2014-04-15

1

Podstawowe procesy
poznawcze

dr Patrycja Rusiak

Oko vs. aparat fotograficzny

•widzenie można porównać

z wykonywaniem zdjęć

▫ siatkówka oka porównywana

jest do matrycy aparatu
fotograficznego

Oko vs. aparat fotograficzny

• podobne wyzwania:

▫ utrzymanie stałych

stosunków między
układem
ogniskującym
a powierzchnią
światłoczułą

▫ rejestrowanie wzorca

wchodzącego światła

Oko vs. aparat fotograficzny

• podobne wyzwania:

▫ ogniskowanie

na obiektach
będących blisko
i daleko

▫ regulowanie ilości

światła padającego
na powierzchnię
światłoczułą

Ale…

•…widzenie zaczyna się

poza okiem

2014-04-15

2

Budowa oka

Gałka oczna

• w przybliżeniu

kształt kuli

• średnica 24 mm
• położenie -

przednia część
oczodołu

Gałka oczna

• nerw wzrokowy

▫ wychodzi z gałki

ocznej

▫ przechodzi przez

otwór kostny
do wnętrza
czaszki

▫ i dalej do mózgu

Gałka oczna

• porusza się dzięki ruchom mięśni ocznych

Mięśnie oka

• 4 mięśnie proste

▫ górny
▫ dolny
▫ boczny-wewnętrzny
▫ boczny-zewnętrzny

• 2 mięśnie skośne

Gałka oczna

• wypełniona w większości substancją

galaretowatą - ciałkiem szklistym

▫ 99% wody

2014-04-15

3

Ciało szkliste - funkcja

• utrzymanie kształtu gałki ocznej

(jak obudowa aparatu)

• załamywanie promieni świetlnych
• amortyzowanie wstrząsów
• regulacja ciśnienia wewnątrzgałkowego

Gałka oczna

• zbudowana jest

z 3 błon
ułożonych
koncentrycznie
oraz zawieszonej
wewnątrz nich
soczewki

1

2

3

Gałka oczna

• każda z błon

uczestniczy
w powstawaniu
różnych struktur
w poszczególnych
częściach oka

Gałka oczna

• błona

włóknista

(1) błona

zewnętrzna

• błona

naczyniowa

(2) błona

środkowa

• błona

czuciowa

(3) błona

wewnętrzna

Błona włóknista – zewnętrzna (1)

• większa część tej

błony tworzy

twardówkę

• ku przodowi błona

(1/6 błony)

przechodzi

w rogówkę

Błona naczyniowa – środkowa (2)

• inaczej zwana

jagodówką

• główna droga, przez

którą do wnętrza
ściany oka biegną
naczynia krwionośne
i nerwy (inne niż
nerw wzrokowy)

2014-04-15

4

Błona naczyniowa – środkowa (2)

• w jej skład wchodzi:

▫ naczyniówka – zawiera dużą ilość

barwników, które pochłaniają nadmiar
światła

▫ ciało rzęskowe
▫ tęczówka

Błona czuciowa – wewnętrzna (3)

• w jej skład wchodzi siatkówka, która składa

się z:

▫ warstwa barwnikowa

zewnętrzna część siatkówki
przylega do naczyniówki (błona środkowa)

▫ warstwa mózgowa

wewnętrzna część siatkówki
przylega do wnętrza gałki ocznej

• u zdrowego człowieka obie warstwy

do siebie przylegają, ale czasem dochodzi
do ich rozdzielenia – odklejenie siatkówki

Popatrzmy sobie w oczy

twardówka

rogówka

tęczówka

naczyniówka

soczewka

siatkówka

spojówka

źrenica

Twardówka

Twardówka

• najbardziej zewnętrzna

część oka

▫ zbudowana z białej,

nieprzeźroczystej
błony włóknistej
łącznotkankowej

▫ potocznie nazywana

„białkiem oka”
(białkówka)

2014-04-15

5

Twardówka

• w przedniej części oka przechodzi

w przezroczystą rogówkę,
którą z kolei przykryta jest spojówką
oka

• od wewnątrz rogówka graniczy

z soczewką oka (pomiędzy znajduje
się ciecz wodna oka)

