oko-budowa_i_wlasnosci

Anatomia i fizjologia

narządu wzroku

na podstawie literatury zebrała:

prof. B. Kostek

Źródła

•

http://www.zdrowie.med.pl/oczy/anat_i_fizjo/a_oczy.html

•

http://galaxy.uci.agh.edu.pl/~ergonom/ergonomia/nr_15.

htm

•

http://pl.wikipedia.org/wiki/Kolor_oczu#Czynniki_decyduj.

C4.85ce_o_kolorze_oczu

•

http://www.swiatlo.tak.pl/pts/pts-oko-proces-

widzenia.php

(http://195.117.188.199/a4.htm)

http://www.cs.bgu.ac.il/~icbv071/LectureNotes/ICBV-

Lecture-Notes-12-Sensing-2-The-Human-Eye-1SPP.pdf

Bibliografia

•

W. Bułat: Zjawiska optyczne w przyrodzie, WSiP, W-
wa 1987

•

P. Duus: Diagnostyka topograficzna w neurologii,
Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, W-wa
1989.

•

Sz. Jeleński: Lilavati, PZWS

•

W. Skarbek: Metody reprezentacji obrazów
cyfrowych, Akademicka Oficyna Wydawnicza, W-
wa 1993.

•

W. Z. Traczyk, A. Trzebski: Fizjologia człowieka z
elementami fizjologii klinicznej, Państwowy Zakład
Wydawnictw Lekarskich, W-wa 1980.

Zagadnienia:

•

budowa oka

•

własności widzenia I

•

rozdzielczość wzroku

•

percepcja barw i odcieni

•

bezwładność wzroku

•

własności widzenia II

Budowa oka

• Układ wzrokowy

Widzenie jest zło

onym procesem fizyczno-

psychicznym, który składa si

z trzech etapów:

przyj

cia (wychwycenia) bod

ca, jego

przewodzenia oraz zebrania i poznania go.
Warunki te spełnia zbudowany i funkcjonuj

prawidłowo układ wzrokowy.

• Układ ten składa si

z umiejscowionej w

oczodole gałki ocznej, która za pomoc

siatkówki

odbiera wra

enia wzrokowe, przekazuj

c je

poprzez drogi wzrokowe do korowych o

rodków

wzrokowych mózgu.

Budowa oka

• W korowych o

rodkach wzrokowych odbierane s

przetwarzane impulsy, a nast

pnie przesyłane do

dalszych o

rodków mózgowych, tak aby mózg

zareagował odpowiedni

czynno

na bodziec

wzrokowy. Oczami odbieramy ok. 80% wszystkich
informacji o otoczeniu i a

10% kory mózgowej

zaanga

owanej jest w interpretacj

tych informacji.

Budowa oka

• Kora wzrokowa zajmuje ok. 60% całej kory

mózgowej, uwzgl

dniaj

c wszystkie obszary

zajmuj

ce si

reakcj

na pobudzenie wizualne.

Budowa oka

Rys. 1 Uproszczony schemat budowy siatkówki oka
A - czopki i pr

ciki podł

czone do włókna nerwowego;

B - pojedyncze czopki podł

czone do włókna nerwowego;

C - grupa pr

cików podł

czona do włókna nerwowego

Budowa oka

św

iat

ła

neuron pierwszy;

czopki i pręciki

neuron drugi;

komórki

dwubiegunowe

neuron trzeci;

komórki zwoju

nabłonek

barwnikowy

włókno nerwowe

nerw

wzrokowy

dołek

obwód

rys. 1. elementy nerwowe siatkówki

Sposób, w jaki siatkówka obu oczu, poł

czona

jest z kor

wzrokow

półkul mózgowych w obu

ęś

ciach mózgu, nie jest tak prosty, jak mo

by oczekiwa

. Nerwy wzrokowe obu oczu ł

bezpo

rednio przed wej

ciem do wgł

bienia

czaszki, tworz

c tak zwane skrzy

owanie

wzrokowe. Pó

niej dziel

one ponownie na

dwa rozgał

zienia, tak zwane drogi wzrokowe,

które ł

c si

z ciałem kolankowatym bocznym

prowadz

do obu cz

ęś

ci kory wzrokowej półkul

mózgowych (rys. 2).

Poł

czenie oka z mózgiem

• Skrzy

owanie wzrokowe jest miejscem, gdzie

nerw wzrokowy z ka

dego oka rozdziela si

dwie drogi wzrokowe w taki sposób,

e ka

da z

nich zawiera włókna wzrokowe pochodz

ce z

obu oczu. W układzie tym lewa połowa kory
wzrokowej przetwarza informacje wizualne
pochodz

ce z lewej strony siatkówki obu oczu

(prawa strona pola widzenia), natomiast prawa
połowa kory wzrokowej zajmuje si

praw

stron

dej z siatkówek (lewa strona pola widzenia).

