„Horší než být slepý je mít v pořádku zrak a nevidět.“ Zrakové ústrojí „Horší než být slepý je mít v pořádku zrak a nevidět.“

Oko z hlediska biologie

Zrakový orgán tvořen: oční koule (= oko) přídatné orgány

1) Oční koule - stěna uložena v dutině očnice tvořena 3 vrstvami: a) zevní vazivová vrstva: bělima rohovka b) střední vazivová vrstva: cévnatka řasnaté těleso duhovka c) vnitřní vazivová vrstva: sítnice

a) zevní vazivová vrstva bělima (sclera) = pevná tuhá vazivová blána funkce: 1) ochranný obal hlubších oddílů oční koule 2) opora pro připojjící se se šlachy a okohybné svaly prakticky bezcévná (proto bílá barva) vzadu jí prochází zrakový nerv vpředu přechází v průhlednou, vyklenutou rohovku (cornea) zopakování: zevní vazovivá vrstva tovřena: bělimou a rohovkou zajišťuje stabilitu tvaru oční koule místo úponů šlach okohybných svalů

b) střední vazivová vrstva cévnatka (choroidea) protkána cévami, obsahuje pigmentové buňky zabezpečuje výživu oka v přední části přechází v řasnaté těleso (corpus ciliare), na němž je zavěšena čočka (lens) řasnaté těleso vylučuje oční komorový mok od řasnatého tělesa odstupuje duhovka (iris), ta obsahuje pigment → zabarvení = „barva očí“ duhovka má uprostřed kruhovitý otvor = zornice, panenka (pupilla) – jejím rozšiřováním či stahováním je regulování množství světla přicházejícího do oční koule - zopakování: střední vazivová vrstva: - obsahuje krevní cévy - obsahuje pigmentové buňky → obsah pigmentu, mohutné cévy – světelně a tepelně izolační vrstva - regulace množství vstupujícího světla

c) vnitřní vazivová vrstva sítnice (retina) tvořena 2 vrstvami: zevní vrstva – epitelové buňky obsahují pigment – spolu s pigmentovou vrstvou cévnatky působí jako světelná izolační vrstva, pohlcuje dopadající světelné paprsky a zabraňuje jejich odrazu uvnitř oka („černá komora“) vnitřní vrstva – obsahuje vlastní primární smyslové buňky – světločivné buňky = fotoreceptory a dále neurony – sbírají informace z fotoreceptorů a odvádějí je prostřednictvím zrakového nervu z oka do mozku fotoreceptory: tyčinky - pro černobílé vidění, vnímají světlo za šera - obsahují rodopsin - umožňují periferní vidění čípky – vnímání barev, rozlišují 3 základní barvy (červená, zelená, modrá) slepá skvrna = místo, kde nejsou ani čípky ani tyčinky a sbíhají se zde nervová vlákna z celé sítnice – vystupují z oční koule v podobě zrakového nervu žlutá skvrna = místo přímo za čočkou, kde jsou nakupeny pouze čípky – místo nejostřejšího vidění zopakování: vnitřní vazivová vrstva - vlastní vidění

Stavba sítnice

Obsah oční koule = průhledné, čiré struktury, které propouštějí a lámou světelné paprsky tak, aby dopadly na sítnici Čočka Sklivec Oční komora Komorový mok

čočka (lens cristallina) její plochy nestejně zakřivené – přední plocha méně vyklenutá než zadní čočku připojena na řasnaté těleso – v něm buňky hladkého svalstva – při kontrakci určitého typu hladkého svalstva – tah závěsného aparátu se zmenší – čočka se vlastní pružností vyklene – zvětší se její optická mohutnost - vidění na blízko při kontrakci jiných hladkých svalů – napřímení čočky – vidění do dálky → akomodace čočky

sklivec (corpus vitreum) měkká a průhledná hmota do přední strany vsazena čočka oční komory (camera bulbi) přední oční komora = prostor mezi zadní plochou rohovky a přední plochou duhovky zadní oční komora = prostor mezi zadní plochou duhovky a přední plochou čočky vyplněny komorovým mokem (humor aquosus) - čirá tekutina, produkována výběžky řasnatého tělesa - složení odpovídá tkáňovému moku - slouží k zajištění metabolických funkcí předního segmentu oka a k regulaci nitroočního tlaku (při poruše odtoku komorového moku do žilního systému se zvyšuje nitrooční tlak = zelený zákal = glaukom)

