Na pierwszy rzut oka: budowa narządu wzroku

Narząd wzroku: budowa i funkcje

Zapraszamy do odkrycia z nami tego fascynującego narządu organizmu człowieka. Model oka można obracać wokół własnej osi korzystając z suwaka pod modelem. Klikając na białe punkty umieszczone na modelu lub wybierając jedno pojęcie z listy mogą Państwo dowiedzieć się więcej o budowie i funkcjonowaniu ludzkiego oka.

Tylko dzięki ścisłej współpracy z mózgiem proces widzenia przebiega z „prędkością światła”: aby prosto to ująć: bodźce świetlne przetwarzane są w bodźce nerwowe – nasz mózg tworzy z tego obrazy. Oczy stale dostarczają mózgowi informacji o naszym otoczeniu. Ponad 80 procent wszystkich odbieranych bodźców dociera do człowieka poprzez narząd wzroku.

Droga od światła do obrazu

Z zasady oko działa tak jak kamera: skomplikowany układ optyczny umożliwia powstawanie na siatkówce ostrego obrazu. Promień światła dociera najpierw do rogówki, która to wstępnie wyostrza obraz. Tęczówka reguluje – podobnie jak przesłona w aparacie fotograficznym – wpadanie światła, im bardziej się zwęża, tym mniej światła przedostaje się przez źrenicę. Soczewka oka potrafi dzięki akomodacji wyostrzyć obraz przedmiotów położonych w różnych odległościach. Skupia promienie świetlne tak, że na siatkówce powstaje ognisko. W tym miejscu „pręciki” i „czopki” przekształcają optyczne bodźce świetlne w impulsy elektryczne, które przenoszone są przez nerw wzrokowy do mózgu. Tutaj powstaje obraz, który my widzimy. Droga od światła do obrazu ma fascynujący przebieg.

• Więcej informacji na temat drogi od światła do obrazu

Budowa oka u człowieka

Budowa anatomiczna oka pokazuje, w jaki sposób ten skomplikowany narząd tworzy układ optyczny z komórek nerwowych, tkanki łącznej, naczyń krwionośnych i włókien mięśniowych oraz załamuje światło odbijane od przedmiotów. Rogówka, ciecz wodnista, soczewka i ciało szkliste działają  – w wielkim uproszczeniu - jak soczewka skupiająca. Abyśmy mogli ostro widzieć, zachodzą niezwykle złożone procesy, które do dnia dzisiejszego nie zostały jeszcze w pełni rozpoznane.

Gałka oczna (łac. bulbus oculi) ma kształt zbliżony do kuli, jej długość wynosi około 24 mm, waży około 7,5 g i umieszczona jest w oczodole, który ją ochrania. Wypełniona jest gęstą, galaretowatą substancją, składającą się w około 98 procentach z wody. Ponieważ substancja ta jest przezroczysta, nazywana jest również ciałem szklistym (łac. corpus vitreum). Pozostałe dwa procent ciała szklistego stanowią kwas hialuronowy i włókna kolagenowe. Odpowiedzialne są one za galaretowatą konsystencję ciała szklistego. Ciało szkliste wypełnia większą część oka, ale jest także częścią optycznego układu, która zapewnia, iż promienie świetlne bez przeszkód mogą przedostawać się z soczewki oka (łac. lens crystallina, gr. phakos) aż na siatkówkę (retina, z łac. rete).

Wnętrze gałki ocznej otoczone jest kilkoma błonami. Patrząc od zewnątrz do wewnątrz są to twardówka (sklera z gr. skleros), naczyniówka (chorioidea) oraz siatkówka. Twardówka ma biały kolor i dlatego nazywana jest również „białkiem oka”. Medyczny termin fachowy „sklera” pochodzi z języka greckiego – „skleros“ oznacza „twardy”. Oba pojęcia są adekwatne: twardówka jest białą otoczką, która tak jak ściana zewnętrzna spełnia funkcję ochronną. Dzięki ciśnieniu wewnątrzgałkowemu sprawia wrażenie twardej i stabilnej. Otacza oko od położonego w części tylnej nerwu wzrokowego (łac. nervus opticus) aż po znajdującą się z przodu rogówkę (łac. cornea), przez którą wpada światło. Swoją stabilność twardówka zawdzięcza włóknistemu kolagenowi. Nie wszędzie jest jednakowej grubości. W przedniej części oka twardówka jest cieńsza niż w części tylnej. Poza tym posiada dwa „otwory”, jeden w przedniej, a drugi w tylnej części gałki ocznej. Tam nerw wzrokowy, wyglądający jak gruby, związany z włókien nerwowych „kabel zasilania” „opuszcza” oko i przenosi informacje do mózgu.

