1

Agnieszka Majchrzak M-3

BUDOWA NARZĄDU WZROKU CZŁOWIEKA I MEHANIZM JEGO DZIAŁANIA

Środowisko wewnętrzne i zewnętrzne ulega ciągłym zmianom. Aby organizm mógł

sprawnie funkcjonowad w zmieniającym się otoczeniu, musi odbierad sygnały informujące

o stanie środowiska i samego organizmu. Zdolnośd do odbierania i przetwarzania bodźców

na sygnały zrozumiałe dla komórek nerwowych jest bardzo ważna, gdyż umożliwia

odpowiednie zachowanie się organizmu. Za wykrywanie informacji o zmianach środowiska

odpowiedzialne są receptory sensoryczne, inaczej czuciowe. Obecnośd określonych rodzajów

receptorów sensorycznych decyduje o tym, jakie bodźce będą przez dany organizm

odbierane i tym samym będą umożliwiały mu rejestrowanie zmian środowiska.

Do receptorów czuciowych zalicza się: mechanoreceptory, chemoreceptory, termoreceptory,

elektroreceptory oraz fotoreceptory. Każdy rodzaj przetwarza inny typ energii pochodzącej

ze środowiska, a więc odbiera różne bodźce. W połączeniu z innymi komórkami receptory

czuciowe tworzą narządy zmysłów. Różnorodnośd narządów zmysłów spotykanych

u zwierząt na świecie jest ogromna. Wynika to z różnic trybu i środowiska życia tych

organizmów. Istnieje 5 zmysłów: wzrok, słuch, węch, smak oraz dotyk, chod

neurobiologowie zaliczają do nich jeszcze zmysł równowagi. U każdego organizmu inny zmysł

może odgrywad kluczową rolę w poznawaniu świata. Człowiek należy do wzrokowców, więc

w wykrywaniu zmian środowiska w szczególności będzie korzystał z narządu wzroku, czyli

oczu. Organizm ludzki posiada zdolnośd do widzenia trójbarwnego oraz stereoskopowego, co

daje mu możliwości dokładnego obserwowania zmian zachodzących w środowisku.

Dwuoczne (binokularne) widzenie stanowi podstawę do precyzyjnego określenia odległości

i głębokości. Oczy zaliczane są do fotoreceptorów, ponieważ są przystosowane do odbierania

bodźców w postaci energii świetlnej.

Odbieranie i przetwarzanie bodźców świetlnych zapewnia m.in. odpowiednia budowa

oczu. Gałka oczna jest przyczepiona do oczodołu kostnego za pomocą sześciu mięśni, dzięki

którym oko może się poruszad. Narząd wzroku człowieka zbudowany jest z trzech warstw:

twardówki, naczyniówki i siatkówki.

2

Pierwsza z nich, zwana inaczej białkówką, stanowi najbardziej zewnętrzną otoczkę. Jest to

gruba, sztywna i nieprzezroczysta warstwa tkanki łącznej, która ochrania wewnętrzne

struktury oka, utrzymuje jego kształt oraz stanowi miejsce przyłączenia mięśni gałki ocznej.

W przedniej części oka twardówka tworzy rogówkę. W porównaniu z białkówką jest ona

cieosza i przezroczysta. Jej zewnętrzną warstwę stanowi warstwa nabłonka, spojówka.

Przechodzące przez rogówkę światło ulega refrakcji, dlatego pełni ona funkcję stałej

soczewki skupiającej światło.

Następna cienka warstwa – naczyniówka - zaopatruje siatkówkę w krew, a jej

komórki zawierają czarny barwnik, który absorbuje światło. Obecnośd pigmentu

uniemożliwia odbicie i rozproszenie światła w gałce ocznej, a więc powstawanie nieostrych

obrazów. Naczyniówka w przedniej częśd oka tworzy ciało rzęskowe i tęczówkę. Ciało

rzęskowe jest zbudowane z mięśnia rzęskowego i wyrostków rzęskowych. Wyrostki

wydzielają płyn wodnisty, natomiast mięsieo rzęskowy odpowiada za akomodację oka, czyli

zmianę kształtu soczewki. Skurcz tego mięśnia powoduje, że soczewka przyjmuje okrągły

kształt, co umożliwia ostre widzenie przedmiotów znajdujących się blisko. Z kolei w wyniku

rozkurczu mięśnia rzęskowego soczewka staje się płaska i uzyskujemy ostry obraz

oddalonych przedmiotów. Torebkę soczewki i ciało rzęskowe łączy więzadło soczewki

zbudowane z wielu cienkich włókien obwódki rzęskowej. Tęczówka jest błoną, która otacza