Poł

czenie oka z mózgiem

Poł

czenie oka z mózgiem

•

Rys. 2. Schemat ideowy drogi wzrokowej,

pokazuj

cy jak siatkówki obu oczu s

poł

czone z oboma połówkami kory wzrokowej

(1 - siatkówka, 2 - nerw wzrokowy, 3 -

skrzy

owanie wzrokowe, 4 – droga (pasmo)

wzrokowa, 5 - ciało kolankowate boczne, 6 -

kora wzrokowa)

• Ka

de włókno nerwowe tworzy poł

czenia

pomi

dzy jego ko

cem na siatkówce i

szczegółowo zdefiniowanym miejscem w
płatach potylicznych kory mózgowej. Z tego
powodu mo

liwe jest przyporz

dkowanie

okre

lonej powierzchni siatkówki do punktów

kory wzrokowej. Mo

na zauwa

e obszar

ółtej plamki zajmuje proporcjonalnie o wiele

kszy region kory wzrokowej ni

pozostałe

obszary siatkówki.

Poł

czenie oka z mózgiem

Budowa oka

rys. 2’. droga wzrokowa

skrzyżowanie

wzrokowe

ciało

kolankowate

boczne

• Informacja z ciała kolankowatego bocznego

zarówno z warstw wielkokomórkowych, jak i
drobnokomórkowych przesyłana jest za
po

rednictwem włókien nerwowych do kory

wzrokowej. Pasmo tych włókien tworzy
promienisto

ść

wzrokow

Poł

czenie oka z mózgiem

Promienistość wzrokowa i kora wzrokowa

rys. 3. promienistość wzrokowa

promienistość wzrokowa
dla górnego pola widzenia

promienistość wzrokowa

dla dolnego
pola widzenia

ciało kolankowate
boczne

17 pole

Brodmanna

Budowa oka

• Oczodół

Gałka oczna, wraz z narz

dami dodatkowymi,

znajduje si

w kostnej jamie, zwanej oczodołem.

Gł

boko

ść

oczodołu wynosi 45 mm, obj

ść

, z czego gałka oczna zajmuje zaledwie 1/4

przestrzeni. Reszt

zajmuj

: gruczoł łzowy,

umiejscowiony w górno-zewn

trznej cz

ęś

oczodołu i wydzielaj

cy łzy do sklepienia górnego

spojówki, sze

ść

ęś

ni zewn

trznych oka, nerwy

oraz naczynia krwiono

ne. Pozostał

ęść

wypełnia tłuszcz oczodołu, który odgrywa znaczn

rol

w amortyzacji oka.

Budowa oka

• Szczyt oczodołu ł

czy si

z jam

czaszki

poprzez dwa otwory: kanał wzrokowy, z
przebiegaj

cym w nim nerwem wzrokowym

wraz z t

tnic

oczn

, oraz szczelin

oczodołow

górn

. Przez t

szczelin

oczodołu wchodz

wszystkie nerwy

czaszkowe unerwiaj

ce m. in. gałk

oczn

• Powieki i aparat łzowy

Powieki zamykaj

przedni otwór oczodołu,

chroni

c gałk

oczn

przed wysychaniem i

urazami.

Budowa oka

• Ruch powiek rozprowadza płyn łzowy po

powierzchni rogówki i spojówki, zapewniaj

c oku

stałe nawil

anie. Na brzegach powieki górnej i

dolnej znajduje si

około100-150 rz

s, do ich

mieszków uchodz

gruczoły łojowe i gruczoły

skowe (potowe). W pobli

u k

przy

rodkowego (od strony nosa) obu powiek, na

ich tylnej kraw

dzi, znajduj

punkty łzowe

(górny i dolny), stanowi

ce pocz

tek kanalików

łzowych, przez które odprowadzane s

łzy do

woreczka łzowego i nast

pnie do nosa.

Budowa oka

• Spojówka

Spojówka (worek spojówkowy) jest cienk

delikatn

błon

luzow

, która wy

ciela tyln

powierzchni

obu powiek. Przechodzi ona

nast

pnie na gałk

oczn

do rogówki, tworz

przy przej

ciu fałdy, zwane załamkami górnym i

dolnym. Spojówka jest

le zro

ta z

podło

em tylko w jej cz

ęś

ci tarczkowej, w

załamkach posiada fałdy, a na powierzchni
gałkowej jest lekko przesuwalna. Daje to
mo

liwo

ść

swobodnych ruchów gałki ocznej

(słabe unerwienie czuciowe spojówki).

Budowa oka

• Mi

ęś

nie poruszaj

ce gałk

oczn

Gałk

oczn

porusza sze

ść

ęś

ni zewn

trznych oka. Cztery mi

ęś

nie

proste: górny, dolny, wewn

trzny i zewn

trzny, których tylne

przyczepy znajduj

daleko za gałk

oczn

. Natomiast przednie

przyczepy s

przymocowane do gałki ocznej w odległo

ci przeci

tnie

7 mm od r

bka, w poło

eniu zgodnym z ustawieniem wskazówki

zegara kolejno na godzinie 12, 3, 6, 9. Odmienny i bardziej zło

ony

jest przebieg mi

ęś

ni sko

nych, które warunkuj

odpowiednie ruchy

oczu.

