduje się w odległości kątowej 15 stopni od jego środka (dlatego widzenie nocne nazywamy widzeniem peryferyjnym). Przy dużym natężeniu światła pręciki chronione są przed nadmiarem światła przy użyciu specjalnego barwnika. Jego działanie możemy zaobserwować przechodząc z ciemnego pomieszczenia do jasnego lub odwrotnie (efekt olśnienia). Proces przystosowania wzroku do warunków oświetlenia nazywamy adaptacją.
W miejscu gdzie połączenia nerwowe elementów światłoczułych z mózgiem tworzą wspólny nerw wzrokowy powstaje plamka ślepa pozbawiona zupełnie czopków i pręcików. Jeśli obraz przedmiotu obserwowanego znajdzie się w tym miejscu wrażenie wzrokowe nie zostanie odebrane i obserwator nie zauważy tego przedmiotu.
Nasz mózg umożliwia nam prawidłowe widzenie. Światło przechodzące przez soczewkę załamuje się, czyli ulega refleksji, a to powoduje, że obraz padający na siatkówkę jest odwrócony. Dlatego mózg odpowiednio odczytuje docierające do niego impulsy i natychmiast odwraca obraz. Nauczenie się tego wymaga jednak trochę czasu, dlatego maleńkie dzieci w rzeczywistości widzą ,,odwrotnie’’.
Wady wzroku
Prawidłowe oko człowieka zbudowane jest w ten sposób, że na siatkówce otrzymywany jest ostry obraz obserwowanego przedmiotu. Jest to możliwe dzięki takiej budowie oka, która zapewnia skupianie wszystkich promieni świetlnych wpadających do oka w jego ognisku.
Krótkowzroczność - jest jedną z najczęściej spotykanych wad refrakcyjnych oka ludzkiego. Krótkowidze nie widza wyraźnie obiektów leżących daleko. Promienie równoległe, które w nieakomodującym oku zdrowym ogniskowane są na siatkówce, w nieakomodującym oku krótkowzrocznym ogniskowane są przed siatkówką. Wskutek tego wrażenie wzrokowe krótkowidza jest nieostre. Żeby dobrze zobaczyć przedmiot krótkowidz przysuwa przedmiot bliżej oczu.
W celu poprawy ostrości widzenia krótkowidza stosuje się okulary korekcyjne lub soczewki kontaktowe. Są to soczewki rozpraszające. Ich moc optyczną podaje się w dioptriach dodając znak minus (np. minus 3 dioptrie).
Wyróżnia się trzy stopnie krótkowzroczności:
- małą - w zakresie do -3dpt.
- średnią - poniżej -6dpt.
- wysoką - powyżej -6dpt.
Dalekowzroczność (nadwzroczność) - jest drugą, obok krótkowzroczności najczęściej spotykaną wadą refrakcyjną oka ludzkiego. Promienie równoległe, które w nieakomodującym oku zdrowym ogniskowane są na siatkówce, w nieakomodującym oku nadwzrocznym ogniskowane są za siatkówką. Wskutek tego wrażenie wzrokowe dalekowidza jest nieostre. Żeby dobrze zobaczyć przedmiot dalekowidz odsuwa przedmiot od oczu.
W celu poprawy ostrości widzenia dalekowidza stosuje się okulary korekcyjne lub soczewki kontaktowe. Są to soczewki skupiające. Ich moc optyczną podaje się w dioptriach dodając znak plus (np. plus 3 dioptrie).
Daltonizm - oko ludzkie przystosowane jest do widzenia barw światła o długości fali w zakresie od około 400 nm (barwa fioletowa) do około 700 nm (barwa czerwona).