Sześć zewnętrznych mięśni ocznych ma swoje przyczepy na twardówce. Mięśnie te umożliwiają ruch oczu w górę i dół lub w prawo i lewo oraz obracanie nimi. Te mięśnie oczne są posłuszne naszej woli. Ale w oku znajdują się również mięśnie, które całkiem bez naszego udziału reagują automatycznie i nie dają się nam podporządkować. Należą do nich mięśnie rzęskowe (łac. musculus ciliaris): pozwalają na zmianę kształtu naszej elastycznej soczewki i dzięki temu umożliwiają naszym oczom wyraźne widzenie na różne odległości. Mówimy wówczas o procesie akomodacji. Pojęcie wywodzi się z łaciny: accommodare oznacza dostosować.

Biała twardówka posiada w przedniej części „okno”: rogówkę. Umożliwia nam ona patrzenie na świat zewnętrzny tak jak przez czystą szybę okienną, z przodu jest wypukła jak tarcza. Jako przezroczysta część zewnętrznej osłony rogówka jest więc przednią, zewnętrzną częścią naszego oka.  Rogówka jest obficie unerwiona, ale nie ma naczyń krwionośnych. Również soczewka i ciało szkliste nie zwierają naczyń krwionośnych. Gdyby były unaczynione, nie widzielibyśmy nawet koloru czerwonego: niczego nie moglibyśmy rozpoznać. Patrząc przez mikroskop można stwierdzić, że rogówka składa się z sześciu warstw: nabłonka, warstwy Bowmana, istoty właściwej rogówki (zrębu), warstwy Dua, błony Descemeta oraz śródbłonka. Każda z tych warstw ma do spełnienia szczególne zadanie.

Łzy stale zwilżają rogówkę. Rogówka skupia wpadające promienie świetlne, czyli załamuje je do środka. Ma ona istotne znaczenie dla ostrego widzenia, dzięki sile skupiania +43 dioptrii (dpt) przejmuje największą część tak ważnego dla widzenia załamania światła.

Bezpośrednio za rogówką umiejscowiona jest komora przednia oka (łac. camera anterior bulbi). Gałka oczna posiada również komorę tylną (łac. camera posterior bulbi), która jest znacznie mniejsza od przedniej. Znajduje się ona między ciałem szklistym a tęczówką i otacza soczewkę oka. Obie komory wypełnione są bezbarwnym płynem: cieczą wodnistą (łac. humor aquaeus). Nie jest to jednak „woda” – jak mogłaby na to wskazywać nazwa – lecz roztworem odżywczym dla oka. Ciesz wodnista jest płynem, nie należy go jednak mylić z płynem łzowym. Łzy wytwarzane są przez gruczoł łzowy i występują tylko na powierzchni oka, podczas gdy ciecz wodnista produkowana jest w ciele rzęskowym i znajduje się we wnętrzu oka.

Patrząc w oczy osobie znajdującej sie naprzeciwko nas widzimy tylko niewielką część tego fascynującego narządu. Na tle białej gałki ocznej wyróżnia się źrenica (łac. pupilla), która jest otoczona kolorowym pierścieniem, tęczówką. Jej zawdzięczamy kolor naszych oczu – a dokładniej mówiąc barwnikom jak melaninie, które magazynowane są w źrenicy. Ciemne oczy zawierają więcej barwników niż jasne. Tęczówka leży bezpośrednio przed soczewką oka i zbudowana jest z luźnej tkanki łącznej. Tutaj znajdują się liczne naczynia krwionośne, które zaopatrują i odżywiają tkankę. Tęczówka reguluje wpadanie światła, zablokowuje światło, które w innym razie po boku źrenicy mogłoby dostać się do oka.