3

centralny otwór, przez który światło wpada do wnętrza oka, czyli źrenicy. Przyjmuje różne

barwy (niebieską, zieloną, szarą lub brązową) w zależności od ilości i rodzaju barwnika, który

zawiera. Dzięki obecności w tęczówce dwóch antagonistycznych wewnątrzocznych mięśni

może ona regulowad wielkośd otworu źrenicy. Tuż za siatkówką położona jest soczewka. Ta

przezroczysta elastyczna kula dzieli oko na dwie części. Przednią komorę oka wypełnia

przezroczysty płyn wodnisty, natomiast tylną komorę oka stanowi bardziej lepkie ciało

szkliste. Płyny zapewniają utrzymanie kształtu i odpowiedniego ciśnienia wewnątrz gałki

ocznej. Soczewka w ludzkim oku ma średnicę 9 mm, jest to struktura odpowiedzialna

za załamywanie światła wpadającego przez źrenicę. Dodatkowa refrakcja zachodzi

na rogówce oraz w płynie gałki ocznej.

Ostatnia, najbardziej wewnętrzna warstwa oka to siatkówka, inaczej retina. Składa się

ona z 10 warstw, jest przezroczysta i wrażliwa na światło. Siatkówka zbudowana jest

z fotoreceptorów (warstwa ziarnista zewnętrzna), z interneuronów siatkówkowych, komórek

dwubiegunowych, poziomych i amakrynowych (warstwa ziarnista wewnętrzna)

oraz komórek zwojowych (warstwa zwojowa). Połączenie między poszczególnymi warstwami

komórek siatkówki stanowią dwie warstwy splotowe. Fotoreceptory podzielone zostały

na dwa rodzaje, są to komórki pręcikowe i czopkowe. Człowiek posiada ok. 125 mln pręcików

4

i 6,5 mln czopków. Pręciki zlokalizowane są na całym obszarze siatkówki, ale liczniej

występują na jej obrzeżach. Nie są wrażliwe na kolory, jednak umożliwiają nam widzenie

kształtów i ruchu przy słabym oświetleniu. Jest to tzw. widzenie skotopowe. Gdy światło jest

intensywne (np. dzienne) komórki pręcikowe przestają reagowad, ale za to komórki

czopkowe stają się aktywne i umożliwiają widzenie fotopowe.

Największe zagęszczenie komórek czopkowych występuje w plamce żółtej w centralnej

części siatkówki, stąd widzenie jest tam najostrzejsze. Z kolei miejscem na siatkówce, w

którym nie powstaje obraz, jest plamka ślepa znajdująca się w miejscu, z którego nerw

wzrokowy wychodzi z gałki ocznej, ponieważ nie znajdują się tam żadne fotoreceptory.

Komórki czopkowe umożliwiają widzenie barw, dlatego wyróżnia się trzy rodzaje, z których

każdy najlepiej odbiera fale świetlne o różnej długości, niebieskie, zielone i czerwone.

Oznacza to, że każda komórka czopkowa absorbuje wszystkie długości fali, jednak typ

określa, na które światło dana komórka jest najbardziej wrażliwa.

Aby mózg mógł wytworzyd obraz, energia świetlna odbierana przez fotoreceptory

musi byd zamieniona na impulsy nerwowe. Ważną rolę w tym procesie odgrywają barwniki

5

wzrokowe zawarte w komórkach wzrokowych, które służą do absorpcji energii świetlnej.

U człowieka funkcję fotopigmentu pełni rodopsyna, która pod wpływem światła ulega

przemianom chemicznym i dzięki temu umożliwia powstanie potencjału receptorowego.