Rogówka

Twardówka

Ciecz wodna

Soczewka

Spojówka

Rogówka

• kształtem przypomina wypukłe

szkiełko od zegarka

▫ zwiększa to zdolność widzenia

na boki pod kątem 90º
lub większym

• zbudowana z przeźroczystej błony

Rogówka

• bardzo silnie unerwiona czuciowo

▫ reaguje bólem i łzawieniem

na dotyk, ciała obce, które znajdują
się na jej powierzchni (funkcja
ochronna)

Rogówka

• wraz z soczewką, bierze także udział

w ogniskowania obrazu na siatkówce

▫ wymaga to załamywania promieni

świetlnych

Spojówka

• cienka, delikatna błona śluzowa
• wyściela tylną powierzchnię obu

powiek (spojówka powiek)

2014-04-15

6

Spojówka

• przechodzi ona na gałkę oczną

aż do rogówki (spojówka gałki
ocznej), tworząc przy przejściu fałdy

▫ załamki górne i dolne

Spojówka

• na powierzchni gałkowej jest lekko

przesuwalna

▫ daje to możliwość swobodnych ruchów gałki

ocznej

▫ unerwienie czuciowe spojówki jest słabe

Ciecz wodna oka

• inaczej ciecz wodnista
• przeźroczysta

substancja

• odprowadza szkodliwe

produkty przemiany
materii oraz odżywia
rogówkę i soczewkę

Naczyniówka

Naczyniówka

• leży między twardówką i siatkówką

• wraz z tęczówką i ciałem rzęskowym

tworzy błonę naczyniową, w której
znajdują się naczynia krwionośne

• głównym zadaniem naczyniówki

jest odżywianie zewnętrznych
warstw siatkówki

2014-04-15

7

Tęczówka i źrenica

• tęczówka to umięśniona część błony

naczyniowej otaczającej otwór
nazywany źrenicą

▫ dzięki zawartemu w niej pigmentowi

jest kolorowa

▫ jej powierzchnia jest nierówna, posiada

liczne promieniste zagłębienia oraz
okrężne bruzdy

Tęczówka

• bierze udział w regulacji ilości światła

docierającego do siatkówki

▫ mięśnie tęczówki - mięsień zwieracza

i rozwieracza źrenicy - pozwalają na
zwiększanie lub zmniejszanie dopływu
światła przez regulację wielkości
źrenicy

Źrenica

• przy dużym oświetleniu - kurczy się,

chroniąc oko przed nadmiarem
światła

• przy słabym oświetleniu – rozszerza

się, aby wpuścić możliwie najwięcej
światła

• zmiana wielkości źrenicy od 7-8 mm

do 1,5 mm

Źrenica

• dodatkowa funkcja źrenicy polega

na uzyskaniu największej głębi
ostrości możliwej do uzyskania
w danych warunkach oświetlenia

Źrenica

• rozmiar źrenicy zmienia się

w zależności od:

▫ stanu układu nerwowego
▫ stanu emocjonalnego
▫ przebiegu procesów poznawczych tj.

myślenie lub rozwiązywanie problemów

Ciało rzęskowe

• składa się z mięśni rzęskowych

i wyrostka rzęskowego

• utrzymuje soczewkę

w odpowiednim położeniu oraz
uczestniczy w zmianie jej kształtu
(uwypuklenie)

2014-04-15

8

Soczewka

• po przejściu przez źrenicę

światło trafia na soczewkę,
której zadaniem jest ogniskowanie
oglądanego obrazu na siatkówce

Soczewka

• to niedoskonały przyrząd

optyczny

• występują na niej wady

optyczne powodujące zniekształcenie
widzianego obrazu

• dodatkowo w miarę starzenia soczewka

traci swoje właściwości, a jej zdolność
do ogniskowania obniża się

Soczewka

• mechanizm ogniskowania soczewki

to tzw. mechanizm AKOMODACJI

▫ nastawność oka
▫ pozwala na to, aby obraz siatkówkowy był

ostry

pozwala oku widzieć ostro na różnych
dystansach

Akomodacja

• refrakcja (załamanie światła),

która jest konieczna do utworzenia
obrazu na siatkówce, występuje
głównie w rogówce, gdzie światło
wpada do oka

