Wykład X - 08.12.09 (Fizjologia)

Ciąg dalszy poprzedniego wykładu…

Siatkówka - tutaj znajdują się receptory wzroku

Powstawanie obrazu na siatkówce - światło biegnące od punktu na oglądanym obiekcie ulega załamaniu i po przejściu przez źrenicę daje odwrócony obraz na siatkówce.

Mózg automatycznie przywraca „prawidłowy” obraz.

Budowa oka - dowód na inteligentny projekt?

Komplikacja budowy oka powoduje, że uszkodzenie lub brak jakiegokolwiek elementu upośledza zdolność widzenia (niewielkie zmiany powodują zaburzenia w jego funkcjonowaniu).

Powstawanie oka było bardzo powolne.

Jaki jest pożytek z oka wyewoluowanego np.: w 15%, bez wszystkich jego elementów?

Większy niż oka wyewoluowanego w 5%.

Ewolucja oka:

Ewolucja wielokrotna - narządy wzroku powstały niezależnie u wielu taksonomów:

Euglena: prymitywna plamka oczna

Wiciowce: ziarna skrobi jako prymitywne soczewki

Dżdżownica: fotoreceptory

Owady: oczy złożone

Kręgowce: oczy soczewkowe

Powierzchnia siatkówki:

2 charakterystyczne obszary:

Plamka żółta (fovea) - zagęszczenie czopków (około 2 mln komórek)

Czopki dają możliwość widzenia barw, ale są bardzo mało wrażliwe na światło, aby mogły być pobudzone, musi być dużo światło, natomiast mniejsze komórki pomiędzy czopkami - pręciki, mają dużo większą wrażliwość niż czopki (w nocy widzimy pręcikami,dlatego nie widzimy kolorów).

Plamka ślepa - ujście włókien nerwowych siatkówki, początek nerwu wzrokowego

Powierzchnia siatkówki

Budowa siatkówki:

3 warstwy:

• Warstwa 1 - nabłonek barwnikowy, krążki pręcikowe, pręcik, czopek

• Warstwa 2 - komórka pozioma, komórka dwubiegunowa, komórka amakrynowa

• Warstwa 3 - włókna nerwu wzrokowego, komórka zwojowa

Pręciki (rods) - ok. 120 mln komórek w każdym oku

Czułe nawet na słabe światło, barwnik: rodopsyna (pozwala on widzieć w nocy).

Mechanizm działania: padające na cząsteczkę rodopsyny światło zmienia jej strukturę, co powoduje depolaryzację błony komórkowej i powstanie impulsu elektrycznego.

Regeneracja rodopsyny jest szybka i wolna (przekształcana z witaminy A - osoby z małą ilością witaminy A cierpią na kurzą ślepotę).

Czopki (cones)

Około 6 mln komórek

Odpowiadają za widzenie kolorów.

3 rodzaje czopków:

R (red)

G (green)

B (blue)

Czopki - długość fali aktywująca poszczególne grupy komórek

Reakcja fotochemiczna:

Witamina A -> enzym przekształca Wit A w II-cis retinal i opsynę która daje z kolei Rodopsynę, która pod wpływem światła przekształca się w opsynę oraz w trans- retinal, który z kolei przechodzi w metarodopsynę II i inne pośrednie produkty rozpadu rodpsyny.

Warstwa 2

Komórki:

• Dwubiegunowe

• Horyzontalne

• Amakrynowe

Warstwa 3

• Zwojowe - przekazują impulsy nerwowe z głębszych warstw siatkówki do nerwu wzrokowego; najważniejszą funkcją wzroku jest możliwość ustalenia brzegu obiektu; odgrywają wazną rolę modulującą dzięki złożonemu systemowi połączeń

Komórki zwojowe mają budowę koncentryczną z centrum i otoczką. Mamy dwa typy komórek zwojowych:

Włączająca - nie dociera z fotoreceptorów, które są dookoła

Wyłączające - jeśli światło pada na zewnętrze komórki to jes ona aktywowana.

One działają jak jest gwałtowna zmiana natężenia swiatła..

Siła komórek jest wprost proporcjonalna do różnicy między otoczką a centrum.

Funkcjonowanie siatkówki:

Fotoreceptory ->komórki dwubiegunowe -> komórki zwojowe -> nerw wzrokowy

Nerw wzrokowy:

Składa się zokoło 1 mln włókien nerwowych

Stosunek fotoreceptorów do włókien nerwowych 1 :125 (obróbka sygnałów na poziomie siatkówki)

Nerwy z obu gałek ocznych przecinają się w skrzyżowaniu wzrokowym.

Skrzyżowanie wzrokowe

Drogi nerwowe:

• Nerw wzrokowy

• Ciało kolankowate boczne

• Pierwotna kora wzrokowa

Ciało kolankowate boczne: komórki ułożone warstwowe, o koncentrycznym kształcie

Wykazują dużą czułość na zmiany kontrastu.

Modulacja sygnału poczodzącego z siatkówki poprzez mechanizm sprzężenia zwrotnego z innych ośrodków mózgowych (głównie kory mózgowej).

Kora wzrokowa:

Pierwszorzędowa - związana z dotarciem do niej informacji z ciał kolankowych; obszar V1 (17 pole Brodmanna); warstwowo ułożone komórki nerwowe

Drugorzędowa - specjalizuje się barwie, kształcie, dostrzeganiu głębi; obszar V2- V5 (18 i 19 pole Brodmanna); wyspecjalizowana w analizie barwy, kształtu, ruchu obiektu;

Już niemowlęta kilkutygdoniowe dostrzegają głębię.

