Biofyzika vnímania svetelných podnetov

Videnie - príjem a spracovanie informácií o vonkajšom svete v zrakovom centre, ktoré sú výsledkom dopadu fotónov viditeľného svetla na receptory v oku

Zrakový analyzátor – oko – optické dráhy – zrakové centrum

Skladba oka a optické vlastnosti

Ľudské oko - guľovitý orgán ( asi 24 mm)• obsahuje optické a nervové elementy

Vrstvy oka:

1. Bielko (4/5 povrchu očnej gule)

Rohovka (za-predná očná komora)

2. Cievovka

Vráskovec

Šošovka

Dúhovka - zrenica

Sklovec

3. Sietnica

optické prostredia oka

rohovkakomorová vodašošovkasklovec

Gullstrandov model oka

Indexy lomu RohovkaKomorová vodaŠošovkaSklovec

1,3761,3361,4131,336

Optické mohutnosti Rohovka Šošovka vnútri okaOko ako celok

42,70 D21,70 D60,50 D

Polomery krivosti RohovkaPredná plocha šošovkyZadná plocha šošovky

7,80 mm10,00 mm-6,00 mm

Polohy ohnísk (merané od vrcholu

rohovky)

Ohnisko predmetovéOhnisko obrazovéPoloha sietnice

-14,99 mm23,90 mm23,90 mm

redukované oko podľa Dondersa

– celý optický systém oka nahradený jedinou guľovou lomnou plochou (r = 6 mm)

– vonkajšie prostredie n = 1– vnútorné prostredie n = 1,336 – jeden uzlový bod, leží 17 mm pred sietnicou– optická mohutnosť 59 D

• význam len pre schematické zobrazovanie

Vznik obrazu na sietnici

• zmenšené a prevrátené obrazy vonkajšieho sveta

• veľkosť predmetu y• veľkosť obrazu y´• vzdialenosť predmetu od uzlového bodu a• vzdialenosť obrazu b

b

a

y

y

Akomodácia oka

• schopnosť očnej šošovky meniť svoju optickú mohutnosť v závislosti na vzdialenosti pozorovaného objektu

základné fixačné body:• Bod ďaleký (punctum remotum) -

ostro videný bez akomodácie (v nekonečne)

• Bod blízky (punctum proximum) - videný ostro s maximálnou akomodáciou (do 25 cm)

• akomodačná šírka oka - rozdiel prevrátených hodnôt vzdialeností oboch týchto bodov od oka

Poruchy optického systému oka

• emetropické oko - zobrazuje viac menej bodovo a jeho obrazové ohnisko leží na sietnici

• ametropické oko - obrazové ohnisko neleží na sietnici, alebo nezobrazuje optický systém oka bodovo

Ametropie (refrakčné chyby oka):– sférické– asférické

Ametropie sférické

• bodové zobrazenie zachované, obrazové ohnisko ale leží – pred sietnicou – krátkozrakosť (myopia)– za sietnicou – ďalekozrakosť (hypermetropia)

hypermetropia myopia

Myopia - krátkozrakosť

• Bod blízky – bližšie k oku• Bod ďaleký – konečná vzdialenosť pred okom• Korekcia - roptylky

Hypermeropia - ďalekozrakosť

• Bod blízky – vzdialený od oka• Bod ďaleký – v konečnej vzdialenosti za okom• Korekcia - spojky

Ametropie asférické

• Astigmatizmus - lámavé plochy optického systému oka nemajú súmerný sférický tvar (elipsoid)

• meridiány - rezy okom, v ktorých je optická mohutnosť najväčšia a najmenšia (navzájom kolmé)

• Fokály - úsečkové ohniská zodpovedajúce obom meridiánom

Podľa vzájomnej polohy fokál:

• Astigmatizmus jednoduchý (simplex) - jedna z fokál leží na sietnici a druhá buď pred ňou (astigmatizmus jednoduchý myopický), alebo za ňou (astigmatizmus jednoduchý hyperopický)

• Astigmatizmus zložený (compositus) - oba fokály ležia buď pred sietnicou (astigmtizmus zložený myopický), alebo za sietnicou (astigmatizmus zložený hyperopický)

• Astigmatizmus zmiešaný (mixtus) - jedna z fokál leží pred sietnicou a druhá za sietnicou

Pohľad• Zdravým

(emetropickým okom)

• Astigmatickým okom

Test na astigmatizmus

Vyšetrovanie ametropií

• Skiaskopia - podstata - vyvolanie tzv. červeného reflexu a jeho zmeny pri pohybe svetelného zdroja