Rodopsyna (czerwieo wzrokowa) składa się z białka opsyny połączonego z grupą

prostetyczną retinalem - aldehydem witaminy A. Retinal występuje w dwóch odmianach:

w ciemności w postaci izomeru cis, a w świetle w postaci trans. W ciemności obecnośd

cyklicznego monofosforanu guanozyny sprawia, że kanały sodowe w komórkach

pręcikowych otwierają się, co wywołuje depolaryzację fotoreceptorów. Jednocześnie zostaje

uwalniany neuroprzekaźnik, glutaminian, który powoduje hiperpolaryzację błony komórki

dwubiegunowej. Informacja nie zostaje więc przekazana dalej. Pod wpływem światła

zachodzi transdukcja energii na impulsy nerwowe. Następuje aktywacja rodopsyny. Zmiana

w trans retinol powoduje rozpad cząsteczki rodopsyny i zmianę jej kształtu. Umożliwia to

związanie się jej z białkiem G, transducyną i w konsekwencji wywołuje redukcję stężenia

cyklicznego monofosforanu guanozyny, gdyż ten jest hydrolizowany przez esterazę

aktywowaną przez transducynę. Kanały jonowe zamykają się, komórka pręcikowa ulega

hiperpolaryzacji i uwalnia mniejszą ilośd neuroprzekaźnika. Komórki dwubiegunowe ulegają

wtedy depolaryzacji, a uwolnione neuroprzekaźniki stymulują dalsze komórki

do przekazywania informacji.

6

W komórkach siatkówki rozpoczyna się wstępna integracja sygnałów informujących

o powstającym obrazie, ale jego interpretacja odbywa się dopiero w mózgu. Informacja

biegnie z pręcików i czopków przez komórki dwubiegunowe prosto do komórek zwojowych,

których aksony tworzą nerw wzrokowy. Nerwem tym impulsy elektryczne zostają przekazane

wprost do odpowiedniego ośrodka w mózgu. W siatkówce występują również komórki

horyzontalne (boczne) i

amakrynowe, które odgrywają

ważną rolę w procesie

konstruowania obrazu w

siatkówce. Sygnały mogą

trafid do komórek bocznych z

fotoreceptorów,

a do amakrynowych z

komórek dwubiegunowych.

Oba rodzaje komórek mogą

hamowad sygnały docierające

do komórek zwojowych, co

umożliwia integrację boczną informacji. Pobudzenie lub zahamowanie komórek zwojowych

zależy od tego, czy zostanie ona pobudzona czy też nie. Światło musi zadziaład na pole

recepcyjne (grupę fotoreceptorów) komórki zwojowej, aby mogły one wygenerowad

potencjał czynnościowy i przetransmitowad sygnały do mózgu.

Nerwy wzrokowe z obydwu oczu tworzą w u podstawy podwzgórza skrzyżowanie

wzrokowe, w którym pewne aksony krzyżując się, trafiają do przeciwległych obszarów

w mózgu. Sygnały są przetwarzane w pierwotnej korze wzrokowej i dalszych obszarach

korowych, jednak aby mogły tam trafid, muszą przejśd przez ciała kolankowate boczne

wzgórza. Są to miejsca, w których znajdują się zakooczenia aksonów nerwów wzrokowych

i tam właśnie odbywa się kontrola impulsów, które mają trafid do kory wzrokowej w płacie

potylicznym mózgowia. Mechanizm interpretacji obrazów w mózgu jest niezwykle

skomplikowany i neurobiolodzy nie poznali go jeszcze dokładnie. Wiadomo, że impulsy

trafiają do kory wzrokowej z jednego punktu siatkówki przez kilka typów komórek

zwojowych oraz że neurony w korze są ułożone w kolumnach. Każdy typ komórek

Rys. Szlak nerwowy sygnałów wzrokowych.

7

zwojowych transmituje inne właściwości bodźców świetlnych, a poszczególne kolumny

reagują na sygnały światła pochodzące z określonego kierunku, jednak transmitowane są

z różnych obszarów siatkówki.

Ważne jest, aby narząd wzroku działał prawidłowo, gdyż jest on głównym narządem

zmysłu u człowieka. Zdarza się jednak, że mechanizm powstawania obrazu zostaje zaburzony

w wyniku różnych wad.