Mechanizmy widzenia:

Widzenie fototopowe (dzienne)

Głównie za pośrednictwem czopków, niski stosunek czopków do komórek zwojowych, mamy dzięki temu wysoką rozdzielczość wzroku (ona się z wiekiem zmienia), wymaga silnego światła.

Widzenie skototopowe (nocne)

Głównie za pośrednictwm pręcików, pobudzanie komórek zwojowych prze wiele komórke amakrynowych. Słaba ostrość ale orientacja w przestrzeni przy niewielkim oświetleniu.

Zjawisko Purkiniego

Subietywna zmiana postrzeganej jasności barw w trakcie adaptacji z widzenia fototopowego do skototopowego związana ze zmianą postrzegania światła o różnych długościach fali (po zmroku kolor czerwony jest postrzegany jako czarny, a niebieski pozostaje jasny) - trawa o zmroku wydaje się jaśneijsza niż w dzień.

POWIDOKI

Akomodacja

Zmieniając kształt soczewki dostosowujemy się do widzenia z bliży lub z dali. Z wiekiem soczewka traci swoją zdolność bycia wypukłą.

Zmiana krzywizny soczewki oka pozwalająca widzieć ostro obiekty z dalszej i bliższej odległości.

Metody akomodacji oka:

Ryby, płazy i węże - soczewka przesuwa się do przodu albo do tyłu

Ludzie - zmiana kształtu z bardziej lub mniej wypukłej.

Głowonogi - cała soczewka się wydłuża lub skraca

Ptaki - zmienia się krzywizna rogówki

W okresie dojrzewania organizm rośnie nieproporcjonalnie (w różnym tempie), gałka oczna może się powiększać w innym tempie niż soczewka.

Można mieć za dużą gałkę oczną - zawsze ogniskowanie będzie przed.

Metody wykrywania głębi

Stereoskopia - analiza na poziomie kory mózgowej nakładających się obrazów z obu gałek ocznych

Konwergencja gałek ocznych (gałki są ku sobie skierowane kiedy patrzymy na obrazy z bliska, zależy od tego, czy obiekt jest daleko czy blisko)

Nakładanie się obrazu

Wielkość obiektu na siatkówce

Oczopląs fizjologiczny - nieznaczne powolne ruchy, po których następują szybkie ruchy przywracające początkowe położenie gałek ocznych.

Fotoreceptory po pewnym czasie „wyłączają się”, jeśli patrzymy długo na jakiś przedmiot, aby zapobiec „znikaniu przedmiotu” gałki oczne cały czas się poruszają, światło więc pada raz na jeden czopek, raz na drugi.

Zapobiega adaptacji czopków i pręcików do działającego bodźca, zapewnia stałe fotoreceptorów siatkówki oka (sarkady???)

Nasz oczopląs - 30 - 70 razy na sekundę; system wzrokowy wymaga sztucznego wprowadzenia ruchu, aby nie zniknęły wrażenia opytczne.

Częstość krytyczna

Pobudzenie fotoreceptorów i spowodowane nim wrażenie wzrokowe trwa nieco dłużej niż samo trwanie obrazu na siatkówce (to umożliwia, że pojedyncze wrażenia przekształcają się w wrażenie obrazu ciągłego - możliwa jest kinematografia).

U człowieka - 55 Hz (w ciągu sekundy 55 klatek kadru filmowego, to nam się zaczyna to zlewać).

Mózg analizuje i przyjmuje informacje, które są najbardziej prawdopodobne (poruszanie się małej kropki na czarnym tle, kiedy tak naprawdę to tło się porusza).

Wszystkie organizmy na ziemi interpretują obrazy tak, że światło pada z góry.

Zaburzenia widzenia:

Krótkowzroczność (Miopia):

- ogniskowa soczewki wypada przed siatkówką

- leczenie z wykorzystaniem soczewki wklęsłej (dwuwklęsłe) - )(

Dalekowzroczność :

- ogniskowa soczewki wypada za siatkówką

- leczenie z wykorzystaniem soczewki wypukłej ()

Astygmatyzm;

- krzywizna rogówki jest nierównomierna

- w różnym stopniu światło jest załamywane już na rógówce

- korekcja: szkła cylindryczne (dopasowuje się je do krzywizny rogówki)

Jaskra:

- uszkodzenie nerwu wzrokowego i komórek zwojowych siatkówki powodwane nadmiernym ciśnieniem wewnątrz gałki ocznej.

- poważna choroba (widzenie jakby przez dziurkę od klucza)

- jeśli nastąpi wzrost ilości cieczy wodnistej, to powoduje wzrost ciśnienia w oku

Zaćma (katarakta)

- Zmętnienie soczewki prowadzące do ślepoty

- rozwija się przez wiele lat bezboleśnie

Synestezja

Są osoby, które odbierają wrażenia przez jeden ze zmysłów, ale opisują go jak inne wrażenie.

Artur Rimbaud

Władimir Nabokov

John Lennon

Specyficzna mutacja genowa - neurony między dwoma obszarami mózgu, nie ulegają destrukcji. Jeśli nie ma połączeń nerwowych między dwoma strefami odbioru wrażeń zmysłowych, to nie ma synestezji.

7

---