Budowa oka

• Powiekami poruszaj

zasadniczo dwa mi

ęś

nie:

biegn

cy ze szczytu oczodołu do górnego brzegu

tarczki d

wigacz powieki górnej z mi

ęś

niami

tarczkowymi górnym i dolnym, które unosz

powiek

oraz rozległy, le

żą

cy pod skór

powiek mi

sie

okr

ęż

ny oka, który zamyka powiek

Budowa oka

• Budowa gałki ocznej

Gałka oczna ma posta

prawie kulist

, o

przeci

tnym wymiarze osi przednio-tylnej 25

mm, osi poziomej 23 mm, obj

ci 6,5 cm

masie 7 g. Zbudowana jest z trzech błon:

zewn

trznej błony włóknistej (twardówka i

rogówka),

rodkowej naczyniowej (t

czówka, ciało

skowe, naczyniówka)

wewn

trznej czuciowej (siatkówka).

Budowa oka

• Zewn

trzn

włóknist

błon

stanowi biała,

nieprzejrzysta, zbita tkanka oka, zwana
twardówk

(potocznie nazywana „białkiem oka”),

która w swej cz

ęś

ci przedniej staje si

przezroczysta i nosi nazw

rogówki.

Pod twardówk

od strony wewn

trznej oka

znajduje si

błona naczyniowa oka (dawniej

zwana jagodówk

), któr

na podzieli

na trzy

ęś

ci. Cz

ęść

przedni

, widoczn

przez rogówk

i dochodz

do jej r

bka, nazywa si

czówk

Ma ona ró

ne zabarwienie i

wiadczy o kolorze

oczu.

Budowa oka

• Druga cz

ęść

, ju

niewidoczna gołym okiem, bo

schowana pod twardówk

, to ciało rz

skowe oraz

trzeci, tylny odcinek to naczyniówka.
Siatkówka, najbardziej wewn

trzna błona oka,

ciela jedynie naczyniówk

Budowa oka

• Rogówka

Rogówka ma kształt wycinka kuli i
przypomina szkiełko zegarkowe wprawione w
twardówk

;

rednica pozioma rogówki wynosi

12 mm, pionowa 11 mm. Rogówka jest
najcie

sza w

rodku i jej grubo

ść

wynosi 0,6

mm, natomiast obwodowo przy r

bku około 1

mm. Cz

ęść

centralna rogówki, o

rednicy 4

mm, jest bardzo regularna i kulista, i nazywa
si

ęś

optyczn

. Rogówka zbudowana

jest z pi

ciu warstw.

Budowa oka

• Dzi

ki swoistej budowie rogówka w

warunkach fizjologicznych jest przezroczysta,
nie posiada naczy

krwiono

nych, a

ywianie jej odbywa si

z naczy

bka

rogówki, z płynu komory przedniej oraz
cz

ęś

ciowo z łez. Rogówka jest bardzo silnie

unerwiona czuciowo, dlatego te

reaguje

natychmiast bólem i łzawieniem na dotyk czy
ciała obce, które znajduj

na jej

powierzchni.

Budowa oka

• Poza funkcj

ochronn

, rogówka bierze

udział w załamywaniu promieni

wietlnych

• Stanowi ona główn

ęść

układu

optycznego oka, a siła łami

ca rogówki

wynosi 42 dioptrie

• Wadliwa łamliwo

ść

rogówki jest główn

przyczyn

tzw. wady refrakcji, któr

trzeba

wyrównywa

szkłami okularowymi

Budowa oka

• Twardówka

Twardówka tworzy sztywn

nieprzezroczyst

, biał

zewn

trzn

cian

gałki ocznej. W cz

ęś

ci tylnej, w miejscu gdzie

twardówka przechodzi w pochewk

nerwu

wzrokowego, grubo

ść

jej jest najwi

ksza i

wynosi 1,3 mm. W cz

ęś

ci przedniej jest

najcie

sza i jej grubo

ść

równa si

0,3 mm.

Jest ona słabo unaczyniona i mało czuła.

Budowa oka

• T

czówka

czówka na swojej powierzchni jest nierówna,

posiada liczne promieniste zagł

bienia oraz

okr

ęż

ne bruzdy. W zale

ci od ilo

ci barwnika

czówka mo

e mie

kolor szary, jasnoniebieski,

zielonkawy lub br

zowy. W

rodku t

czówki

znajduje si

czarny, okr

gły otwór -

renica.

Szeroko

ść

renicy jest niezale

na od naszej woli

i zmienia si

odruchowo pod wpływem

rozmaitych bod

ców, przede wszystkim w wyniku

zmian nat

ęż

enia

wiatła.