Źrenica jest czarnym, okrągłym otworem w tęczówce, przez który promienie świetlne mogą wpadać do wnętrza oka. W zależności od tego, jak dużo światła pada na oko, źrenica zmniejsza się lub zwiększa. Na wielkość źrenicy mają wpływ dwa wewnętrzne mięśnie oczne. Przy silnym natężeniu światła mięsień zwieracza źrenicy (łac. musculus sphincter pupillae) kurczy się i źrenica się zwęża. Gdy jest ciemno i pada mało światła mięsień rozwieracza źrenicy (łac. musculus dilatator pupillae) odpowiedzialny jest za rozszerzanie się źrenicy. Podobnie jak mięśnie rzęskowe oba mięśnie są niezależne od naszej woli, nie możemy nimi świadomie sterować. Pracują automatycznie. Nasza źrenica reaguje ponadto również na emocje takie jak zdenerwowanie lub strach, smutek lub uczucie szczęścia. Po wyglądzie źrenicy można więc rozpoznać nasze reakcje.

Soczewka oka (łac. lens crystallina) jest przezroczysta, elastyczna i może zmieniać kształt. Nie zawiera naczyń krwionośnych ani nerwów i zaopatrywana jest w składniki odżywcze tylko przez ciecz wodnistą. Może zmieniać swój dwuwypukły kształt. To oznacza, że: soczewka oka nie jest sztywnym tworem, może dostosowywać swoją siłę łamiącą do skupiania promieni świetlnych. Nastawia się przy tym automatycznie na różne odległości. Nazywamy to akomodacją. By móc zmienić krzywiznę, soczewka oka korzysta z siły mięśni rzęskowych. Grubość soczewki jest uzależniona od danego stanu akomodacji, średnica wynosi około dziesięciu milimetrów.

Soczewka oka zawieszona jest na włóknach obwódkowych (łac. fibrae zonulares) mięśni rzęskowych, przypominających wyglądające jak szprychy gumowe wiązadełka. W wyniku napięcia mięśni ulega spłaszczeniu, gdy chcemy by obraz widziany w dal był ostry. Kiedy mięśnie rzęskowe rozluźniają się, zmniejsza się naprężenie włókien obwódkowych, soczewka staje się bardziej kulista dzięki swojej elastyczności i obiekty znajdujące się w bliży – jak na przykład drukowane litery w gazecie – można dobrze rozpoznać. W ciągu życia soczewka oka traci swoją elastyczność. Staje się twardsza. Jest to przyczyną starczowzroczności (presbiopii), którą jednak można łatwo skorygować przy pomocy okularów do czytania lub okularów progresywnych.

Naczyniówka wyściela tylną część oka i – jak sama nazwa już mówi – tworzy ją sieć naczyń krwionośnych. Położona jest pośrodku między twardówką a siatkówką i w przeciwieństwie do soczewki oka, rogówki i ciała szklistego jest bardzo dobrze ukrwiona. W naczyniówce znajdują się silnie rozgałęzione żyły dużej i średniej wielkości jak również tętnice. Jej najważniejszym zadaniem jest zaopatrywanie siatkówki za pomocą naczyń krwionośnych w substancje odżywcze i tlen. Poza tym odprowadza ciepło z siatkówki, dzięki czemu działa jak klimatyzacja dla oka. W przedniej części oka naczyniówka przechodzi w ciało rzęskowe.

Siatkówka – „cud widzenia” ma tutaj swój początek

Siatkówka odbiera fale świetlne, czyli fizyczne bodźce świetlne, które przetwarza w bodźce nerwowe. Następnie prowadzone są one są przez gruby nerw wzrokowy do mózgu w celu dalszego przetwarzania. Tutaj powstaje obraz, który my widzimy. Jednak jeszcze nie wszystkie szczegóły tego fascynującego procesu zostały naukowo zbadane.

Siatkówka zbudowana jest z dziesięciu warstw. W jednej warstwie osadzone są światłoczułe komórki – pręciki (łac. radi) i czopki (łac. coni). Pręciki reagują już przy względnie słabym świetle. Jest ich około 120 milionów i pod względem ilości stanowią wyraźną większość wśród komórek wzrokowych, są one jednak „ślepe na kolory”. Dopiero około sześciu milionów wrażliwych na barwy czopków sprawia, że świat staje się kolorowy – jednak nie jest to ich jedynym zadaniem: czopki są również ważne dla ostrego widzenia!

Te komórki wzrokowe swoją nazwę zawdzięczają ich kształtom: czopki są krótsze od pręcików i przypominają, gdy się je ogląda przez mikroskop elektronowy, świerkowe szyszki. Pracę związaną z odróżnianiem barw podzieliły między sobą: są tam specjaliści od czerwieni, zieleni i koloru niebieskiego. Gdy jeden lub kilka rodzajów czopków są uszkodzone, cierpi się na ślepotę barw.

W jednym szczególnym obszarze siatkówki – w tak zwanym dołku środkowym (łac. fovea centralis) – czopki położone są bardzo gęsto obok siebie. Dołek środkowy znajduje się dość dokładnie w środku siatkówki na „tylnej stronie” oka, a więc dokładnie tam, gdzie układ optyczny oka skupia wpadające prosto i równolegle promienie świetlne. Nie ma tutaj pręcików. Ponieważ czopki nie tylko wnoszą kolory w nasze spostrzeganie świata, ale są również odpowiedzialne za „ostre widzenie”, dołek środkowy jest więc w oku miejscem najbardziej ostrego widzenia! Ten obszar siatkówki, który leży w dołku środkowym, jest natychmiast rozpoznawalny dzięki swojemu kolorowi: jest on żółty! W ten sposób obszar ten zyskał swoją nazwę plamki żółtej (łac. macula lutea).

Ciekawostka: Istnieje również ślepa plamka. Położona ona jest dokładnie tam, gdzie nerw wzrokowy opuszcza oko w kierunku mózgu. Obszar ten nie posiada czopków ani pręcików. Istnienie ślepej plamki jest dla nas niezauważalne, ponieważ mózg „wypełnia” lukę powstałą wskutek brakującej informacji i „wymyśla” sobie pozostałą część obrazu. Co jeszcze robi nasz mózg z przychodzącym „obrazem”, przeczytajcie Państwo w części zatytułowanej: Droga od światła do obrazu.

Dobrze zabezpieczone w oczodole

Nasze oko jest wrażliwym narządem. Jako „przyczółek” mózgu położone jest w oczodole (łac. orbita), przed uderzeniami i innymi urazami chroni je siedem kości. Kość czołowa (łac. os frontale) tworzy wraz z kością jarzmową (łac. os zygomaticum), szczęką górną (łac. maxilla), kością sitową i klinową (łac. os ethmoidale i os sphenoidale) oraz kością łzową (łac. os lacrimale) i wyrostkiem kości podniebiennej (łac. os palatinum) bezpieczną jamę, która przez kanały i otwory połączona jest z wnętrzem czaszki.

Również powieki (łac. palpebrae) mają za zadanie ochronę oka. Zasłaniają oko jak kotara, kiedy śpimy. Mrugnięcie w razie niebezpieczeństwa jest odruchem bezwarunkowym. Na przykład kiedy ciało obce chciałoby dostać się do oka.

Rzęsom (łac. ciliae) przypadło zadanie wyłapywania kurzu. Trzymają na dystans wszelki brud. Również brwi należą do pomysłowego układu utrzymującego oko w czystości. Zapobiegają przedostawaniu się potu z czoła bezpośrednio do oka.

Łzy to coś w rodzaju środka czyszczącego. Produkowane są głównie w gruczołach łzowych, znajdujących się powyżej gałki ocznej w oczodole. Gruczoły są mniej więcej takiego rozmiaru co mały migdał i poprzez przewodziki zaopatrują oko w płyn łzowy. Drobne elementy gruczołowe w powiece wspomagają duże gruczoły łzowe. Łzy rozprowadzane są równomiernie na rogówce, tworzą one tzw. film łzowy, który chroni nasze oczy przed wysuszeniem, ale też zwalcza mechaniczne lub chemiczne podrażnienia. Gdy wpadnie nam coś do oka lub dostanie się do niego substancja o nazwie kwas 1-sulfopropenylowy, powstająca w czasie krojenia cebuli i łatwo ulatniająca się, szybko zaczynają płynąć łzy. Ciała obce lub drażniące substancje są wtedy wypłukiwane z oka i niebezpieczeństwo zostało zażegnane!