Jedną z najczęściej spotykanych wśród ludzi jest krótkowzrocznośd

i dalekowzrocznośd. Są to wady, które powodują, że światło docierające do oka nie ulega

prawidłowej refrakcji, czyli załamaniu. Krótkowzrocznośd występuje u osób, których gałka

oczna jest wydłużona. W związku z tym obraz znajdujący się w dużej odległości zamiast na

siatkówce powstaje przed siatkówką. Dzieje się tak, dlatego że soczewka nie jest spłaszczona

na tyle, aby umożliwid powstanie ogniskowej o odpowiedniej długości. Obraz nie może

powstad na siatkówce, ponieważ ogniskowa jest za krótka. Aby skorygowad wadę

krótkowzroczności, należy używad okularów z soczewkami rozpraszającymi. W ten sposób

promienie będą się załamywały prawidłowo i powstanie obraz. Odwrotną sytuację można

zaobserwowad u dalekowidza. Spłaszczona gałka oczna u osób, u których występuje ta wada,

powoduje, że nie powstaje wystarczająco krótka ogniskowa soczewki. W konsekwencji dla

8

bliskich przedmiotów nie uzyskujemy obrazu, ponieważ powstaje on za siatkówką. Okulary z

soczewkami skupiającymi, stosowane przez dalekowidzów, umożliwiają uzyskanie ostrego

obrazu.

Kolejną wadą narządu wzroku jest astygmatyzm. Jest to schorzenie związane z

występowaniem niesymetrycznej rogówki w oku, co powoduje zniekształcenie obrazu.

Uzyskiwany obraz jest nieostry, ponieważ rogówka ma w różnych miejscach inne promienie

krzywizny i w związku z tym światło jest załamywane w innym stopniu. Astygmatyzm może

byd regularny lub nieregularny. Różnica polega przede wszystkim na ilości ogniskowych,

które powstają przez niesymetryczną rogówkę. W pierwszym przypadku są to dwie

ogniskowe, a w drugim więcej. Do korekty astygmatyzmu regularnego używane są okulary z

soczewkami cylindrycznymi, dzięki którym powstaje ostry obraz. Astygmatyzm nieregularny

powstaje często w wyniku urazów, podczas których doszło do uszkodzenia rogówki i

zniekształcenia jej powierzchni. Powstających w oku ogniskowych jest więcej, więc w tym

wypadku korekcja wady wymaga zastosowania soczewek kontaktowych lub żeli

okulistycznych, które wyrównają powierzchnię rogówki.

Zez jest wadą wynikająca z nieprawidłowego działania zewnętrznych mięśni oka. Są

one odpowiedzialne za poprawne ułożenie obydwu oczu. Gałki oczne powinny byd ułożone

równolegle. Zez powstaje, gdy ułożenie obydwu gałek ocznych jest inne. Powoduje to

zaburzenie w widzeniu obuocznym. Przyczyną zeza może byd nieprawidłowy mechanizm

łączenia się obrazów pochodzących z dwóch siatkówek, konsekwencją jest powstawanie

obrazu podwójnego. Często u osób chorych w takiej sytuacji obraz odbierany jest raz z

jednego raz z drugiego oka i występuje zez naprzemienny. Jest kilka odmian zeza, zez

zbieżny, rozbieżny, towarzyszący, porażenny i utajony. W diagnostyce ważne jest, żeby zez

został wykryty jak najwcześniej, ponieważ schorzenie to nieleczone może prowadzid do

nieostrego widzenia a w dalszym efekcie do niedowidzenia. Leczenie przebiega odmiennie

do różnych typów zeza. Wykorzystuje się odpowiednio dobrane szkła korekcyjne, leczenie

ortoptyczne, a czasem nawet zabieg chirurgiczny. Zez może powodowad dyskomfort, ale

również uniemożliwid podęcie pracy w pewnych zawodach, ponieważ proces widzenia

przestrzennego jest zaburzony.

Jaskra jest wadą związaną z zaburzeniem krążenia płynu śródocznego. Ciecz, która

wypełnia przednią i tylną komorę oka, odżywia tkanki oka i odpowiada za zachowanie

9

odpowiedniego ciśnienia w oku. Ciecz jest stale produkowana, ale też odprowadzana, co

pozwala utrzymad stan równowagi między tymi procesami oraz stałe ciśnienie śródoczne.

