PSYCHOFIZJOLOGIA WIDZENIA

FUNKCJA WZROKU

WZROK

WZROK

Przekrój oka prawego widziany z góry

WZROK

a)

powieki

, których zasadniczym zadaniem jest ochrona przed wysychaniem oraz urazami nie

zasłoniętych części oka oraz współuczestniczenie w procesach adaptacji. Oprócz zamierzonych ruchów
powiek, a także zamierzonego mrugania, istnieje fizjologiczne mruganie odruchowe, dzięki któremu
powieki rozprowadzają film łzowy po powierzchni rogówki i spojówki, zapewniając im stałe nawilżanie.
Odruch mrugania może być sprowokowany dodatkowo przez nadmierne światło oraz rogówkowy odruch
zagrożenia,
b)

film łzowy

pokrywający rogówkę oka, która jest pierwszym zewnętrznym elementem optycznym gałki

ocznej, w który wnika promieniowanie optyczne. Spełnia on dwie ważne funkcje:
- oczyszcza powierzchnię oka i od niego rozpoczyna się proces załamania światła w oku,
- wygładza drobne wady powierzchni rogówki,
c) rogówkę, pokrywającą około 20% przedniej części gałki ocznej, która jest łącznie z filmem łzowym
podstawowym elementem refrakcji oka (załamującym światło) i która stanowi 70% całej mocy łamiącej
układu optycznego oka,
d)

źrenicę

, która jest otworem w silnie zabarwionej błonie-tęczówce. Jej podstawową rolą jest

zmniejszanie ilości światła wchodzącego do oka . Przy stopniowej zmianie ilości światła docierającego do
siatkówki źrenica nie zmniejsza się ale przy małym lecz szybkim wzroście ilości światła może zwęzić się
w dużym stopniu,
e)

soczewkę

, stanowiącą (prawie w całości) pozostałe 30% mocy łamiącej układu optycznego oka.

Mięsień rzęskowy steruje zmianą mocy łamiącej soczewki poprzez jej odpowiednie napinanie i w ten
sposób dopasowuje moc łamiącą oka w zależności od odległości do obserwowanego przedmiotu,
f)

ciecz wodnistą oka i ciało szkliste

, które pomagają utrzymać kształt gałki ocznej i zapewniają

odżywianie nienaczyniowym strukturom występującym wewnątrz oka.

Budowa Oka

Elementy optyczne oka

BUDOWA OKA

Twardówka, białkówka

–zewnętrzna część ściany gałki ocznej, otaczająca wnętrze oka ze wszystkich stron, za

wyjątkiem przedniej części, gdzie przechodzi w rogówkę, pełni w oku rolę ochronną i nadaje mu odpowiednią

sztywność. Słabo unaczyniona, zbudowana jest z włókien łącznotkankowych, biegnących w różnych kierunkach

i przeplatających się wzajemnie,

Naczyniówka

- warstwa środkowej ściany gałki ocznej, pomiędzy twardówką i siatkówką,

która ma budowę gąbczastą składającą się z naczyń krwionośnych i nerwów oraz licznych komórek

barwnikowych. Jest to prawdziwa „błona odżywcza’’ oka, której zaopatrzenie w krew jest 30-40 krotnie razy

większe niż zaopatrzenie układu naczyniowego siatkówki. Jest ona wyłącznym źródłem ukrwienia zewnętrznych

warstw siatkówki,

Siatkówka

jest początkiem systemu nerwowego prowadzącego do mózgu. Składa się ona z więcej

niż stu milionów światłoczułych końcówek nerwowych dwojakiego rodzaju. Z powodu swojego
kształtu są one nazwane pręcikami i czopkami . Pręcików jest około 120 milionów, natomiast czopków około 6

milionów. Pręciki są rozmieszczone na całej siatkówce, poza żółtą plamką, w centrum osi wzrokowej. Miejsce to

zwane jest również dołkiem środkowym. Czopki skoncentrowane są właśnie w żółtej plamce i występują dość

rzadko w pozostałej części siatkówki.