Budowa oka

• Zw

ęż

ona

renica pod wpływem

wiatła chroni oko przed

nadmiern

ilo

wiatła. Zw

ęż

enie

renicy w

przypadkach wady refrakcji zmniejsza kr

rozproszenia, co poprawia w pewnym stopniu
wyrazisto

ść

widzianego obrazu

analogia do fotografii: im wi

ksza warto

ść

przysłony (mniejszy otwór), tym

ksza gł

bia ostro

Budowa oka

• Ciało rz

skowe

Ciało rz

skowe to silnie unaczyniony twór zbudowany

głównie z mi

ęś

ni gładkich, otaczaj

cy pier

cieniowato

obszar le

żą

cy za t

czówk

, o szeroko

ci 8 mm. Do jego

wyrostków rz

skowych przyczepiaj

zadełka

Zinna, na których zawieszona jest soczewka. W
zale

ci od skurczu lub rozkurczu mi

ęś

nia

skowego, soczewka zmienia swój kształt

(akomoduje), co pozwala dostosowa

układ optyczny

oka do ró

nych odległo

ci. W nabłonku wyrostków

skowych produkowana jest bardzo wa

na dla oka

ciecz wodnista, reguluj

ca przez swój stały przepływ

odpowiednie ci

nienie oczne.

Budowa oka

• Naczyniówka

Naczyniówka le

żą

ca pomi

dzy twardówk

siatkówk

składa si

z g

stej sieci naczy

krwiono

nych o ró

nej

rednicy, rozdzielonych

niewielk

ilo

tkanki ł

cznej oraz komórek

barwnikowych i włókien elastycznych. Głównym
zadaniem naczyniówki jest od

ywianie

zewn

trznych warstw siatkówki.

Budowa oka

• Ciało szkliste

ciało szkliste wypełnia centraln

ęść

oka pomi

dzy

soczewk

a siatkówk

i stanowi 2/3 obj

ci gałki ocznej

jest to przezroczysta, galaretowata substancja w 99%
składaj

ca si

z wody, pozbawiona nerwów oraz naczy

krwiono

nych.

Funkcje ciała szklistego:

utrzymanie kształtu oka;

załamywanie promieni

wietlnych;

amortyzacja wstrz

sów i ruchów;

regulacja ci

nienia wewn

trzgałkowego.

Budowa oka

• Ciało szkliste

Z wiekiem nast

puje zwyrodnienie ciała szklistego, a

zwi

zane z tym zmiany fizykochemiczne powoduj

wielu osób spostrzeganie ja

niejszych lub

ciemniejszych tworów, tzw. muszek lataj

cych. Tak

z wiekiem ciało szkliste obkurcza si

i mo

e odł

czy

od tylnego bieguna oka. Zwyrodnienie

włókienkowe i tworzenie si

pustych jam wyst

puje u

34% ludzi pomi

dzy 10 a 40 rokiem

ycia, odł

czenie

tylne ciała szklistego pojawia si

u 6% ludzi po 50

roku

ycia, natomiast mi

dzy 60 a 70 rokiem

ycia a

u 65% pacjentów.

Budowa oka

• Soczewka

W cz

ęś

ci przedniej oka, pomi

dzy t

czówk

ciałem szklistym, znajduje si

soczewka. Jest to

przezroczysty, dwuwypukły twór, silnie
załamuj

wiatło. Najbardziej zewn

trzn

ęś

soczewki jest jej włóknista torebka,

wewn

trz której umieszczona jest jej mi

kka

ęść

korowa oraz twardsze, powstaj

ce po 20

roku

ycia, j

dro. Z wiekiem j

dro twardnieje,

staje si

ksze i zabarwia si

stopniowo na

kolor

ółto-brunatny.

Budowa oka

• Soczewka

W zwi

zku z tym zmienia si

współczynnik

załamywania

wiatła (mo

e powsta

tzw.

krótkowzroczno

ść

soczewkowa) oraz pojawiaj

trudno

ci w rozpoznawaniu niektórych barw (starsi

ludzie słabo rozpoznaj

kolor niebieski, widz

jakby przez

ółty filtr)

• Dzi

ki odpowiedniemu zawieszeniu, w zale

od stanu napi

cia obwódki rz

skowej -

regulowanego przez mi

ęś

nie ciała rz

skowego -

zmienia si

kształt soczewki na bardziej płaski

lub wypukły. Zjawisko to nazywa si

akomodacj

lub nastawno

Budowa oka

• Soczewka

Jest to wi

c zdolno

ść

przystosowywania si

układu optycznego oka do ostrego widzenia z
ró

nych odległo

ci. Z wiekiem czynno

ść

ta ze

wzgl

du na stwardnienie soczewki znacznie

maleje. Przykładowo, w wieku 5 lat wielko

ść

akomodacji wynosi a

20 dioptrii, w wieku 20 lat

spada do 10 dioptrii, a w wieku 70 lat równa jest
zeru. Dlatego te

starsi ludzie musz

uzupełnia

ten brak akomodacji noszeniem szkieł plusowych
do patrzenia z bliska.

