Oko ludzkie

Nasze oczy dostarczają nam wielu informacji o odległości, kształcie, ruchu oaz barwach. Dzięki poruszaniu się w górę, w dół i na boki pozawalają nam na najszersze jak to tylko możliwe widzenie otoczenia.
Oko ma wiele wspólnego z aparatem fotograficznym niemniej jednak ma on o wiele od niego bardziej złożona budowę. Układ optyczny oka przyrównać można do aparatu fotograficznego, przy czym rolę soczewek obiektywu spełniają rogówka i soczewka oka, rolę przysłony - tęczówka, a warstwy światłoczułej kliszy – siatkówka.
- Budowa oka
Gałka oczna znajduje się w przedniej części oczodołu i porusza się dzięki ruchom mięśni ocznych w zagłębieniu utworzonym przez tkankę tłuszczową oczodołu i liczne powięzie. Wychodzący z niej nerw wzrokowy przechodzi przez otwór kostny do wnętrza czaszki i dalej do mózgu.
Oko ma w przybliżeniu kształt kuli o średnicy 24 mm, wypełnionej w większości bezpostaciową substancją (ciałkiem szklistym), znajdującej się pod ciśnieniem pozwalającym na utrzymanie jego kształtu.
Twardówka (sclera) jest najbardziej zewnętrzną częścią oka. Zbudowana jest z nieprzeźroczystejbłony włóknistej łącznotkankowej. W przedniej części oka przechodzi w rogówkę.
Rogówka (cornea) kształtem przypomina wypukłe szkiełko od zegarka. Zbudowana jest z przeźroczystej błony włóknistej.
Między twardówką i siatkówką leży naczyniówka (choroidea), która wraz z tęczówką (iris) i ciałem rzęskowym (corpus ciliare) tworzy błonę naczyniową, w której znajdują się naczynia krwionośne. Ciało rzęskowe utrzymuje soczewkę w odpowiednim położeniu.
Siatkówka (retina) jest receptorową częścią oka. Składa się z trzech warstw, przy czym najbliższa środka oka warstwa składa się z czopków i pręcików - komórek światłoczułych, a dwie pozostałe z neuronów przewodzących bodźce wzrokowe. Na siatkówce znajduje się plamka żółta, będąca miejscem o największym skupieniu czopków i z tego powodu cechuje się największą wrażliwością na barwy i światło. Nieco niżej znajduje się plamka ślepa - miejsce pozbawione komórek światłoczułych i dlatego niewrażliwe na światło. Jest miejscem zbiegu nerwów łączących komórki światłoczułe z nerwem wzrokowym.
Soczewka (lens) jest zawieszona między tęczówką a ciałem szklistym na obwódce rzęskowej. Składa się z torebki (capsule), kory (cortex) i jądra (nucleus) i ma dwie wypukłe powierzchnie - przednią i tylną. Jeśli wyobrazimy sobie soczewkę jako owoc, to torebka jest jego skórką, kora jego miąższem, a jądro pestką.
Tęczówka (iris) jest umięśnioną częścią błony naczyniowej otaczającej otwór nazywany źrenicą. Dzięki zawartemu w niej pigmentowi jest kolorowa. Mięśnie tęczówki pozwalają na zwiększanie lub zmniejszanie dopływu światła przez regulację wielkości źrenicy.
Wnętrze oka wypełnia przeźroczysta, galaretowata substancja, nazywana ciałem szklistym (corpus vitreum).
Przednia część gałki ocznej i wewnętrzna część powiek pokryte są spojówką (tunica conjuctiva).
W górno - bocznej części oczodołu znajduje się gruczoł łzowy wydzielający łzy mające za zadanie oczyszczać powierzchnię oka z zabrudzeń i nawilżać ją.
- Jak pracuje oko
Aparat fotograficzny umożliwia nam proste zarejestrowanie obrazu na kliszy, natomiast ludzie i zwierzęta potrafią nie tylko odbierać obrazy uzyskiwane na siatkówce, ale także odpowiednio je interpretować.
Dzieje się tak dlatego, że oko jest połączone z mózgiem poprzez nerw wzrokowy, który znajduje się wewnątrz niewielkiej szypuły w tylnej części gałki ocznej. Informacje z siatkówki są błyskawicznie przenoszone wzdłuż nerwu wzrokowego do mózgu. Te wszystkie informacje przybierają postać impulsów, które mózg następnie przetwarza (dekoduje).