Nerw wzrokowy łączy siatkówkę z mózgiem, dokładniej z korą wzrokową. W miejscach gdzie nerw wzrokowy

wchodzi do oka, nie występują ani pręciki ani czopki, a miejsce to nazywa się ślepą plamką. Część mózgu, która

jest odpowiedzialna za percepcję wizualną, jest umiejscowiona na powierzchni po obu stronach szczeliny, która

oddziela obie półkule mózgu w okolicach

potylicznych kory mózgowej.
a)

pręciki

- to komórki zmysłowe siatkówki, tworzące obok czopków jej warstwę nerwowo-nabłonkową. Na jeden

czopek przypada 18-19 pręcików, których liczba zwiększa się ku obwodowi siatkówki. Pręciki, dzięki

przemianom barwnika rodopsyny (czerwieni wzrokowej, która posiada maksimum czułości widmowej dla

długości fali 507 nm), odgrywają główną rolę w przystosowaniu

– adaptacji wzroku do ciemności. Nie występują one w dołku środkowym. Liczbę pręcików w oku ludzkim

szacuje się na około 120 milionów. Pręciki są niezwykle wrażliwe na światło (prawie 500 razy wrażliwsze niż

czopki) ale nie potrafią reagować w sposób zróżnicowany na barwy,

b)

czopki

– to komórki zmysłowe siatkówki tworzące obok pręcików jej warstwę nerwowo-nabłonkową.

Przypominają kształtem butelkę. Od ich czynności zależy ostrość wzroku (plamka siatkówki zbudowana jest

prawie wyłącznie z czopków) oraz widzenie barw. Są podzielone one na trzy rodzaje, z których każdy

scharakteryzowany jest poprzez swój światłoczuły barwnik: czerwony, zielony i niebieski.

ELEMENTY NEUROLOGICZNE OKA

BUDOWA OKA

Uproszczony schemat budowy siatkówki oka
A - czopki i pręciki podłączone do włókna nerwowego;
B - pojedyncze czopki podłączone do włókna nerwowego;
C - grupa pręcików podłączona do włókna nerwowego

PROCES I FUNKCJE WIDZENIA

Proces widzenia człowieka zaczyna się w oku. Obraz zarejestrowany przez siatkówkę oka jest

przez nią wstępnie przetworzony i nerwem wzrokowym skierowany do mózgu. Tam przez

odpowiednie ośrodki jest rejestrowany, przetwarzany i interpretowany. Dzięki temu

zdobywamy około 83% informacji, które docierają do nas z otoczenia

Dwie funkcje widzenia połączone w jednym narządzie
Unikalne właściwości oka to ogromny zakres wrażliwości w połączeniu z dużą zdolnością
rozdzielczą i możliwością rozróżniania pomiędzy 100000 odcieni kolorów (przy dobrym
oświetleniu). Uwzględniając procesy adaptacyjne, oko ludzkie może odbierać sygnały w zakresie

od 0,000001 cd/m2 do 100000 cd/m2. Właściwości te przypisywane są faktowi, że oko łączy

w sobie dwie funkcje widzenia w jednym narządzie.

Za funkcje te odpowiedzialne są pręciki i czopki. Pręciki są wysoce światłoczułe i głównie
odpowiedzialne za wykrywanie kształtu i ruchu. Nie mogą one jednak rozróżniać kolorów.
Z drugiej strony czopki są mniej wrażliwe na światło, ale posiadają zdolność rozróżniania

kolorów. Umożliwiają one nam również postrzeganie drobnych szczegółów.

Proces widzenia ma charakter elektrochemiczny. Kiedy w siatkówce komórki pręcikowe lub

czopki zostają pobudzone światłem, to chemiczna kompozycja pigmentu zmienia się

chwilowo. Powoduje to bardzo mały prąd elektryczny, który przechodzi do mózgu poprzez

włókna nerwowe. Około sto pręcików jest połączonych z pojedynczym włóknem nerwowym.