Budowa oka

• Siatkówka

Siatkówka to najbardziej wewn

trzna błona gałki

ocznej, przylegaj

ca mocniej do naczyniówki

tylko w okolicy nerwu wzrokowego oraz z przodu
przy ciele rz

skowym. W pozostałych miejscach

przyło

ona jest lekko do podło

a, przyciskana

od wn

trza oka przez ciało szkliste; od zewn

trz

czy si

z naczyniówk

Budowa oka

• Budowa histologiczna siatkówki jest bardzo

zło

ona, jej grubo

ść

wynosi 0,15 - 0,18 mm i

składa si

z dziesi

ciu warstw. W obr

bie tzw.

bieguna tylnego oka znajduje si

dołek

rodkowy, le

żą

cy w obszarze plamki

ółtej,

czyli małej, beznaczyniowej przestrzeni
siatkówki. Dołek

rodkowy jest małym

zagł

bieniem w plamce przystosowanym do

najostrzejszego widzenia.

Budowa oka

rys. schemat poprzeczny gałki ocznej

Budowa oka

• Drugim wa

nym elementem dna oka jest tarcza

nerwu wzrokowego, le

żą

ca 2 mm od plamki w

kierunku nosowym. Jest to skupisko przede
wszystkim komórek nerwowych biegn

cych z

siatkówki, które, zbieraj

c si

na tarczy, tworz

nerw

wzrokowy. Nerw wychodzi z oczodołu przez kanał
nerwu wzrokowego i, krzy

c cz

ęść

swych

włókien, dociera do mózgu. Tarcz

nerwu

wzrokowego widzi si

jako ró

owo-

ółtawy kr

ąż

ek, o

rednicy 1,5 mm, z centrum którego wychodz

naczynia t

tnicze siatkówki, a wchodz

naczynia

ylne.

Budowa oka

• Plamka

lepa (Plamka Mariotte'a)

Jest to pusta przestrze

w polu widzenia,

spowodowana tym,

e na niewielkim obszarze

siatkówki nie wyst

puj

elementy percepcyjne

(czopki i pr

ciki). Odpowiada to tarczy nerwu

wzrokowego (skupieniu włókien nerwowych w
obr

bie siatkówki). Gdy promienie

wietlne

zogniskuj

na plamce

lepej, wyst

puje

niewidzenie małego wycinka z pola widzenia.
Jest to zjawisko normalne.

Budowa oka

•

plamka ślepa Mariotte’a - tarcza nerwu
wzrokowego, znajduje się około 4 mm od plamki
żółtej

plamka żółta

tarcza

Budowa oka

• W siatkówce odbywa si

szereg skomplikowanych

procesów fizycznych i biochemicznych,
przetwarzaj

cych bodziec

wietlny na bodziec

nerwowy, który przesyłany jest dalej do korowych
o

rodków wzroku

. Najwa

niejsze w tym procesie

składniki

wiatłoczułe zajmuj

ce zewn

trzn

warstw

siatkówki – ok. 7 mln czopków i 130 mln

cików. Pr

ciki znajduj

głównie na

obwodzie siatkówki, a w miar

zbli

ania si

plamki wzrasta liczba czopków tak,

e w obr

bie

dołka

rodkowego znajduj

tylko same czopki.

•

Fotoreceptory pod wpływem światła
ulegają HIPERPOLARYZACJI.

Budowa oka

Rys.5 Rozkład pr

cików i czopków na siatkówce oka

Budowa oka

• Czopki (jodopsyna) wyst

puj

rzadko na

powierzchni całej siatkówki, ale s

sto

upakowane w

ółtej plamce (rys 5). Inaczej ni

ciki (rodopsyna)

dy czopek w dołku

rodkowym jest poł

czony

indywidualnie z mózgiem; rezultatem tego jest
wysoka zdolno

ść

rozdzielcza; z drugiej strony

wra

liwo

ść

wiatło jest o wiele ni

sza dla

czopków ni

dla pr

cików; z tego powodu, przy

poziomach luminancji 3,5 cd/m

i mniejszych, czopki

stopniowo przestaj

działa

Budowa oka

• Punkt maksymalnej czuło

ci czopków wyst

puje dla fali

o długo

ci 555 nm (kolor jasno-

ółty). Przy bardzo

niskim poziomie o

wietlenia, gdy czopki przestaj

funkcjonowa

, działanie przejmuj

ciki. Kolory

niebieskie staj

wtedy ja

niejsze w porównaniu z

barwami czerwonymi.

• Zjawisko to zostało odkryte w 1825 roku przez

czeskiego fizjologa o nazwisku Johann Evangelista
Purkinje i jest od tego czasu zwane zjawiskiem
Purkinjego (w literaturze mo

na równie

spotka

okre

lenia "przesuni

cie Purkinjego" oraz "objaw

Purkinjego”).

