KAPITOLA X. – Zrak

Cíl:
Seznámit se s lidským smyslem zrakového vnímání, složením lidského oka a případnými onemocněními zraku.

Otázky:
1.Vyjmenujte jednotlivé části lidského oka a popište jejich funkci.
2.Co způsobuje barevné vidění?
3.Vysvětlete pojem akomodace oka.
4.Co způsobuje tzv. šedý zákal či zelený zákal?
5.Co způsobuje krátkozrakost či dalekozrakost?

Fyziologie

Zrakové vnímání je velmi složitý proces. Pro člověka je nejdůležitějším smyslem. Asi 80% všech informací z okolí získáváme jeho prostřednictvím jako elektromagnetické záření, které se v oku transformuje v nervové signály.
Přijímáním a zpracováním vizuálních informací se účastní v každém oku více než 100 milionů receptorových buněk (tyčinek, čípků) v sítnici a asi 1 600 000 nervových vláken spojujících sítnici s mozkem.

Orgánem zraku je oko (oční koule, oční bulbus), které je uloženo v dutině zvané očnice.

Oko je složeno ze šesti základních struktur:
1.Bělima (sclera) je vazivová blána, která tvoří vnější vrstvu oka a udržuje tvar oční koule. Je možno ji pozorovat jako bílý obal oka. V přední části přechází v průhlednou rohovku (cornea) podoby hodinového sklíčka. Povrch rohovky je chráněn vrstvou slz, kterou vylučují slzné žlázy.

2.Cévnatka (chorioidea) tvoří oční vrstvu oční koule. Je bohatě protkána cévami zásobujícími zevní vrstvy sítnice. Buňky cévnatky obsahují pigment, který zabraňuje rozptylu světla uvnitř oka. Vpředu přechází cévnatka v prstenec složený z hladkých svalů a vazivových vláken – řasnaté těleso, jehož funkcí je měnit zakřivení čočky.

3.Duhovka (iris) je kruhový terčík z hladkého svalstva, uprostřed s kruhovým otvorem – zornice (pupila). Odstupuje od řasnatého tělesa – tedy od výběžku cévnatky. Svaly duhovky se stahují v jasném světle, čímž se zmenšuje zornice. V epitelu na povrchu duhovky jsou uloženy buňky obsahující pigment, který dává oku jeho barvu. Modré oči mají pigmentu nejméně a černé nejvíce. U novorozenců se objevuje více pigmentu až po několika měsících, proto mívají novorozenci modré oči.

4.Čočka (lens) je zavěšena na vazivových vláknech vycházejících z řasnatého tělesa. Tvoří ji rosolovitá, dokonale průhledná hmota, na jejímž povrchu je jemné vazivové pouzdro. Uvolněním tahu závěsných vláken řasnatého tělesa se čočka vyklenuje.

5.Většina vnitřního prostoru oční koule je vyplněna sklivcem, rosolovitou průhlednou hmotou. Světelné paprsky přicházející do oka procházejí nejprve rohovkou do přední oční komory vyplněné komorovou vodou a dále čočkou a sklivcem. Tyto struktury tvoří světlolomný systém oka (optický aparát oka). Pomocí rohovky a čočky jsou přitom světelné paprsky soustřeďovány na sítnici. Obraz, který se na sítnici promítá je zmenšený a obrácený obraz pozorovaného předmětu.