W efekcie tego grupy pręcików są wysoce światłoczułe z powodu efektu sumowania się ich

stymulacji. Z drugiej strony ostrość jest niska, ponieważ mózg nie potrafi rozróżnić

pojedynczych pręcików w grupie. W warunkach widzenia wyłącznie pręcikowego otrzymuje

się raczej zamazany obraz. Pręciki nie rozróżniają kolorów, ale wrażliwość pigmentu pręcika

różni się dla różnorodnych kolorów widmowych. Maksymalna wrażliwość występuje przy

falach o długości 507 nm (światło zielone,

WZROK

Rozkład pręcików i czopków na siatkówce oka

Czopki występują rzadko na powierzchni całej siatkówki, ale są gęsto upakowane w żółtej plamce.

Inaczej niż pręciki, każdy czopek w dołku środkowym jest połączony indywidualnie

z mózgiem. Rezultatem tego jest wysoka zdolność rozdzielcza. Z drugiej strony wrażliwość

na światło jest o wiele niższa dla czopków niż dla pręcików. Z tego powodu, przy poziomach

luminancji 3,5 cd/m2 i mniejszych, czopki stopniowo przestają działać. Punkt maksymalnej czułości

czopków występuje dla fali o długości 555 nm. Przy bardzo niskim poziomie oświetlenia, gdy czopki

przestają już funkcjonować, działanie przejmują pręciki. Kolory niebieskie stają się wtedy jaśniejsze 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 można również spotkać określenia "przesunięcie Purkinjego" oraz "objaw Purkinjego".

WZROK

Sposób, w jaki siatkówki obu oczu, połączone są z korą wzrokową półkul mózgowych w

obu częściach mózgu, nie jest tak prosty, jak można by oczekiwać. Nerwy wzrokowe

obu oczu łączą się bezpośrednio przed wejściem do wgłębienia czaszki, tworząc tak

zwane skrzyżowanie wzrokowe. Później dzielą się one ponownie na dwa rozgałęzienia,

tak zwane drogi wzrokowe, które łącząc się z ciałem kolankowatym bocznym prowadzą

do obu części kory wzrokowej półkul mózgowych. Skrzyżowanie wzrokowe jest

miejscem, gdzie nerw wzrokowy z każdego oka rozdziela się na dwie drogi wzrokowe w

taki sposób, że każda z nich zawiera włókna wzrokowe pochodzące z obu oczu. W

układzie tym lewa połowa kory wzrokowej przetwarza informacje wizualne pochodzące

z lewej strony siatkówki obu oczu (prawa strona pola widzenia), natomiast prawa

połowa kory wzrokowej zajmuje się prawą stroną każdej z siatkówek (lewa strona pola
widzenia).

Schemat ideowy drogi wzrokowej, pokazujący jak
siatkówki obu oczu są połączone z oboma połówkami
kory wzrokowej
(1 -

siatkówka, 2 - nerw wzrokowy, 3 – skrzyżowanie

wzrokowe, 4 - droga wzrokowa, 5 -

ciało kolankowate

boczne, 6 - kora wzrokowa)

ZMIANA CZUŁOŚCI OKA WRAZ Z DŁUGOŚCIĄ FALI

W zakresie widzialnym widma elektromagnetycznego, czułość oka waha się znaczne przy różnych

długościach fal dla tej samej wartości energii. Na przykład, w warunkach widzenia fotopowego,

oko jest około dwadzieścia pięć razy czulsze na światło o długości fali równej 555 nm (żółty), niż

dla długości fali równej 670 nm (głęboka czerwień) lub 450 nm (fioletowo-niebieski). Szczytowa

czułość dla widzenia skotopowego jest około 50 nm bliższa niebieskiego końca spektrum, niż

maksymalna czułość dla widzenia fotopowego.