Budowa oka

• Wyró

nia si

trzy typy czopków,

z których ka

ma inn

charakterystyk

widmow

, czyli

reaguje na

wiatło z innego zakresu długo

fali.

czopki typu L (Long, fale najdłu

sze, do ok. 564 nm, kolor

czerwony (czerwono-

ółte):

czopki typu M (Medium, fale

redniej długo

ci ok. 534 nm,

kolor zielony, zielonoczułe)

czopki typu S (Short, fale najkrótsze ok. 420 nm, kolor
niebieski, niebieskoczułe, 3-5%)

Czopki (ang. cons) wyst

puj

w nieregularnych

skupiskach, a najmniej jest czopków niebieskich.
Wra

liwo

ść

na dan

długo

ść

fali zale

y od rodzaju

barwnika

wiatłoczułego.

Budowa oka

Czuło

ść

fotoreceptorów jest zró

nicowana, pr

ciki

reaguj

na pojedynczy kwant fali

wietlnej, za

czopki s

o mniej wra

liwe i do pobudzenia

potrzebne jest 100 kwantów.

Czas zadziałania pr

cików jest dłu

szy o ok.1/10

sekundy w porównaniu do reakcji czopków.

Sygnały od pr

cików rozchodz

wolniej ni

sygnały od

czopków, uwidacznia si

to na przykładzie czasu reakcji w

przypadku jazdy samochodem w nocy, przy słabym
o

wietleniu, jest on znacz

co dłu

szy (por. rys. A.29 i

A.30)

(

ródło: http://195.117.188.199/a4.htm)

Budowa oka

czopki

pręciki

czopki

pręciki

pobudzenie

Rys. A. 29 . Porównanie czasu reakcji komórki zwojowej w przypadku stymulacji

„preferowanym” przez pr

ciki (419nm) i czopki (610nm)

wiatłem, przy

ółtym tle

oraz po adaptacji do ciemno

ci.

(

ródło: http://195.117.188.199/a4.htm)

Budowa oka

Rys. A. 30 . Opó

nienie reakcji pr

cików wzgl

dem reakcji czopków (na przykładzie siatkówki kota).

(

ródło: http://195.117.188.199/a4.htm)

Własno

ci widzenia

• Czynno

czopków jest widzenie kształtu i

barw przedmiotów w jasnym o

wietleniu

• czynno

cików jest przystosowanie oka

do słabego o

wietlenia i rozró

nianie

zarysów przedmiotów

Tak wi

c widzenie plamkowe pozwala na

dokładne rozpoznanie szczegółów, kształtu i
barwy, za

widzenie obwodem siatkówki daje

orientacj

w przestrzeni

Własno

ci widzenia

• układ receptorów czopkowych

odpowiada za dokładne widzenie drobnych kształtów
przedmiotów

umo

liwia widzenie barwne

zapewnia najwy

ostro

ść

wzroku

• percepcja czopkowa zachodzi jedynie przy

dobrym o

wietleniu -

widzenie fotopowe

Własno

ci widzenia

• system pr

cików

pozwala na rozró

nianie zarysów przedmiotów

zapewnia orientacj

przestrzenn

umo

liwia odbieranie bod

ców przy minimalnym o

wietleniu

• percepcja pr

cików zachodzi przy słabym

wietleniu -

widzenie skotopowe

Mechanizm widzenia

• Proces widzenia ma charakter elektrochemiczny. Kiedy w

siatkówce komórki pr

cikowe lub czopki zostaj

pobudzone

wiatłem, to chemiczna kompozycja pigmentu zmienia si

chwilowo. Powoduje to bardzo mały pr

d elektryczny, który

przechodzi do mózgu poprzez włókna nerwowe. Około 100
pr

cików

jest

poł

czonych

pojedynczym

włóknem

nerwowym (patrz rys). W efekcie tego grupy pr

cików s

wysoce

wiatłoczułe z powodu efektu sumowania si

ich

stymulacji. Z drugiej strony, ostro

ść

jest niska, poniewa

mózg nie potrafi rozró

pojedynczych pr

cików w grupie.

W warunkach widzenia wył

cznie pr

cikowego otrzymuje si

raczej zamazany obraz. Pr

ciki nie rozró

niaj

kolorów, ale

wra

liwo

ść

pigmentu pr

cika ró

ni si

dla ró

norodnych

kolorów widmowych.

Własności widzenia

Oko

odbiera

tylko

ęść

promieniowania

padaj

cego. Zwi

zane jest to z własno

ciami fizyko-

chemicznymi

rogówki,

czopków

cików.

Odbieramy zatem tylko

wiatło, które mie

ci si

zakresie tzw. okna optycznego.

Okno

optyczne

przedział

długo

fali

elektromagnetycznej (

wiatła) od ok. 400nm (co

odpowiada

wiatłu o barwie fioletowej) do ok.

700nm (co odpowiada

wiatłu o barwie czerwonej).

Powy

ej długo

ci 700nm znajduje si

niewidoczna

dla

człowieka

podczerwie

poni

400nm,

równie

niewidoczny, ultrafiolet.

Widmo

wiatła białego

Własno

ci widzenia

• Promieniowanie, które wniknie do oka w ró

nym

stopniu

wywołuje

reakcje

elektrochemiczne

czopkach i pr

cikach staj

c si

ę ź

ródłem bod

ców.