• dalsza refrakcja ma miejsce w cieczy

wodnistej i soczewce oka

• łącznie tworzą one system optyczny

oka

Akomodacja

• soczewka jest przeźroczystym elastycznym

ciałem

• soczewka, gdy jest w spoczynku, jest płaska -

obiekty odległe są wtedy widziane ostro

Akomodacja

• gdy patrzymy na obiekty bliskie, obraz na

siatkówce nie będzie już ostry

• aby obraz się zmienił, musi zmienić się

krzywizna soczewki (uwypuklenie)

2014-04-15

9

Siatkówka

• po przejściu

przez soczewkę
oraz ciało szkliste,
światło pada na
siatkówkę,
gdzie znajdują się
elementy
światłoczułe

• to receptorowa

część oka

Siatkówka

• głównym jej zadaniem jest

przekształcenie wpadającego do oka
światła w reakcje fizjologiczne
i docelowo w impulsy nerwowe
przekazujące informacje do kory
wzrokowej w mózgu

5 typów komórek nerwowych

3 podstawowe

warstwy siatkówki:

1. warstwa komórek

zwojowych

2. warstwa komórek:

2-biegunowych
amakrynowych
horyzontalnych
(poziomych)

3. fotoreceptory

Warstwa komórek zwojowych

•aksony komórek zwojowych

tworzą nerw wzrokowy

•przekazują impulsy nerwowe

do ciała kolankowatego
bocznego

Warstwa komórek…

•2-biegunowych,
•amakrynowych
•horyzontalnych

▫ to warstwa łącząca komórki

zwojowe i fotoreceptory

2014-04-15

10

Fotoreceptory

• komórki światłoczułe
• 2 rodzaje: pręciki i czopki
• zachodzi w nich transdukcja

▫ zamiana energii świetlnej

w odpowiedź elektryczną komórki,
która następnie jest przesyłana
do mózgu

Fotoreceptory

• w każdym oku człowieka jest około

126 milionów światłoczułych
receptorów

▫ dla porównania - liczba punktów

na ekranie monitora komputera
przy rozdzielczości 1024x768
wynosi zaledwie 786 tysięcy

Pręciki

• około 120 mln
• odpowiedzialne za widzenie w CIEMNOŚCI

▫ odbiór światła o małym natężeniu (poziom

natężenia światła nie większy niż światło
księżyca)

▫ są bardzo czułe
▫ nie rozróżniają kolorów (bo mają tylko

rodopsynę)

• zajmują zewnętrzne obszary siatkówki

Czopki

• około 6 mln
• odpowiedzialne za widzenie w DZIEŃ

▫ reagują tylko na duże natężenie światła

(światło o natężeniu światła księżyca lub
wyższego poziomu)

▫ są mniej wrażliwe (pobudliwe), ale szybsze

niż pręciki

• zajmują wewnętrzna obszary siatkówki

2014-04-15

11

Pręciki i czopki

• widzenie przy świetle gwiazd
• tylko pręciki

widzenie

skotopowe

• widzenie przy świetle księżyca
• pręciki + czopki

widzenie

mezopowe

• widzenie w świetle jaśniejszym

niż światło księżyca

• tylko czopki

widzenie

fotopowe

Czopki

•rozmieszczone są głównie

w centrum pola widzenia,
a w szczególności w rejonie
dołka środkowego

Czopki – 3 rodzaje

• różnią się wrażliwością na barwy –

w zależności od długości fal, które
najbardziej pochłaniają:

▫ w sile reakcji tych 3 typów czopków

zakodowana jest barwa obiektu

64 %

32 %

4 %

Czopki „widzą” barwy

• fale świetlne:

▫ długie (L, long) =

czopki czerwone

▫ średnie (M,

middle) = czopki
zielone

▫ krótkie (S, short)

= czopki
niebieskie

Prawidłowe widzenie barw

Zaburzenia widzenia barw

dichromatyzm

monochromatyzm

2014-04-15

12

Dichromatyzm

• brak 1 typu czopka
• osoba nie odróżnia np. zielonego

od czerwonego lub niebieskiego
od żółtego

• wyróżnia się:

▫ protanopia
▫ deuteranopia
▫ tritanopia

Zaburzenia widzenia barw

• geny barwników czerwonych i zielonych

czopków zlokalizowane są blisko siebie
na chromosomie X

▫ 2% populacji mężczyzn jest

ślepych na kolor czerwony
lub zielony z powodu braku
czerwonego (protanopia)
lub zielonego (deuteranopia)
barwnika
(u kobiet znacznie rzadziej)