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 za pośrednictwem nerwów łączących się w nerw wzrokowy. 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.
Każde oko widzi przedmiot pod nieco innym kątem, dlatego przesyła do mózgu odmienna informację. We wczesnym dzieciństwie mózg uczy się składać te dwa obrazy w jedna całość, dlatego widzimy pojedynczy obraz a nie podwójny. Ten powstały obraz pozwala nam stwierdzić, czy dany obiekt jest bryłą oraz jak położony jest względem innych przedmiotów. Taki sposób widzenia nosi nazwę widzenia trójwymiarowego.
Nasz mózg zatem 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’’.
Obraz powstający w oku:

- Pręciki i czopki
Siatkówka zbudowana jest z ok. 130 milionów światłoczułych komórek, zwanych pręcikami i czopkami. Pręciki są bardziej wrażliwe na światło, ale nie odróżniają barw poza niebieską i zieloną. Czopki różnicują barwy i umożliwiają ostrzejsze widzenie, ale przestają pracować gdy jest za mało światła. Dlatego, gdy się ściemnia, widzimy mniej wyraźnie, barwy ,,zanikają‘’, a obraz jest w tonacji niebieskiej i zielonoszarej. Pracują nadal tylko pręciki. Francuzi tę porę dnia ,, l’heure blue ’’ – niebieską godziną.
- Kształt soczewki
Za tęczówka znajduje się soczewka. Jest bardziej miękka i elastyczna niż rogówka. W stałym położeniu utrzymuje ją sieć włókien zwanych więzadłami obwódkowymi. Do soczewki przymocowany jest mięsień rzęskowy, który kurcząc się i rozkurczając, powoduje zmianę jej kształtu. Na przykład, kiedy patrzymy na daleki obiekt mięsień rozkurcza się i wtedy soczewka staje się szersza i bardziej płaska. A gdy patrzymy na jakiś obiekt znajdujący się blisko, soczewka jest bardziej zakrzywiona.
Za soczewką leży tylna komora oka. Wypełniona jest ona galaretowatą substancją, zwaną ciałem szklistym. Światło załamane przez rogówkę i soczewkę musi przejść przez nią, nim dotrze do siatkówki – błony leżącej w tylnej części gałki ocznej.
- Ruch gałek ocznych
W normalnych warunkach najlepiej widzimy centralna częścią siatkówki. Dzięki temu, że możemy poruszać gałkami ocznymi, podobnie jak głową, dokładnie widzimy interesujące nas obiekty. Gałkę oczną porusza sześć mięsni pozwalając na szeroki zakres ruchu. Oczy są chronione przed wszelkiego rodzaju urazami. Znajdują się w oczodole (zagłębieniu kostnym), wysłanym miękka tkanką tłuszczową. Kiedy upadniemy lub ktoś nas uderzy szybciej zostanie uszkodzony oczodół niż oko.
Przód oka i wewnętrzna część powieki są wysłane przezroczystą błoną śluzową zwaną spojówką. Chroni ona i czyści cały przód oka. Łzy wytwarzane są stale przez gruczoły łzowe, leżące w zewnętrznym kąciku oka, skąd przepływają do kącika wewnętrznego. Kiedy do oka dostanie się kurz lub piasek, gruczoły produkują więcej łez, żeby wypłukać zanieczyszczenia. Wyściółka powieki czyści oko za każdym razem, kiedy mrugamy. Zaciskamy także powieki, chroniąc oczy przed jaskrawym światłem i zanieczyszczeniami znajdującymi się w powietrzu, które mogłyby uszkodzić rogówkę. Do pewnego stopnia przed brudem chronią także rzęsy. Nawet brwi mają swoje znacznie. Chronią oczy przed kroplami potu spływającymi z czoła
- Kolory odbierane przez oko
Oko odbiera tylko część promieniowania nań padającego. Związane jest to z własnościami fizyko-chemicznymi rogówki, czopków i pręcików. Odbieramy zatem tylko światło, które mieści się w zakresie tzw. okna optycznego. Okno optyczne to przedział długości fali elektromagnetycznej (światła) od ok. 400nm (co odpowiada światłu o barwie fioletowej) do ok. 700nm (co odpowiada światłu o barwie czerwonej). Powyżej długości 700nm znajduje się niewidoczna dla człowieka podczerwień, a poniżej 400nm, również niewidoczny, ultrafiolet. Do fal elektromagnetycznych zaliczamy także niewidoczne dla człowieka promienie gamma, promienie X i inne - całość przedstawia poniższy rysunek.