2) Přídatné oční orgány okohybné svaly – zajišťují pohyb oční koule * přímé, šikmé, zdvihač horního víčka hladké svaly očnice – regulace šířky oční štěrbiny víčka – uzavírají oko v očnici a chrání ho * mrkání – roztírání slz * vnitřní strana pokryta tenkou blankou = spojivka (tunica conjunctiva) – přechází až na oční kouli po okraj rohovky slzní žlázy – uloženy při vnějším okraji očnice * slzy – antibakteriální účinky, zvlhčují oční kouli, odstraňují nečistoty oko chráněno obočím a řasami – zachycování potu z čela

Slzné ústrojí slzný kanálek horní slzný vak přechod do slzného vaku společné vyústění kanálků do slzného vaku slzný kanálek dolní slzná žláza

Okohybné svaly

Stavba z hlediska chemie Světlo vstupující do oka prochází postupně rohovkou, přední oční komorou obsahující oční mok, čočkou, prostorem naplněným sklivcem a konečně se soustředí na sítnici, která je vlastním vizuálním aparátem. Vnější prostor rohovky je omýván slzami, vnitřní očním mokem. Obě izoosmotické tekutiny obsahují soli, albumin, globulin, glukosu a další složky. Oční mok zajišťuje výživu pro rohovku i čočku a odstraňuje z nich konečné produkty metabolismu. Sklivec je kolagenní nebo želatinová hmota pomáhající udržovat tvar oka. Hlavní metabolické palivo je glukóza (stejně jako u jiných tkání CNS). struktura rodopsinu, zrakového pigmentu tyčinek

Chemické vlastnosti Rohovka: H2O: vysoký obsah vody Na+,K+: Endotelové buňky rohovky se aktivním transportem Na+ podílejí na dehydrataci rohovky – do rohovky totiž proniká ještě další voda ze slz a komorové vody. – tzv. endotelová pumpa kerantan sulfát: spojení kolagenních vláken v rohovce voda 78% kolagen 15% jiné bílkoviny 5% soli 1% keratan sulfát 0,70% permeabilita = propustnost – důležitá vlastnost pro propustnost léků transparence: schopnost propouštět světlo metabolismus: Rohovka dýchá atmosferický kyslík ze slz, ve spánku kyslík z krve + převážně metabolismus glukózy

kyselina askorbová, glutathion – ochranná funkce proti UV záření Čočka endotelová pumpa – vyšší obsah Na+, K+ - udržování čočky v dehydratovaném stavu kyselina askorbová, glutathion – ochranná funkce proti UV záření hlavně metabolismus glukózy (glukóza se štěpí na kyselinu mléčnou anaerobní cestou, štěpí se ale také na fruktózu a sorbitol→ akumulace má indukční efekt na vznik katarakty = šedý zákal) syntéza bílkovin malá   mladý člověk starý člověk voda 69% 64% bílkoviny 30% 35% Na* 17 21 K* 120 121 chloridy* 27 30 kys. Askorbová* 35 36 glutathion* 2,2 1,5 *μmol/g

Biochemie vidění Zrakový pigment – v tyčinkách a čípcích sítnice zrakový pigment tyčinek = rhodpsin zrakový pigment čípků = zelený, červený, modrý Rhodopsin: 2 složky: chromatofor (absorbuje světlo), opsin (bílkovina Chromatofor = aldehyd vitaminu A = retinaldehyd = retinal - v regenerovaném stavu retinal v 11-cis formě, kdy jeho tvar přesně zapadá do opsinové části molekuly - ozaření – 11-cis forma se mění v transformu, vzniká relumirodopsin, ten se mění na lumirodopsin, metarodopsin I a metarodopsin II = aktivní rodopsin - nakonec se rodopsin disociuje na transformu retinalu a opsin regenerace rodopsinu z vitaminu A a opsinu = podstata adaptace na tmu: - transforma retinalu je transportována do pigmentového epitelu, kde je přeměněna na 11-cis formu retinalu – dále se cis forma mění na aldehyd - reakcí opsinu s aldehydem vzniká rodopsin (→ foton ….)