6.Sítnice (retina) je vlastním světločivným systémem oka a nejvnitřnější vrstvou oční koule. Pokrývá zadní dvě třetiny její vnitřní plochy s výjimkou místa, kde vychází z oční koule zrakový nerv (II. hlavový). Toto místo se nazývá slepá skvrna.
V sítnici jsou uloženy vlastní receptorové buňky pro vnímání světla. Podle mikroskopického vzhledu se receptorové buňky nazývají tyčinky nebo čípky.
Tyčinky jsou schopny zaznamenat velmi malé množství světla. Působí jako fotoreceptory za šera a noci. Nejsou schopny zjišťovat barvu světla, zaznamenávají pouze odstíny šedi.
Čípky slouží k barevnému vidění detailů při jasném osvětlení (fotopické vidění). Nejvíce čípků je soustředěno v centru sítnice zvaném žlutá skvrna.
V každé sítnici u člověka je asi 120 milionů tyčinek a 3 miliony čípků. Sítnice neobsahuje pouze receptorové buňky, ale i dvě vrstvy neuronů, kterými světelné paprsky projdou dříve než dopadnou na receptorové buňky. V sítnici se proto může uskutečňovat nejen předávání, ale již primární nervové zpracování zrakových informací dříve, než vstoupí do zrakových center v mozku.

Tyčinky obsahují rudě zbarvený pigment tzv. rhodopsin, který je citlivý na světlo. Když rhodopsin absorbuje světlo, ztrácí barvu, zbledne a rozpadá se chemicky na dvě jednotky. Na opsin – bezbarvý protein, a na retinal – derivát vitamínu A. tato chemická změna je počátkem procesů, které vedou nakonec ke vzniku akčních potenciálů ve zrakovém nervu. Z opsinu a retinalu se později opět syntetizuje rhodopsin. Pro zajištění dostatečného množství rhodopsinu je nutno, aby nechyběl v potravě vitamín A. Jeho nedostatek způsobuje zhoršení vidění za šera (šeroslepost).
Koncentrace rhodopisnu se v tyčinkách zvyšuje ve tmě. Oko proto reaguje ve tmě po 15 až 30 minutách mnohem citlivěji než při denním světle. Tento jev je nazýván adaptace na tmu.

Čípky v sítnici jsou trojího druhu. Každý druh je citlivý na jeden druh světla s maximální citlivostí na jednu ze tří základních barev: modrou, zelenou a červenou. Při různě intenzivním dráždění těchto druhů čípků vznikají vjemy různých barevných odstínů. Současným a stejně intenzivním drážděním všech tří druhů čípků vzniká vjem bílého světla.

Mezi přídatné orgány oka patří:
Okohybné příčně pruhované svaly – zprostředkovávají pohyb a postavení očních bulbů,
pohybují očními bulby prostřednictvím nervových signálů z mozku tak, že obě oči mohou sledovat stejný směr
na základě reflexního mechanizmu může docházet k tomu, že se obě oči pevně fixují na sledovaný předmět bez vědomého úsilí
odchylky v pohybu jednoho z očních bulbů v důsledku rozdílu v délce jednoho z okohybných svalů jsou příčinou šilhání

Oční víčka – uzavírají očnice, a tím chrání oči
pravidelné mrkání očních víček způsobuje zvlhčování očí slzami, čímž se zabraňuje jejich vysoušení

Slzné žlázy – jsou uloženy při okraji očnice a vytvářejí slzy, které z vnitřního koutku oka
odtékají do slzného váčku a do nosní dutiny

Spojivka – je to tenká blanka, která vystýlá vnitřní plochu víček a odtud přechází na
přední část bělimy
– končí na okraji rohovky

Akomodace oka
V případě, že sledujeme blízké předměty, čočka se ztlušťuje, dochází k jejímu většímu zakřivení, čímž se zajišťuje větší lom světelných paprsků. Takovéto změně ve tvaru čočky se říká akomodace. K tomuto jevu dochází tehdy, sledujeme-li předměty bližší než 5 m.
Akomodace je zprostředkována stahem svalstva v řasném tělese. Práce nablízko vyžaduje stálou kontrakci svalů v řasnatém tělese, a proto je taková činnost pro oči namáhavá. Hledění do dálky činnost hladkého svalstva v řasnatém tělese nevyžaduje.

S přibýváním věku průhledné – transparentní – buňky čočky stárnou a odumírají, v důsledku čehož čočka hůře mění tvar a akomodace se stává obtížnější. To je jeden z důvodů proč se kolem padesátého roku života ztrácí schopnost vidět ostře blízké předměty a je nutno nosit brýle.