Zmiana chorobowa wywołująca zwiększenie tego ciśnienia jest nazywana jaskrą. Istnieją

różne postaci jaskry, do jednych z najpoważniejszych należy jaskra ostra, która jest chorobą

niebezpieczną, ponieważ często prowadzi do uszkodzenia nerwu wzrokowego i

nieodwracalnej utraty wzroku. W zależności od typu jaskry możliwe są różne rodzaje

leczenia, polegające na podawaniu odpowiednich leków lub przeprowadzeniu zabiegu

operacyjnego.

Przyczyną katarakty, inaczej zadmy, jest zmętnienie soczewki. Prowadzi to do utraty

ostrości widzenia, a nawet do utraty wzroku. Istnieją dwa rodzaje zadmy: wrodzona i nabyta.

Wrodzona (dziecięca) może byd spowodowana m.in. uszkodzeniem płodu, jednak

odpowiednio wczesne wykrycie i operacja daje szansę na prawidłowy rozwój dziecka.

Katarakta nabyta (starcza) występuje najczęściej po 50 roku życia, a zmętnienie soczewki jest

często wywołane przez zbyt małe uwodnienie. Zadma może byd leczona poprzez zabieg

chirurgiczny, podczas którego na miejsce chorej soczewki wstawiana jest sztuczna, zabiegi

mikrochirurgiczne polegające na implantacji zwijalnych soczewek oraz różne leki.

Aby zapobiec wielu chorobom należy odpowiednio dbad o oczy. Higiena narządu

wzroku jest bardzo ważna. Aby chronid oczy przed bakteriami i wirusami należy przemywad

oczy czystą wodą oraz zapewnid im odpowiednie nawilżenie. Unikanie intensywnego światła,

czytanie i pisanie przy odpowiednim oświetleniu oraz w prawidłowej pozycji jak również

zachowanie odpowiedniej odległości od ekranu komputera czy telewizora jest również

ważnym elementem higieny oczu. Należy też pamiętad o ochronie oczu m.in. poprzez

stosowanie odpowiednich okularów podczas wykonywania różnych czynności, np. podczas

aktywności fizycznej.

Cały mechanizm powstawania obrazu i budowa narządu wzroku człowieka jest

skomplikowany, ale jednocześnie niezwykle ciekawy. Zagadkę stanowi przede wszystkim

proces nadawania sensu sygnałom, które trafiają do mózgu. Narząd wzroku u człowieka jest

głównym źródłem dostarczania mu informacji o środowisku, dlatego jest niezwykle ważny

i stanowi przedmiot badao wielu neurobiologów, ale również wymaga przez to odpowiedniej

ochrony i higieny, aby zapobiec wielu chorobom.

10

Bibliografia

1. E. P. Solomon, L.R. Berg, D.W. Martin: Biologia. MULTICO Oficyna Wydawnicza.

Warszawa 2007.

2. A. Longstaff: Neurobiologia. Krótkie wykłady. Pod red. Andrzeja Wróbla.

Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa 2006.

3. R. D. Jurd: Biologia zwierząt. Krótkie wykłady. Pod red. Kazimierza Ziemnickiego i Jana

Michejdy. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa 2003.

4. A. Rajski: Zoologia. Tom 1. Paostwowe Wydawnictwo Naukowe. Warszawa 1986.

5. Biologia. Podręcznik dla liceum ogólnokształcącego, liceum profilowanego

i technikum. Pod red. Rafała Skoczylasa. Tom 2. Wydawnictwa Szkolne

i Pedagogiczne. Warszawa 2003.

6. Fizyka dla szkół ponadgimnazjalnych. Częśd 2. Pod red. Jadwigi Salach. ZamKor.

Kraków 2006.

7. http://www.mikdab.user.icpnet.pl/biologia/witaminy/wit%20a.htm

8. http://www.oko.info.pl/astygmatyzm_niezbornosc_rogowkowa,a1201.html

9. http://www.oko.info.pl/krotkowzrocznosc,a1204.html

10. http://www.oko.info.pl/nadwzrocznosc,a1203.html

11. http://www.oko.info.pl/index.php?body=1309

12. http://www.mojeoko.pl/choroby-oczu/zez.html

13. http://www.mojeoko.pl/choroby-oczu/zacma.html

14. http://chronoczy.boiron.pl/higiena-oczu/zasady-higieny/wszystko-o-higienie-oczu/