Promieniowanie o długości fali spoza okna optycznego nie jest przepuszczane przez rogówkę oka. Promieniowanie, które wniknie do oka w różnym stopniu wywołuje reakcje elektrochemiczne w czopkach i pręcikach stając się źródłem bodźców. Ze względu na różną budowę czopków i pręcików występują różne właściwości widzenia ciemnego (przy małym oświetleniu, np. w nocy) i jasnego (przy dużym oświetleniu, np. w dzień) . Przyjmuje się maksimum czułości czopków na 550 nm, a pręcików na 510 nm. Poniższy rysunek przedstawia wykres krzywej czułości widmowej oka ludzkiego dla widzenia jasnego (przy świetle dziennym - tzw. widzenie fotopowe) i ciemnego (nocą - tzw. widzenie skotopowe). Łatwo zauważyć najwyższą czułość oka w punktach 550nm i 510nm, malejącą wraz z oddalaniem się od tych maksimów, aż do osiągnięcia wartości zero na krańcach okna optycznego - jest to jednoznaczne ze ślepotą oka na światło o danej długości fali.
- Wady wzroku
- Krótko i dalekowzroczność
Najczęstsze wady wzroku to krótko- i dalekowzroczność (nadwzroczność). Krótkowidze nie widza wyraźnie obiektów leżących daleko, a dalekowidze położonych w pobliżu. Te wady są niemal zawsze spowodowane nieodpowiednim kształtem gałki ocznej. Żeby widzieć idealnie, oko powinno być okrągłe. Krótkowidze mają gałkę oczna wydłużoną a dalekowidze skróconą. U niemowląt i małych dzieci występuje nadwzroczność fizjologiczna wynikająca z małego rozmiaru gałki ocznej. W miarę jej powiększania wraz z rozwojem fizycznym dziecka nadwzroczność zmniejsza się.
Zarówno krótko- jak i nadwzroczność mogą być łatwo skorygowane przez stałe noszenie okularów lub szkłach kontaktowych. W nadwzroczności stosuje się soczewki skupiające (wypukłe), oznaczone znakiem ,, + ‘’, natomiast w krótkowzroczności soczewki rozpraszające (wklęsłe), oznaczone znakiem ,, - ‘’. Obecnie naukowcy odkryli nową metodę leczenia krótkowzroczności, polegającą na trwałym chirurgicznym spłaszczeniu rogówki
- Astygmatyzm
Nieodpowiedni kształt gałki ocznej może także upośledzić wzrok w inny sposób, powodując astygmatyzm, który zazwyczaj współistnieje z krótko- lub nadwzrocznością. Rogówka powinna mieć równomierne krzywizny, podobnie jak piłka. U niektórych ludzi (cierpiących na astygmatyzm) krzywizna rogówki przypomina bardziej piłkę do rugby, przez co oko nie może prawidłowo ogniskować promieni świetlnych.
W zależności od zniekształceń rogówki zarówno wrodzonych, jak i nabytych w czasie przebytych chorób bądź po operacjach powstaje niezborność nadwzroczna i krótkowzroczna. Objawem niezborności jest zniekształcenie widzianych obrazów.
Oko zezuje kiedy patrzy w inna stronę niż drugie pracujące prawidłowo – przeważnie w kierunku nosa bądź na zewnątrz, czasami w górę lub w dół. Zwykle spowodowane jest to ,,lenistwem’’ jednego z mięśni poruszających gałkę oczną. Aby zachęcić oko zezujące do normalnej pracy, oko prawidłowo ogniskujące zakrywa się. Jeśli to nie pomaga, problem mogą rozwiązać okulary luba leczenie chirurgiczne. U dzieci głównymi przyczynami niezborności oka są zez i urazy. Dorośli zaś mogą zapaść na inne choroby oczu – jaskrę i zaćmę.
- Jaskra i zaćma
Jaskra to stan, w którym wzrasta ilość cieczy wodnistej pomiędzy tęczówką a rogówką, co powoduje bolesny wzrost ciśnienia w oku. Obraz może się rozmazywać, a nie leczona jaskra prowadzi do całkowitej ślepoty.