Zaburzenia widzenia barw

deuteranopia

protanopia

w obu przypadkach trudność związana z rozróżnieniem

barwy czerwonej i zielonej

Zaburzenia widzenia barw

• gen niebieskiego barwnika znajduje się

na chromosomie 7

▫ brak niebieskiego barwnika czopków

(tritanopia) występuje znacznie rzadziej

▫ wiąże się z nierozpoznawaniem barwy

niebieskiej lub żółtej

Zaburzenia widzenia barw

tritanopia

trudność związana z rozróżnieniem barwy niebieskiej

i żółtej

Monochromatyzm

• brak 2 lub 3 typów

czopków (gdy
brakuje czopków –
monochromatyzm
pręcikowy)

2014-04-15

13

Zaburzenie spostrzegania barwy

Daltonizm

Prawidłowe widzenie

Wyspecjalizowane pola siatkówki

plamka ślepa

dołek środkowy

(fovea)

Plamka ślepa

• plamka Morriotte’a
• tarcza nerwu wzrokowego
• miejsce na siatkówce

▫ przy ujściu nerwu wzrokowego z gałki

ocznej

▫ w odległości około 16° od dołka środkowego

• bez fotoreceptorów

▫ nie powstają tu obrazy

Plamka ślepa

• choć w polu widzenia istnieje miejsce,

gdzie nic nie widzimy, to jednak
nie dociera to do świadomości

• mózg samodzielnie uzupełnia

brakującą informację

▫ nie wiemy, że nie widzimy
▫ nie otrzymujemy informacji o tym,

który fragment obrazu jest domniemany

Plamka żółta

• owalne pole siatkówki,

o średnicy około 5 mm

• jest tu wiele komórek zawierających

barwnik absorbujących barwę niebieską

▫ gdy się podświetli to miejsce to pole

staje się żółte

• w środkowej części znajduje się

zagłębienie zwane dołkiem
środkowym (fovea)

Dołek środkowy

• miejsce o średnicy około 1,5 mm

▫ odpowiadające środkowi naszego pola

widzenia

▫ miejsce o największej ostrości widzenia

(małe zagłębienie w centrum siatkówki)

• miejsce rzutowania obrazu,

na którym został ufiksowany
wzrok

2014-04-15

14

Dołek środkowy

• maksymalne zagęszczenie

czopków - około 2 miliony

• brak pręcików

• wyspecjalizowany w widzeniu

o najwyższej ostrości oraz widzenia
wielobarwnego (w odpowiednio jasnym
świetle)

▫ okolice pozadołkowe są aktywne przy

widzeniu w słabszym świetle

Zwyrodnienie
plamki
żółtej

• prowadzi do pogorszenia,

ubytków, a niejednokrotnie
całkowitej utraty widzenia
centralnego,
a w konsekwencji do ślepoty

Droga wzrokowa

• aksony komórek

zwojowych (1) biegną
nerwem wzrokowym (2)
do skrzyżowania
wzrokowego (3)

▫ miejsce, gdzie nerw

wzrokowy z każdego
oka rozdziela się
na 2 drogi wzrokowe
w taki sposób,
że każda z nich zawiera
włókna wzrokowe
pochodzące z obu oczu

Skrzyżowanie
wzrokowe

• w układzie tym:

▫ informacje wzrokowe

pochodzące
z lewej strony
siatkówki obu oczu
(prawa strona pola
widzenia) przesyłane
są do kory wzrokowej
w lewej półkuli
mózgu

LEWE

pole widzenia

PRAWE

pole widzenia

Skrzyżowanie
wzrokowe

• w układzie tym:

▫ informacje wzrokowe

pochodzące
z prawej strony
siatkówki obu oczu
(lewa strona pola
widzenia) przesyłane
są do kory wzrokowej
w prawej półkuli
mózgu

LEWE

pole widzenia

PRAWE

pole widzenia

2014-04-15

15

Droga wzrokowa

• w skrzyżowaniu

wzrokowym (3)
aksony ulegają
częściowemu
skrzyżowaniu
i wchodzą
do jednego
z pasm
wzrokowych (4)