• Placidov keratoskop - orientačné zistenie rohovkového astigmatizmu

• Javalov oftalmometer (keratometer) - kvantitatívne hodnotenie

Sietnica – biologický detektor svetla

Sietnica - svetlocitlivá vrstva oka so schopnosťou automaticky sa prispôsobovať intenzite dopadajúceho svetla

• histologicky - 10 vrstiev • prepojene 3 neurónov:

– axóny tyčiniek a čapíkov– axóny bipolárnych buniek– axóny gangliových buniek

• opúšťajú sietnicu v slepej škvrne a spájajú sa do nervus opticus - konvergencia v neurónových prepojeniach

Fotoreceptory sietnice

čapíky • 7 miliónov• umožňujú videnie za denného svetla, rozlíšenie detailov

a videnie farieb• adaptácia oka na svetlo – fotopické videnie • maximálna citlivosť pre žltozelené svetlo s vlnovou

dĺžkou 555 nm• najvyššia koncentrácia - žltá škvrna

 tyčinky • 120 miliónov• videnie za šera, adaptácia na tmu - skotopické videnie• najcitlivejšie na zelenomodré svetlo s vlnovou dĺžkou 507

nm• maximálna hustota - v kruhu asi 20˚ od žltej škvrny

• adaptácia sietnice – na svetlo po 5 min, na tmu po 20 min

Mechanizmus fotorecepcie

• podráždenie fotoreceptorov - sprostredkované fotochemickou reakciou oxidačnoredukčného charakteru

• zrakové pigmenty bielkovinovej povahy (tyčinky – rodopsín, čapíky – iodopsín)

pôsobením svetla – blednutie pigmentu – rušenie väzby medzi opsínom a retinalom - rozpad pigmentu – generátorový potenciál – akčný potenciál v gangliových bunkách

Farebné videnie a jeho poruchy• Slnečné svetlo, biele svetlo –

polychromatické• Farby – základné a doplnkové

– každá farba je daná farebným tónom, svietivosťou a sýtosťou

– vzájomným miešaním - vnem bieleho svetla

Trichromatický systém CIE

- možnosť napodobniť ktorékoľvek farby zmesou 3 základných farieb: červenej, zelenej a modrej

Farbocit - schopnosť správneho vnímania farieb okom• mechanizmus vnímania farieb - trichromatická teória

• 3 druhy čapíkov (pigmentov):• Cyanolab (λ= 435 nm -modrá)• Chlorab (λ= 535 nm- zelená)• Erytrolab (λ= 565 nm -červená)

podráždenie len jedného druhu čapíkov- vnem príslušnej základnej farby

rovnomerné podráždenie všetkých troch druhov čapíkov - vnem bielej farby

Poruchy normálneho videnia • Trichromat – má všetky 3 druhy čapíkov• Dichromat – má 2 druhy čapíkov• Monochromat (achromat) – má 1 druh čapíkov, vníma len

v odtieňoch šedej farby

Protanopia – neschopnosť vnímať červenú farbuDeuteranopia - neschopnosť vnímať zelenú farbu, mýlia si červenú a zelenú – vnímajú ich ako žltúTritanopia - neschopnosť vnímať modrú farbu, nerozlišujú modrú a žltú

tritanopia deuteranopia protanopia

Vyšetrovanie farbocitu

• predmety alebo obrazce rôznych farieb, ale rovnakej svetlosti sa javia farboslepému ako jednofarebné

• pseudoizochromatické tabuľky (Stillingove, Velhagenove, Ischiharove, Rabkinove)

Ostrosť videnia

• dva body možno vzájomne rozlíšiť len vtedy, ak ich obrazy dopadajúna dva čapíky, medzi ktorými ostal aspoň jeden čapík nepodráždený

• priemer čapíka v žltej škvrne - 0,004 mm• vzdialenosť sietnice od obrazového uzlového bodu -17 mm

uhlová vzdialenosť dvoch ešte rozlíšiteľných bodov 0,0003 rad = 1 uhlová minúta = rozlišovacia medza oka (minimum separabile)

Snellenove optotypy

• veľkosť celého obrazca

je z danej vzdialenosti videná

pod zorným uhlom 5 minút• detail obrazca je videný

pod uhlom 1 minúty• najčastejšie pozorovacie

vzdialenosti 4,5 a 6 m

pozorovacia vzdialenosť v m

––––––––––––––––––––––––––

číslo riadku správne rozlíšeného obrazca

Zraková ostrosť (vízus)

•Jaegerove tabuľky - vyšetrenie zrakovej ostrosti na krátku vzdialenosť (čítanie z konvenčnej vzdialenosti 0,25 m)

Perimetria – vyšetrenie periférnej zrakovej ostrosti