W zależności od rodzaju jaskry i jej przebiegu stosuje się leczenie zachowawcze lub operacyjne. W leczeniu zachowawczym zwykle zaleca się środki zwężające źrenicę lub zmniejszające wytwarzanie cieczy wodnistej. Natomiast operacyjne polega na odtwarzaniu dróg odpływu cieczy wodnistej. Chorzy na jaskrę powinni unikać wszelkich sytuacji stresowych, ponadto nie stosować używek, np. nie pić nawet słabej kawy naturalnej ani tym bardziej mocnej herbaty, a także nosić okularów przeciw słonecznych. Zaćma (katarakta) to zmętnienie soczewki, dlatego ludzie chorzy na te chorobę widzą, jakby patrzyli przez zamgloną szybę. Zaćma rozwija się latami, bezboleśnie, nie dając na początku żadnych zauważalnych objawów. Można ją usunąć niszcząc zmętniałą soczewkę ultradźwiękami lub stosując kriochirurgię. W miejsce zniszczonej soczewki wkłada się nową plastykową.
Pionierem kriochirurgii w skali światowej był znany polski uczony – prof. Tadeusz Krwawicz z Lublina.
- 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. Daltonizm wrodzony jest wadą dziedziczną, na którą cierpi w różnym stopniu 8% mężczyzn i 0,5% kobiet. Daltonizm nabyty może być wynikiem przejścia choroby siatkówki lub drogi wzrokowej.
Wada ta jest często definiowana jako ślepota na barwę czerwono - zieloną. Występuje także ślepota na barwę czerwoną, rzadziej zieloną i bardzo rzadko na fioletową. W większości przypadków osoby źle rozróżniające barwy od urodzenia nie zdają sobie sprawy z istnienia tej wady, gdyż ostrość wzroku jest zwykle u nich prawidłowa. Całkowita ślepota na barwy jest wynikiem niedorozwoju czopków siatkówki i łączy się ze znacznym obniżeniem ostrości wzroku i trudnością przystosowania się do światła.
Wadę tę wykrywa się na podstawie specjalistycznych badań przy użyciu tablic barwnych pseudoizochromatycznych. W razie konieczności wykonania dokładniejszych badań wykorzystuje się przyrząd nazywany anomaloskop. Pacjent badany anomaloskopem ma za zadanie porównanie dwóch barw.
Osoby źle rozróżniające barwy nie mogą wykonywać wielu zawodów wymagających bezbłędnego rozpoznawania barw, np. kierowca, maszynista kolejowy, lotnik, itp.
(Ciekawostki):
- Podczas mrugania powieki zwilżają powierzchnię oka oczyszczając ją z kurzu i zarazków. Człowiek mruga średnio 1-2 razy co 10 sekund, a każde mrugnięcie trwa około 1/3 sekundy. Oznacza to, że w ciągu 12-godzinnego dnia mrugamy łącznie około 25 minut.
- Noworodki mrugają znacznie rzadziej - 1-4 razy na minutę. Liczba ta zwiększa się około 6-go miesiąca życia.
- Gruczoły łzowe noworodków nie wydzielają łez. Oznacza to, że płaczą one \\\"na sucho\\\". Pierwsze łzy pojawiają się około 2-go miesiąca życia.
- Jedzenie marchwi poprawia widzenie w ciemności, co jest zasługą pobudzającego wpływu witaminy A, zawartej w marchwi, na pręciki.
- Jedzenie warzyw, a w szczególności kapusty, dzięki zawartych w nich witaminach pomaga zapobiegać chorobom oczu.
- Spożywanie dużych ilości soli powoduje wzrost ryzyka wystąpienia zaćmy podtorebkowej. Należy więc unikać solenia potraw w trosce o swój wzrok.
- Zwiększenie spożywania witaminy C powoduje zmniejszenie ryzyka wystąpienia wielu groźnych chorób oczu, w tym zaćmy.
- Zbawienny wpływ dla naszego wzroku przypisuje się kolorowi indygo (granatowy). Specjaliści zalecają wpatrywanie się w ten kolor przez około 15 minut dziennie.

Źródła:
- Świat wiedzy
- Internet
- Vadamecum maturzysty – Biologia