Oční onemocnění
Očních onemocnění je celá řada. Mezi nejčastější z nich patří zánět spojivek (konjunktivitida), jehož příčinou může být hned několik důvodů. Bývá způsoben infekcí, vlivem ultrafialového záření, drážděním cizím tělesem, dlouhou namáhavou prací zraku při špatném osvětlení či vlivem znečištěného ovzduší. Rovněž může být i projevem alergické reakce, nejčastěji senné rýmy. Zánět se projevuje zarudnutím spojivek, pálením, řezáním i hlenovou až hnisavou sekrecí.

Dalším onemocněním je onemocnění čočky, kdy dochází ke snížení její průhlednosti. Toto onemocnění se nazývá šedý zákal (katarakta). Takovou čočku lze mikrochirurgicky odstranit, kdy je zároveň při operaci implantována do oka umělá nitrooční čočka.
Zelený zákal (glaukom) je onemocnění oka způsobené zvýšeným nitroočním tlakem. Jestliže tento stav není léčen, může vést až ke slepotě.

Jestliže se obrazy vzdálených předmětů nepromítají na sítnici, ale před ni, zatímco obrazy bližších předmětů dopadají přesně na sítnici, mluvíme o tzv. krátkozrakosti. V tomto případě oko vidí dobře blízké předměty, není však schopno vidět jasně předměty vzdálené.
Jestliže se obrazy vzdálených předmětů soustřeďují na sítnici, ale blízkých až za ni, jde o vadu zvanou dalekozrakost. Vidění na blízko je zhoršeno.
Korekce s provádí pomocí čoček. Speciálními čočkami se také upravuje vada v zakřivení rohovky (astigmatismus).

Praktická cvičení
Prostorové vidění
Teorie
Vidění oběma očima (binokulární vidění) nám umožňuje rozlišovat trojrozměrné tvary (prostorové vidění) a určovat vzdálenosti pozorovaných předmětů (hloubkové vidění) Až do jisté vzdálenosti, kdy ještě stačí sítnice rozlišovat paprsky na ni dopadající, vidíme předměty plasticky.

Hloubkové vidění má tyto základní podmínky:
a)mírnou rozdílnost i v průmětu obrazů na sítnice každého oka
b)konvergenci (odhad úsilí)
c)akomodaci (odhad úsilí)

Podmínky a) a b) platí pro vidění binokulární, c) rovněž pro vidění jedním okem (monokulární).

Dále užíváme psychologických pomůcek, tj. zkušeností (stíny, známá velikost obvyklých předmětů apod.)

Je-li rozdílnost polohy obrazů na sítnici malá, vnímáme reliéf i hloubku: je-li velká, vidíme dvojitě, není-li žádná, nevnímáme hloubku. Stupeň a způsob rozdílnosti dovoluje odhadnout míru hloubky. S tím souvisí jev, že schopnost vidět prostorově klesá se vzdáleností předmětu. Hloubkové vidění vyzkoušíme na hloubkoměru. Ve stereoskopu pozorujeme dva plošné obrázky, každým okem jeden a vnímáme je jako jediný plastický obraz.

Pomůcky potřebné k provedení úkolu:
Hloubkoměr, světelný zdroj s rozptýleným světlem, stereoskopy, záznamní lístek

Provedení úkolu:
A.V hloubkoměru jsou 3 tenké tyčinky: dvě jsou nepohyblivé, třetí je možno pohybovat vpřed a vzad. Pozadí hloubkoměru je osvětleno rozptýleným světlem. Díváme se oběma očima a snažíme se posunováním dostat tyčinku, která byla vyvedena ze základní polohy podstatně vpřed nebo vzad, do stejné roviny se dvěma tyčinkami pevně zavěšenými. V milimetrech změříme odchylku od správné polohy: pokus opakujeme 2x.

B.Ve stereoskopu pozorujeme dva plošné obrázky, které se od sebe liší podobně jako na sítnicích při skutečném vidění. Pozorujeme dvěma poločočkami přístroje, každým okem jeden obrázek: obrázky si však promítáme jako do jediné roviny, v níž se obrázky překrývají a splývají v jeden hloubkový a plastický vjem.