Droga wzrokowa

• większość

włókien każdego
pasma
wzrokowego
kończy się
w ciele
kolankowatym
bocznym (5)

Ciało kolankowate boczne

• jądro wzgórza, które bierze udział

w procesie widzenia

• składa się z 2 rodzajów komórek

zorganizowanych
w 6 warstw

Ciało kolankowate boczne

2 warstwy (1 i 2)

4 warstwy (3–6)

• otrzymują informacje

z komórek zwojowych
o dużych ciałach

▫ neurony

wielkokomórkowe
(magno)

• wrażliwe na ruch

i kontrast

• otrzymują informacje

z komórek zwojowych
o małych ciałach

▫ neurony

drobnokomórkowe
(parvo)

• wrażliwe na kolor

i kształt

Droga wzrokowa

• aksony wychodzące

z ciała
kolankowatego
bocznego (5) tworzą
promienistość
wzrokową, która
dochodzi do
pierwszorzędowej
kory wzrokowej
(6)

Pierwszorzędowa kora wzrokowa

• leży w płacie

potylicznym

• w okolicach bruzdy

ostrogowej

• inaczej - BA17, V1,

kora prążkowa

2014-04-15

16

Pierwszorzędowa kora wzrokowa

• informacje z dolnych

obszarów pola
widzenia docierają
do kory powyżej
bruzdy ostrogowej

• informacje z górnych

obszarów pola
widzenia docierają
do kory poniżej
bruzdy ostrogowej

Droga wzrokowa

• informacja wzrokowa z pierwszorzędowej

kory wzrokowej V1 przesyłana
jest następnie
do drugorzędowej
kory wzrokowej
w płacie potylicznym

▫ asocjacyjna kora

wzrokowa

▫ kora pozaprążkowa

Droga wzrokowa

BA 18

BA 19

• pole V2 – zawiera

komórki reagujące
na linie o określonej
orientacji oraz
komórki reagujące na
bardziej złożone
kształty

• pole V3 – percepcja

ruchu

• pole V4 (tylna część

zakrętu wrzecionowatego
i językowego) – percepcja
barwy i kształtu

• pole V5 (MT) – percepcja

ruchu

• pole V5a (MST) –

percepcja ruchu

2 drogi wzrokowe

informacja z płata potylicznego następnie
przekazywana
jest 2 odrębnymi
szlakami

2 drogi wzrokowe

Szlak Grzbietowy

Szlak Brzuszny

• górnym, dorsalny
• do tylnej części

płata
ciemieniowego

• droga „Gdzie?”
• zasilany

przez system
wielkokomórkowy

• dolnym, ventralny
• do dolnej części

płata skroniowego

• droga „Co?”
• zasilany

przez system
drobnokomórkowy

Droga „Co?”

• obszar rozpoznający

i kategoryzujący
obiekty

• rozpoznawanie:

▫ kształtów

▫ barwy
▫ twarzy

2014-04-15

17

Droga „Gdzie?”

• powstaje

tu reprezentacja
wzrokowa orientacji
przestrzennej

• rozpoznawanie:

▫ kierunek
▫ orientacja

Zakres widzenia

• każde oko normalnie „widzi” pod kątem

90º w stosunku do osi wzrokowej
w kierunku skroniowym (dzięki załamaniu
rogówki)

• w innych kierunkach jest trudniej

ze względu na przeszkody (nos, brwi,
policzki)

• obszar nakładania się pól widzenia obojga

oczu to pole, w którym możliwe jest
widzenie obuoczne

Pole widzenia

Badanie pola widzenia (perymetria)

• ocena zakresu (wielkości) przestrzeni,

którą osoba badana w danym momencie
obejmuje wzrokiem

▫ badany ma zakryte jedno oko
▫ mały przedmiot przemieszczany jest

z obwodu ku środkowi, aż pacjent zgłosi,
że go widzi

▫ badanie powtarza się przesuwając

przedmiot w różnych kierunkach

wynik badania perymetrycznego przedstawia
się w formie graficznej – w postaci map,
w których ubytki w polu widzenia, w zależności
od ich nasilenia, zaznacza się w różnych
odcieniach szarości (1) lub decybeli (2)