Krzywa czułości względnej oka

Krzywa czułości względnej oka była wielokrotnie szacowana w warunkach widzenia fotopowego,

jak również w warunkach widzenia skotopowego i okazała się zadziwiająco zbieżna dla różnych

badanych osób. Już w roku 1924, ‘Commission International de l’Eclairage’ (CIE) ustanowiła

standardową krzywą czułości względnej oka dla warunków widzenia fotopowego, bazując na

badaniach sześciu ekip naukowych, które przebadały łącznie około 250 ludzi. W 1951 roku

zdefiniowano podobną krzywą dla widzenia skotopowego oka. Krzywe te podają względne

wrażliwości widzenia fotopowego (V) lub wrażliwości widzenia skotopowego (V') jako funkcję

długości fali (λ), przez co są ogólnie nazywane krzywymi V (λ) lub V'(λ). Wrażliwości
szczytowe dla widzenia fotopowego i skotopowego zostały ustalone na poziomach kolejno 555 nm

i 507 nm. Krzywa czułości względnej oka ma kluczowe znaczenie w technologii oświetleń,

ponieważ tworzy łącznik pomiędzy radiometrycznymi i fotometrycznymi wielkościami fizycznymi
i ich jednostkami.

Ponieważ każdy człowiek jest inny, to poszczególne osoby posiadają odmienny poziom wrażliwości

nie tylko na kolor światła, ale również na jego intensywność. Sposób odbierania światła przez

każdego człowieka jest zbliżony w charakterze do przedstawionego wykresu na rys.

WIDZENIE

Krzywe czułości względnej czopków i pręcików.












Przybliżone krzywe czułości względnej trzech receptorów barw
w czopkach. Obecnie wiadomo, że istnieją tak naprawdę trzy
rodzaje czopków z pigmentami czułymi odpowiednio na
czerwoną, niebieską i zieloną cześć widzialną widma

WZROK – ADAPTACJA WZROKU

Właściwość oka polegającą na możliwości dostosowania się do luminancji z zakresu od 10

-6

cd/m

2

do 10

5

cd/m

2

nazywa się adaptacją. Jest to bardzo ważny proces wynikający z

bezwładności oka, w czasie którego właściwości wzroku ulegają zmianie, na skutek dużej
zmiany poziomu oświetlenia siatkówki. Adaptacja wpływa w dużej mierze na wszystkie
funkcje wzrokowe i umożliwia niemal stałą wydolność wzrokową w zakresie luminancji od
100 cd/m do 10000 cd/m

2

. Proces adaptacji, będąc funkcją czasu, zależy wyraźnie od

luminancji na początku i na końcu adaptacji.

Zmiana czułości bezwzględnej oka w trakcie adaptacji; 1 — jaskrawość większa, 2 - jaskrawość mniejsza

Proces adaptacji wzroku jest procesem złożonym, na który składa się jednocześnie kilka zjawisk:

I

-

zmiana wielkości źrenicy (0,3 s — zwężanie i 1,5 s — rozszerzanie),

-

adaptacja nerwowa (krócej niż 1 s),

-adaptacja fotochemiczna (czopki

— 10 do 15 min, pręciki — do 60 min),

-

adaptacja przejściowa (częściowe przystosowanie się do zmienionych warunków oświetlenia).

WZROK – AKOMODACJA WZROKU

Akomodacja jest to zdolność do ogniskowania (widzenia ostrego) obiektów położonych w różnych

odległościach od oka. Zdolność oka do akomodacji jest wynikiem elastyczności soczewki, której

spłaszczanie i uwypuklanie prowadzi do zmiany ogniskowej, a tym samym do ogniskowania

obiektów położonych dalej i bliżej. W wyniku akomodacji ostry obraz oglądanego obiektu jest

zrzutowany na siatkówce, niezależnie od rzeczywistej odległości.

Uwypuklanie soczewki jest następstwem działania włókien obwodowych, które napinają mięśnie

rzęskowe. W stanie tym ogniskowa soczewki osiąga wartość około 14 mm,

a na siatkówce ogniskowane są obiekty położone najbliżej oka.

Utrzymywanie tego stanu jest związane z największym wysiłkiem

tych mięśni. Przeciwna sytuacja ma miejsce, gdy obserwowane są

obiekty położone daleko od oka. W sytuacji tej soczewka oka

zmienia kształt na bardziej płaski, zwiększa się jej ogniskowa do około

17 mm i jest to stan energetyczny spoczynku mięśni rzęskowych.