• Najwy

sza czuło

ść

oka w punktach 550nm i 510nm,

malej

wraz z oddalaniem si

od tych maksimów,

do osi

gni

cia warto

ci zero na kra

cach okna

optycznego - jest to jednoznaczne ze

lepot

oka na

wiatło o danej długo

ci fali.

Przyjmuje si

maksimum czuło

ci czopków na 550

nm, a pr

cików na 510 nm.

tarcza

Percepcja barw i odcieni

• za widzenie barw odpowiedzialne s

fotoreceptory

czopkowe

• teoria Younga-Helmoltza zakłada,

e siatkówka

posiada trzy ró

ne rodzaje elementów

wiatłoczułych

• relacja mi

dzy wzbudzeniem w trzech ró

nych

elementach odpowiada wra

eniu barwy, suma

odpowiada jasno

Percepcja barw i odcieni

• Przy bardzo niskim poziomie o

wietlenia, gdy

czopki przestaj

funkcjonowa

, działanie

przejmuj

ciki. Kolory niebieskie staj

wtedy ja

niejsze w porównaniu z barwami

czerwonymi. Zjawisko to zostało odkryte w 1825
roku przez czeskiego fizjologa o nazwisku
Johann Evangelista Purkinje i jest od tego czasu
zwane zjawiskiem Purkinjego (w literaturze
mo

na równie

spotka

okre

lenia "przesuni

cie

Purkinjego" oraz "objaw Purkinjego".

Percepcja barw i odcieni

• „ziele

i bł

kit wzmacniaj

swoje barwy w półcieniu,

a czerwie

ół

zyskuj

na barwie w swych

wietlonych cz

ęś

ciach”

• objaw Purkinjego - barwa czerwona wydaje si

niejsza podczas widzenia przy dobrym

wietleniu, a niebieska przy słabym

wietle

• podczas widzenia przy dobrym

wietle siatkówka

jest bardziej wra

liwa na długofalowe barwy

wiatła,

a podczas ciemno

ci na krótkofalowe

Rozdzielczo

ść

wzroku

•

rednica plamki

ółtej: 0,475 mm

•

rednica receptora czopkowego: 4,6 µm

• rozdzielczo

ść

oka = 1` (1 minuta = 1/60

)

• Rozdzielczo

ść

oka

- najmniejsza odległo

ść

dzy dwoma punktami, które mo

na odró

okiem jako dwa oddzielne punkty

• Normalna warto

ść

progowa percepcji

wzrokowej

- k

t widzenia równy 5 minutom,

przy którym mo

na rozró

nia

szczegóły

przedmiotów

Budowa oka

• Siatkówka ma poł

czenia nerwowe z całym

układem mi

ęś

niowo-szkieletowym, pozwala

to na odruchow

reakcj

ustroju pod

wpływem bod

ca wzrokowego, np. uchylenie

przed spadaj

cym na nas przedmiotem,

ęż

enie

renicy pod wpływem ol

nienia i

odwrócenie głowy od

ródła

wiatła z

zamkni

ciem powiek.

Własności

widzenia

•

WIAT

GÓRY

NOGAMI...

Obraz przedmiotu na siatkówce jest odwrócony
"do góry nogami", co wynika z fizycznej budowy
oka (soczewka odwraca obraz). W pierwszych
dniach

ycia mózg człowieka uczy si

widzie

prawidłowy

obraz

obracaj

go,

aby

pó

niejszym

yciu

robi

automatycznie.

Oznacza to,

e niemowl

widzi

wiat "postawiony

na głowie" i dopiero po pewnym czasie zaczyna
widzie

normalnie (jest to przyczyn

niezbyt

dobrej koordynacji ruchowej u niemowl

t).

Własno

ci widzenia

•

obraz tworzony na siatkówce jest:

rzeczywisty

zmniejszony

odwrócony

Budowa oka

• układ optyczny:

rogówka

komora przednia

soczewka o zmiennej ogniskowej

ciało szkliste

• oko ma kształt kuli, której

rednica wynosi:

dla noworodka - 16 mm

dla osoby dorosłej - od 22,5 mm do 25 mm

Budowa oka

• Refrakcja

Gałk

oczn

na porówna

do aparatu

fotograficznego, gdzie obiektywem jest
układ łami

cy (optyczny) oka, a błon

, na

której powstaj

obrazy, jest siatkówka.

Zdolno

ść

i siła (okre

lana w dioptriach)

załamywania promieni

wietlnych przez

układ optyczny oka nazywa si

łamliwo

lub refrakcj

Budowa oka

• Refrakcja

zka promieni wpadaj

ca do oka i d

ążą

ca do

siatkówki musi przej

ść

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

wiatło i na ni

przypada 2/3

mocy optycznej. Drugim wa

nym elementem jest

soczewka, która w spoczynku ma 1/3 mocy
optycznej. Pozostałe o

rodki optyczne oka nie

maj

tak istotnego znaczenia w refrakcji oka.