Podstata biochemického procesu (obecně) foton způsobí izomeraci 11-cis formy retinalu na transformu tato izomerace způsobá konformační změny bílkoviny (rodopsinu u tyčinek, červeného, zeleného a modého pigmentu u čípků) tím je ovlivněn membránový potenciál buněk – vzniká elektrický signál přenášený nervy do mozku

Látky, které mají vliv na vidění Beta-karoten - Z beta-karotenu vzniká v těle vitamin A, nehrozí u něj předávkování jako u vitaminu A. Působí antioxidačně, chrání tělní buňky, nejvíce sliznice a kůži, kde se podílí na ochraně před UV zářením. Beta-karoten je důležitý v obraně organismu proti nádorům, infekčním chorobám, dně a překyselení organismu. Je nezbytný pro správnou funkci zraku. Lutein karotenoid, důležitý antioxidant, zabraňuje peroxidaci tuků, která je značná v krevním séru, tak i v očích váže se na oči (při vstupu do organismu a po vstřebání se lutein hromadí ve 2 oblastech očí: 1) ve žlutém bodě (macula lutea ) --- lutein ochraňuje tento bod, snižuje počet výskytu degenerace žlutého bodu v důsledku působení volných radikálů 2) na sítnici a v oční čočce --- ochraňuje před šedým zákalem

Další potraviny a doplňky stravy, které napomáhají zlepšení zraku: Borůvky - účinné biolátky v borůvkách regenerují oční barvivo a dokáží zlepšit vidění, především při špatných světelných podmínkách. Vitamin E přírodní vitamin E s vysokou vstřebatelností a antioxidačním účinkem pro dobrou funkci zraku, pokožky a proti degenerativním onemocněním Další potraviny a doplňky stravy, které napomáhají zlepšení zraku: - šťáva z rajčat, hroznové slupky, extrakt z měsíčku a ze světlíku, kyselina listová, zinek…

Fyzikální podstata vidění Mechanismus vzniku obrazu Oči přeměňují energii viditelného spektra na akční potenciály zrakových nervů. Vlnové délky viditelného spektra leží přibližně mezi 397 a 723 nm. Obrazy předmětů okolního prostředí se promítají na sítnici. Světelné paprsky, které na sítnici dopadají, způsobují pohyb Na+ a K+ a vznik biopotenciálů (tj. elektrické napětí naměřené mezi dvěma body tkáně) v tyčinkách a čípcích. Takto vzniklé vzruchy se ze sítnice přenášejí do mozkové kůry, kde vyvolávají pocit zrakového vjemu. světlo – elektrické napětí na sítnici – vzruch – mozek

Viditelné spektrum

Optické principy, zákonitosti 1) Zákon odrazu: Dopadá-li světlo na rozhraní dvou prostředí pod úhlem α, odráží se s úhlem α'. Velikost úhlu odrazu α ' se rovná velikosti úhlu dopadu α, tj. α = α '. Odražený paprsek leží v rovině dopadu. - lom paprsku ke kolmici (při přechodu do „hustšího“ prostředí) - lom paprsku od kolmice (při přechodu do „řidšího“ prostředí) 2) Zákon lomu: Dopadá-li paprsek z prostředí s absolutním indexem lomu n1 do prostředí s absolutním indexem lomu n2, dochází k lomu paprsku. Lomený paprsek zůstává v rovině dopadu. Úhel dopadu značíme α, úhel lomu značíme β. Pro tyto úhly přitom platí: sin α / sin β = n1/n2.