Wykres ten należy odczytywać następująco: W wieku 25 lat zdolność

skupiająca soczewki człowieka wynosi około 10 dioptrii, co oznacza,

że punkt bliży położony jest w odległości 1/10 m 10 cm). W wieku 45

lat odległość ta wynosi już 25 cm, a dla 65 lat - 100 cm. Zanik

zdolności akomodacyjnej oka może być korygowany; bywa

kompensowany w sposób naturalny przez przymykanie powiek, a

szczególnie przez nadmierne przeciążenie mięśni napinających

soczewkę.

WZROK - OLŚNIENIE

Olśnienie

jest to stan w procesie widzenia związany z odczuciem niewygody lub

zmniejszeniem zdolności wykonywania pracy wzrokowej, w wyniku nadmiernego
poziomu luminancji w polu widzenia lub niewłaściwego rozkładu luminancji w czasie
lub w przestrzeni.

Ze względu na skutki dokonuje się podziału olśnienia na:

przykre, przeszkadzające, oślepiające

.

Ze względu na warunki powstawania olśnienie dzieli się na:

olśnienie bezpośrednie

(jaskrawy obiekt położony jest w tym samym lub prawie tym samym kierunku

co obiekt obserwacji),

olśnienie pośrednie

(jaskrawy obszar występuje w polu widzenia, ale w pewnej odległości kątowej, od

kierunku obserwacji),

olśnienie odbiciowe

(w polu obserwacji występują obrazy odbitych źródeł światła o znacznej

luminancji).

Rozproszenie światła w ośrodkach optycznych oka
wywołujące olśnienie przeszkadzające

WPŁYW WIEKU NA PROCES WIDZENIA

WADY WZROKU

Obraz na siatkówce oka: a) przy zogniskowaniu

obrazu punktu w jednym punkcie na
siatkówce; b) przy zogniskowaniu obrazu
punktu w więcej niż jednym punkcie na
siatkówce

Związek między obrazem punktu obserwowanego na siatkówce
a poszczególnymi wadami wzroku: a) krótkowzroczność, b)
nadwzroczność,

c)

astygmatyzm,

d)

presbiopia

(starczowzroczność)

WADY WZROKU

Oko widzi normalnie, gdy obraz (ognisko) punktu bardzo

odległego powstaje bez akomodacji na siatkówce.

Ogniskowanie promieni

równoległych przez oko normalne.

Dzięki akomodacji oko może tą maksymalną ogniskową zmniejszyć, ale nie może jej zwiększyć.

U

krótkowidza na skutek wadliwej budowy oka (gałka wydłużona) lub z powodu za dużej zdolności zbierającej soczewki ocznej obrazy punktów

bardzo

odległych powstają przed siatkówką.

Ogniskowanie promieni

równoległych przez oko krótkowidza.

Ogniskowa maksymalna jest u

krótkowidza mniejsza niż długość gałki. Tę wadę odwzorowania można

poprawić za pomocą soczewki rozpraszającej.

Ogniskowanie promieni

równoległych przez oko krótkowidza przy użyciu soczewki rozpraszającej.

Gałka oczna dalekowidza jest na ogół spłaszczona, a zdolność zbierająca soczewki ocznej jest za mała,

więc ognisko powstaje za siatkówką.

Ogniskowanie promieni

równoległych przez oko dalekowidza.

Oko dalekowidza musi stale

akomodować, tzn. zmniejszać ogniskową tak, aby obrazy punktów odległych

powstawały na siatkówce.

Przy

osłabionej zdolności akomodacji dalekowidz powinien używać soczewek skupiających.

Ogniskowanie promieni

równoległych przez oko dalekowidza, przy użyciu soczewki skupiającej.

Odległość dobrego widzenia jest dla dalekowidzów większa niż 25cm, a dla krótkowidzów mniejsza. Trzecią wadą oka jest astygmatyzm wywołany

przez to, że powierzchnie łamiące soczewki ocznej nie są dokładnie kuliste. Do korygowania tej wady używa się soczewek walcowej

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