Jedną z wad wzroku jest daltonizm polegający na złym rozpoznawaniu barw. Nazwa wady pochodzi od nazwiska angielskiego fizyka i chemika J.Daltona, który jako pierwszy opisał ślepotę na barwy zieloną i czerwoną. Może być to wada wrodzona lub nabyta. Ostrość wzroku jest zwykle prawidłowa. Całkowita ślepota na barwy jest wynikiem niedorozwoju czopków siatkówki i łączy się ze znacznym obniżeniem ostrości wzroku i trudnością przystosowania się do światła.
Astygmatyzm (niezborność rogówkowa) - jest wadą polegającą na zniekształceniu widzenia wskutek niesymetryczności rogówki oka. Jeżeli promień krzywizny rogówki oka w płaszczyźnie pionowej jest inny niż w płaszczyźnie poziomej, to promienie świetlne padające na różne części rogówki załamywane są w różnym stopniu. Powoduje to, że obraz widziany przez chorego jest nieostry. Często zdarza się, że gdy pokazuje się pacjentowi znak krzyżyka, on widzi ostro tylko jedno jego ramię - pionowe lub poziome. Taki astygmatyzm nazywa się regularnym, a oko takie posiada dwie ogniskowe. Aby skorygować taką wadę stosuje się okulary z soczewkami cylindrycznymi. Oko ludzkie posiada zwykle tzw. niezborność fizjologiczną o wartości do 0,5D, która nie wymaga korekcji.
Zez - Mianem tej choroby określa się nieprawidłowe ustawienie gałek ocznych oraz współistniejące zaburzenia widzenia. W prawidłowych warunkach obie gałki poruszają się zgodnie w różnych kierunkach dzięki działaniu mięśni zewnętrznych oka poruszających każde oko. W czasie patrzenia ustawiamy oczy odruchowo w taki sposób, aby obraz przedmiotu padał na część plamkową siatkówki równocześnie w obu oczach. W przypadku, gdy któreś mięśnie wykazują przewagę czynnościową, następuje odchylenie gałki ocznej od osi optycznej i pozostaje możliwość posługiwania się jednym okiem. Oko odchylone od swej osi optycznej nie może odbierać prawidłowo wrażeń wzrokowych, gdyż obraz ucieka z części plamkowej i powstaje na obwodzie siatkówki.
Rozróżnia się dwa podstawowe rodzaje zeza: zbieżny i rozbieżny, przy czym najczęstszym jest zez zbieżny. Zdarza się, że oko zezujące może być ustawione w górę lub w dół. Zez może dotyczyć jednego lub obu oczu naprzemiennie: raz jednego, raz drugiego.
Leczenie polega na stosowaniu odpowiednio dobranych szkieł korekcyjnych, zlikwidowaniu ewentualnego niedowidzenia, wytworzeniu widzenia obuocznego i przywróceniu prawidłowego ustawienia oczu.
Leczenie zeza powinno być przeprowadzone jak najwcześniej, w szczególności u dzieci, u których proces fuzji wykształca się do 6 roku życia.
Ciekawostki
Dlaczego człowiek ma parę oczu?
Gdy patrzymy na przedmiot ustawiony bardzo daleko od nas osie patrzenia obu oczu ustawione są prawie równolegle. Jeżeli przedmiot ten będziemy zbliżali w naszym kierunku, to mięśnie gałek ocznych będą zmieniać położenie gałek tak by osie widzenia podążały za tym przedmiotem, a tym samym przecięły się. Zjawisko to nosi nazwę konwergencji. Im bliżej oczu znajdzie się nasz przedmiot, tym osie patrzenia przetną się pod większym kątem. Analizując ten kąt mózg człowieka wnioskuje o odległości obserwowanego przedmiotu od oczu. Gdyby zatem człowiek wyposażony był w tylko jedno oko bardzo trudno byłoby mu określać odległość obserwowanego przedmiotu od siebie.
Odwrócony obraz
Obraz przedmiotu na siatkówce jest odwrócony "do góry nogami", co wynika z fizycznej budowy oka (soczewka odwraca obraz). W pierwszych dniach życia mózg człowieka 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.