Ubytki w polu widzenia

• spowodowane są uszkodzeniem

różnych odcinków drogi
wzrokowej

• zawsze otrzymują nazwy

odnoszące się do utraconych
obszarów pola widzenia (a nie
miejsca uszkodzenia)

2014-04-15

18

Ubytki

• uszkodzenie

skroniowych
okolic siatkówki powoduje ubytki
w nosowych obszarach pola widzenia

• uszkodzenie górnych okolic siatkówki

powoduje ubytki w dolnych obszarach
pola widzenia

Ubytki w polu widzenia -
terminologia

• niedowidzenie połowiczne

▫ ubytek w połowie pola widzenia

• niedowidzenie kwadrantowe

▫ ubytek w jednym kwadrancie pola widzenia

• niedowidzenie jednoimienne

▫ ubytki w polu widzenia są podobne w obojgu

oczach

• niedowidzenie różnoimienne

▫ ubytki w polu widzenia w nienakładających się

obszarów

Ubytki w polu widzenia

• uszkodzenie poniżej skrzyżowania

wzrokowego obejmuje ubytki w polu
widzenia oka leżącego po tej samej
stronie

• uszkodzenie skrzyżowania

wzrokowego powoduje ubytki
różnoimienne

• uszkodzenie powyżej skrzyżowania

wzrokowego jest przyczyną ubytków
jednoimiennych

Wybiórcza utrata zdolności
wzrokowych

• uszkodzenie kory pozaprążkowej, przy

nienaruszonej pierwszorzędowej kory
wzrokowej przyczynia się do wybiórczych
deficytów wzrokowych bez naruszenia
pola wzrokowego

▫ ślepota ruchowa
▫ ślepota barw i prozopagnozja
▫ ślepowidzenia

WIDZĄCY - NIEWIDZĄCY

Ślepowzroczność

• niezwykła zdolność do reagowania

na obiekty, które są przed oczami,
choć fakt, iż one istnieją nie dociera
do świadomości

• spowodowane uszkodzenie

pierwszorzędowej kory wzrokowej
(V1)

2014-04-15

19

Ślepowidzenie

• 1917 r. – pierwsze badania nad zjawiskiem

ślepowidzenia (ranni żołnierze z I wojny światowej)

• 1967 r. – L.Weiskratz i N.K. Humphrey, badanie

na mózgach małp

• 1973 r. – E.Pöppel, R.Held, D.Frost, badanie

ruchów oczu pacjenta, który wykazywał skłonność
odwracania wzroku w kierunku prezentowanych
obiektów, których pacjent nie mógł dostrzec
świadomie

• 1973 r. – L. Weiskratz – pierwsze badania

na pacjentach z uszkodzeniem V1

Ślepowidzenie - badanie

• badanie bezpośrednie

▫ pytanie do pacjenta, aby opisał co widzi

• badanie pośrednie

▫ zmiany fizjologiczne na obiekt np. zwężenie

źrenicy

▫ prezentacja obiektów w polu ślepym i

widzącym

▫ neuroobrazowanie

Ślepowidzenie - wnioski

• człowiek może nieświadomie rozróżniać

wiele składowych obrazu np. kolor, proste
kształty, ruch, kierunek linii, wkład linii

▫ pozwala omijać przeszkody, które nie

zostają uświadomione

• człowiek może reagować na język ciała

drugiego człowieka (mimika twarzy,
postawa ciała)

▫ zjawisko zaraźliwości emocjonalnej

Ślepowidzenie - emocje

• zjawisko zaraźliwości emocjonalnej to

skłonność do kopiowania wyrazu
oglądanych twarzy

• elektromiografia twarzy
• pacjent z prawostronną ślepotą korową

(uszkodzenie V1 po lewej stronie)

• badanie: zdjęcia twarzy wyrażające

szczęście lub strach prezentowane do obu
obszarów wzrokowych

Ślepowidzenie - emocje

• wyniki badania:

▫ zdjęcia wywoływały reakcje emocjonalne

bez względu od strony prezentacji, ale…
zdjęcia kierowane do ślepych obszarów
wywoływały szybciej odpowiedź
emocjonalną

▫ zaobserwowano rozszerzenie źrenic, bez

względu po której stronie prezentowane
były zdjęcia, ale… silniejsza reakcja była
na „niewidzialne” zdjęcia