Protokol:
1.Výpočet průměrných hodnot odchylek od správné hodnoty při vidění oběma očima i jedním okem.
2.Nákres základních obrázků a mechanizmu splynutí optického vjemu.

II. Vyšetření barvocitu
Poruchy barvocitu jsou jednak vrozené, jednak jsou průvodními jevy některých očních chorob a toxických stavů. Vrozené poruchy barvocitu jsou častější u mužů (anomální trichromasií trpí 7 – 8 mužů ze 100) než u žen (ty jsou však z genetického hlediska přenašečkami).

Pomůcky potřebné k provedení úkolu:
Pseudoisochromatické tabulky

Provedení úkolu:
Barvocit lze vyšetřovat několika metodami. Nejčastěji se používá Stillingových pseudoisochromatických tabulek. Obrazce těchto tabulek jsou složeny z velkého počtu různě zbarvených skvrnek, jejichž barevné tóny a sytosti jsou voleny tak, že oko s normálním barvocitem rozezná v tabulce seskupení skvrn do tvaru číslic nebo písmen.
Tabulky vyšetřovaný sleduje ze vzdálenosti 1 m, při dobrém osvětlení, nejlépe difúzním denním světlem. Posouzení druhu stupně poruchy barvocitu provedeme podle návodu přiloženého k jednotlivým tabulkám.
Některé tabulky jsou určeny k odhalení případné simulace poruchy barvocitu – rozliší je i osoba s výraznou poruchou na podkladě značných rozdílů ve specifických světlostech zvolených barev. Naopak disimilaci prokážeme pomocí tabulek s nepravidelně rozesetými barevnými kroužky – vyšetřovaný dostane úkol hledat a ukázat všechny plošky stejně zbarvené.

III. Binokulární vidění
Střední části zorných polí při binokulárním vidění se překrývají. Při fixaci pohledu na bod v prostoru se jeho obraz vytváří ve žlutých skvrnách obou sítnic, tedy na identických místech. Zásluhou integrační schopnosti centrální části zrakového systému dochází k fúzi obou identických obrazů a my vnímáme jen jediný bod. Po vychýlení oční osy jemným tlakem na bulbus se obraz bodu rozdvojí ( proveďte!), neboť bod se zobrazí v každém oku na jiném – disparátním místě. Na identických místech sítnic se zobrazují i ty body prostoru, které leží na tzv. horopteru, tj. na kružnici, která prochází pozorovaným bodem a uzlovými body obou očí.
Mírný stupeň disparace je rozhodující pro vznik prostorového vnímání – body ležící mimo horopter jsou vnímány jako bližší nebo vzdálenější. K odhadu hloubky prostoru a tvaru předmětů přispívá také velikost zorných úhlů (princip perspektivy), sytost barev různě vzdálených předmětů, vlastní a vržené stíny při víceméně jednostranném osvětlení i vynaložené úsilí akomodace u blízkých předmětů. To vše i při nazírání jedním okem.

Pomůcky potřebné k provedení úkolu:
Stereoskop

Pozorování
Postavte ukazováčky (nebo dvětužky) svisle před oči, jednu blíže, druhou dál. Při fixaci pohledu na jednu z tužek vidíme druhou dvojitě a naopak (důkaz dvojitého vidění předmětů zobrazených na disparátních místech sítnic).
Sledujeme stereoskopem dvojici fotografií téhož předmětu nebo scenérie (po vhodné úpravě vzdálenosti čoček stereoskopu). Fotografie byly pořízeny dvojitou stereokamerou, jejíž objektivy jsou situovány v určité příčné vzdálenosti tak, aby na předmět „nazíraly“ ze dvou různých úhlů. Spojením obou obrazů pomocí stereoskopu imitujeme situaci při přímém nazírání oběma očima a tak vzniká jediný prostorový objem.