= fyzikální veličina, která udává hodnotu optické lomivosti Na rozhraní 2 fyzikálních prostředí, která jsou průhledná (zde vzduch – rohovka, komorová voda – čočka), se tedy část paprsků odráží, část prochází do druhého prostředí, kde se lomí. Index lomu (n) = fyzikální veličina, která udává hodnotu optické lomivosti geometrická definice: poměr sinu úhlu dopadajícího paprsku a sinu úhlu paprsku procházejícího lomu (Snellův zákon) – relativní index lomu n = sinα / sinαI fyzikální definice – využívá se v optice: poměr rychlosti světla ve vakuu a rychlosti světla ve skle n = c/v - Oko se skládá z několika opticky různých prostředí – viz. tabulka prostředí n rohovka 1,37 čočka 1,42 komorová voda 1,33 sklivec

Co se konkrétně děje v oku k největšímu lomu dochází na povrchu rohovky a čočky Světlo dopadá nejprve na rohovku - první část optického systému oka. Zde nastává první lom světla a jeho centrování do středu oka. Dále prochází zornicí k čočce přes komorovou vodu - zde nastává druhý lom světla. Dále se světlo dostává přes čočku. Každá z jejích vrstev přispívá k lomu světelného paprsku svým dílem, což dohromady vytváří jemný a stupňovaný efekt. Zadní část čočky je umístěna přibližně na 1/3 cesty světelného paprsku na jeho cestě k sítnici, kam se dostane přes sklivec. Na sítnici ho zaznamenají světločivé buňky a odehraje se přeměna světelné energie na elektrické nervové impulsy. Po průchodu čočkou se paprsky jdoucí rovnoběžně s optickou osou čočky se sbíhají v bodě nazývaném ohnisko F. Vzdálenost ohniska od roviny čočky (myšlené roviny procházející středem čočky a kolmé na optickou osu) se nazývá ohnisková vzdálenost f. Tyto parpsky jsou zobrazivané v oblasti žluté skvrny.

Dioptrie (φ = 1/f) Čím větší je zakřivení čočky, tím větší je její refrakce, tj. lomná schopnost (optická mohutnost). Optickou lomivost čočky udáváme v dioptriích. Dioptrie je převrácená hodnota hlavní ohniskové vzdálenosti, udávané v metrech. Tak např. čočka s hlavní ohniskovou vzdáleností 0,25 má optickou mohutnost (φ) 1/0,25 = 4 dioptrie. Optická mohutnost oka je přibližně 60 dioptrií.

Obraz na sítnici věrný, zmenšený, převrácený

Hlavní části oka podílející se na vidění Rohovka – neměnná celková lomivost (43 dpt) Čočka - bikonvexní, elastická a průhledná vazivová tkáň. Nitrooční tlak udržuje čočku plochou. Lomivost v klidu je 19,1 dpt (zploštělý stav, akomodace na dálku). Čočka s rohovkou, komorovou vodou přední oční komory a sklivcem spoluvytvářejí optický systém oka, nazývaný dioptrický aparát. Duhovka se zornicí uprostřed - reguluje množství světla dopadajícího do oka Ciliární sval – jeden z okohybných svalů - obkružuje čočku, jeho kontrakce způsobí, že se čočka, zvláště její přední plocha, silně vyklene: akomodace na blízko (zkracuje se ohnisková vzdálenost Akomodační schopnost klesá s věkem - ztracená lomivost je kompenzována brýlemi na čtení Sítnice - obsahuje fotoreceptory tyčinky a čípky.

Poruchy krátkozrakost (myopie) dalekozrakost (hypermetropie) paprsky světla usměrněné - paprsky světla usměrněné čočkou se sbíhají před čočkou se sbíhají až za sítnicí sítnicí - korekce: čočka spojka - korekce: čočka roztpylka

Další poruchy astigmatismus: nepravidelně tvarovaná rohovka, popř. čočka (neostré, zkreslené, zamlžené vidění)

Šilhání (strabismus) Šilhání je zraková vada, při které je porušena vzájemná spolupráce obou očí. Každé oko míří jiným směrem. šedý zákal = katarakta zelený zákal = glaukom

Poruchy barvocitu a barvoslepost červenozelená záměna žlutomodrá záměna totální barvoslepost

Zdroje a autoři Internet Fyziologie oka a vidění, nakl. GRADA Iveta Basíková, Renáta Primasová, Zuzana Hynoušová 3. C, 2006/2007