Budowa oka

• Wada refrakcji

Jest to wada wzroku nie pozwalaj

promieniom

wietlnym na skupianie si

pojedynczym ognisku na siatkówce. Do wad
wzroku zalicza si

krótkowzroczno

ść

dalekowzroczno

ść

z ich odmian

astygmatyzmem.
Wady refrakcji ocenia si

wykonuj

c skiaskopi

lub autorefraktometri

(komputerow

Budowa oka

• Miarowo

ść

(emmetropia)

Prawidłowe załamywanie

wiatła w oku

nazywa si

miarowo

. Promienie

równoległe wpadaj

do oka i po załamaniu

przez układ optyczny ogniskuj

siatkówce. Tylko w takim przypadku obraz
b

dzie ostro i wyra

nie widziany przez

człowieka.

Rozdzielczo

ść

wzroku

•

badanie ostrości wzroku

znaki optometryczne na tablicy Snellena

cały znak jest widziany pod kątem 5`

szczegół znaku jest widoczny pod kątem 1`

Własno

ci widzenia

Ostrość widzenia – rozpoznawanie

obserwowanych szczegółów. Punktem

odniesienia jest możliwość rozpoznawania

dwóch elementów (punktowych) pod

katem 1 minuty łukowej z odległości 5 m,

lub 10 sekund kątowych widzianej z

odległości 10 m. Ostrość widzenia zmienia

się wraz z warunkami ciążenia. Przy braku

ciążenia ostrość jest największa, gdyż

warunki te ułatwiają ciągłą oscylację gałki

ocznej (tzw. fiksacja).

Własno

ci widzenia

Akomodacja, czyli zdolność nastawcza układu

optycznego oka (soczewki) umożliwiająca

widzenie ostre z różnej odległości. Przyjmuje się

dwa charakterystyczne położenia soczewki:
- punkt bliży, czyli najbliższy punkt o dobrej ostrości

oka (ok. 10 cm),
- punkt dali, czyli najdalszy punkt o dobrej ostrości

oka (ok. 6 m).
Na akomodację ma wpływ: wiek, zmęczenie i
natężenia oświetlenia, punkt dali się przybliża, a

bliży – oddala. W zależności od wieku punkt bliży

kształtuje się następująco:

Własności widzenia

•

Mechanizm akomodacji u człowieka:

zmiana kształtu soczewki oka, a wskutek tego
zmiana jej ogniskowej, a więc – zmiana jej
zdolności skupiającej

•

Skupienie wzroku na obiekcie znajdującym się
daleko – wskutek rozluźnienia mięśnia
rzęskowego, które skutkuje napięciem wiązadeł
połączonych koncentrycznie z brzegiem soczewki
i w efekcie jej spłaszczenie

•

Skupienie wzroku na obiekcie znajdującym się
blisko – na skutek skurczu mięśnia rzęskowego,
zwolnienia wiązadeł i zaokrąglenia soczewki

Własno

ci widzenia

•

O jakości widzenia decydują właściwości

narządu wzroku, cechy sygnału i czynniki

fizyczne środowiska zewnętrznego, w jakim się

ten proces odbywa. Ogólnie można by je

określić w sposób następujący:

1. Widzenie nie jest procesem natychmiastowym

(potrzebny jest czas, aby nastąpiła reakcja, a kiedy

zaniknie, wrażenie utrzymuje się jeszcze chwilę

(dziesiętne części sekundy)

2. Narząd wzroku jest zmysłem, który w sposób

najbardziej widoczny realizuje cechę systemu

percepcyjnego, jaką jest zmienność w czasie

napływającej informacji

Bezwładność wzroku

•

złudzenia optyczne

- przyczyny powstawania złudzeń:

szczególne ułożenie linii

kontrast otoczenia

odwrócenie uwagi

naruszenie rytmu

istnienie barwnego kontrastu

warunki przestrzenne

•

grafika trójwymiarowa

Własności widzenia II

Spostrzegawczość – polega na

dostrzeganiu zmian w ogólnym
wyglądzie przedmiotów i zjawisk oraz na
dostrzeganiu licznych szczegółów
niełatwych do wyodrębnienia. zależy od
właściwości psychofizycznych odbiorcy,
cech bodźca i kanału transmisji oraz
struktury przestrzennej i czasowej pola
widzenia

Własności widzenia II

•

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 aby osie

widzenia podążały za tym przedmiotem, a tym

samym przecięły się. Zjawisko to nosi

nazwę

konwergencji. Im bliżej oczu znajdzie się 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.

tarcza

Własności widzenia II

Stereoskopowość (stereopsja) – ang. stereopsis, czyli

właściwość wzroku polegająca na postrzeganiu
głębi (przestrzeni) obserwowanej sceny

Zdolność ta wynika z faktu patrzenia na obraz każdym

okiem z nieco innej perspektywy (paralaksa).
Oceniana jest różnica obrazów powstających na
siatkówkach obu oczu na podstawie
następujących spostrzeżeń: