Medical knowledge | Optometry » A látás, fiziológiai optika, retina, cortex

A LÁTÁS fiziológiai optika, retina, cortex Debreceni Egyetem Orvos- és Egészségtudományi Centrum Orvostudományi Kar 2007 Érzékelés: információ --- környezet --- alkalmazkodás --- adaptáció inger: kémiai (belső – külső) fizikai (mechanikai és elektromágneses: fény, hő, ) Érzékszervek: ° közvetlen érzékelés (jelen állapot): tapintás, ízlelés, ° „előre-jelzés” (mi várható): látás, hallás, szaglás LÁTÁS: elektromágneses hullámok érzékelése modalitásai: fény fényérzékeny sejt ( sötét, világos, szürke, ) mozgás fényérzékeny sejtek rétege (mintázat változása, ) alak fókuszáló berendezés + fényérzékeny sejtréteg szín eltérő színérzékenységű receptorok ( + feldolgozás !!) polarizációs sík polarizációra érzékeny receptor-sejtek LÁTÁS >> szem >> optikai leképező rendszer (redukált szem) pupilla és a könny szerepe fényérzékeny sejtek rétege (retina - ideghártya)

érhártya látóideg, (chiazma) látópálya átkapcsolódások (corpus geniculatum laterale) primer látókéreg szekunder áreák (okuláris dominancia oszlopok) Az elektromágneses hullámok spektruma fiziológiai OPTIKA (ismétlés) KÉPALKOTÁS: alapfogalmak és definíciók: a fény, a fénytörés törvényei gyűjtő-lencse -- szóró-lencse optikai tengely optikai középpont fókuszpont (fókuszsík) fókusztávolság -- törőerő konjugált tárgy - kép pontok képalkotás - távolságtörvény egyszerű és összetett lencsék A SZEM 1 / feredő = Σ 1 / fi Deredő = Σ Di ÉLES KÉP 1/f = 1/t + 1/k távolságtörvény törőerő: DIOPTRIA D = 1/f = (n-1)*(1/R1 +1/R2) (n Az részek Azemberi emberiszem: szem:fontosabb fontosabb részek R1 R2 ) fő törőfelületek: cornea, szemlencse elülső- és hátsó felülete fő törőfelületek: cornea, szemlencse elülső- és hátsó felülete Az emberi szem fő törőfelületei cornea, szemlencse

elülső-felülete szemlencse hátsó felülete Cornea vs. Sclera Endotheliális dehidráció Na+ – K+ pump kontakt lencse, CO2, alvás A szem fő törő-felületei: cornea (δn és Rcornea ) szemlencse elülső felülete szemlencse hátulsó felülete Levegő n=1.001 Cornea R = 5 mm n = 1.376 redukált szem: elülső fókusz[távolság] = 20 mm {levegő} csarnokvíz n = 1.336 lencse n = 1.416 Üvegtest n = 1.336 hátsó fókusz[távolság] = 15 mm {üvegtest} cornea sugara = 5 mm törőerő =: 66 D [60 D] Az emberi szem képalkotása A retinán keletkező KÉP: valódi fordított állású kicsinyített (redukált szem): A látószög fogalma AnB< =anb< A KÖNNY Szerepe: Optikai: sima felület (leképezés) Immunológiai: védekezés Anyagcsere: cornea anyagcseréje SZABÁLYOZÁSA: VEGETATÍV A SZEM BELSŐ ANYAGCSERÉJE Alaktartás: sclera (cornea) + belnyomás (csarnokvíz) (glaucoma !! ) Diffúziós folyamatok és aktív transzport

(karboanhidráz és cAMP dep. transzport) Oxigén diffúzió - energiaellátás -- neonatális kor AKKOMODÁCIÓ közelpont: azon legközelebbi pont távolsága, amelyben lévő tárgy élesen látható maximális akkomodációnál * korfüggés Presbyopia távolpont: azon legközelebbi pont távolsága, amelyben lévő tárgy élesen látható akkomodáció nélkül AKKOMODÁCIÓ AKKOMODÁCIÓ akkomodációs képesség: akkomodásciós szélesség: Tp - Kp a törőerő változása akkomodáció közben: ≈ 10 D Az akkomodációs szélesség életkorfüggése Akkomodációs triász: konvergencia pupillakontrakció lencsegörbület Klasszikus lencsehibák Kromatikus aberráció Szférikus aberráció ASTIGMIA Astigmia korrekciója LEKÉPEZÉS A végtelenben levő pontok (tárgyak) leképezése (t > 5-6 m) Közel fekvő pontok (tárgyak) leképezése ÉLES KÉP = kép a retinán !!! TÖRŐKÉPESSÉG HIBÁI Emmetropia Myopia Hypermetropia

szemtengely normális relatíve hosszú relatíve rövid akk. képesség 10 D 10 D közelpont - 15 cm közelebb van 10 D v. kisebb presbyopia távolabb van távolpont végtelenben közelebb van nem értelm. akk. szélesség 15 cm – 4 kisebb nem értelm. + „normális” lencsehibák: szférikus- és kromatikus aberráció TÖRŐKÉPESSÉG HIBÁI Emmetropia Myopia Hypermetropia szemtengely normális relatíve hosszú relatíve rövid akk. képesség 10 D 10 D közelpont - 15 cm közelebb van 10 D v. kisebb presbyopia távolabb van távolpont végtelenben közelebb van nem értelm. akk. szélesség 15 cm – 4 kisebb nem értelm. TÖRŐKÉPESSÉG HIBÁI Emmetropia Myopia Hypermetropia szemtengely normális relatíve hosszú relatíve rövid akk. képesség 10 D 10 D közelpont - 15 cm közelebb van 10 D v. kisebb presbyopia távolabb van távolpont végtelenben közelebb van nem értelm. akk. szélesség 15 cm – 4

kisebb nem értelm. A PUPILLA Fényerőszabályozás @ @ kromatikus aberráció csökkentése szférikus aberráció csökkentése A PUPILLA Fényerőszabályozás kromatikus szférikus aberráció csökkentése Pupillareflex: Direkt hatás (ipsilaterális szem) indirekt hatás (contraterális szem) konvergencia hatás akkomodációs hatás Emócionális hatások (n. pup dil, n pup constr) Intra-craniális nyomás Szifilisz A pupilla szűkítése javítja a kép. élességét Akkomodáció összefoglalás Akkomodásciós szélesség (életkori változások) Akkomodációs triász: α fókuszálás (ciliáris izmok - lencsegürbület) ß pupilla - kontrakció (mélységélesség javítása) δ konvergencia (szemtengely) Pupilla szerepe: fényerő szabályozása kromatikus aberráció csökkentése szférikus aberráció csökkentése Pupilla-reflexek: direkt hatás (ipsilaterális szemről) indirekt hatás (kontralaterális szemről) konvergencia - hatás

akkomodációs hatás LÁTÁSÉLESSÉG (VÍZUS) A vízust meghatározó tényezők: a törőerőt befolyásoló tényezők az inger paramétereivel összefüggő tényezők retinális faktorok A VÍZUS II 1: TÖRŐERŐT befolyásoló tényezők: S a fénytörés "normális hibái": ( szférikus és kromatikus aberráció ( fényreflexió a retináról S refrekciós hibák: ( myopia ( hypermetropia ( astigmia S a pupilla nagysága S a fény spektrális összetétele S a fixálás random-szerű változása (nystagmus) 2: STIMULUS faktorok: S a részletek nagysága S kontrasztosság S megvilágítás S expozíciós idő 3: Retinális faktorok: S a receptorsűrűség inhomogenitása S a fényintenzitás (scotopiás vagy fotópiás mechanizmusok működnek) RETINA pigmentált réteg: (melanin) @ kivédi a fényszórást, visszaverődést a retináról @ A vitamin-raktár @ chorioidea felőli diffúzió: külső rétegek ellátása (fotoreceptorok külső

szegmentumai is !!) RETINA pigmentált réteg: (melanin) @ kivédi a fényszórást, visszaverődést a retináról @ A vitamin-raktár @ chorioidea felőli diffúzió: külső rétegek ellátása (fotoreceptorok külső szegmentumai is !!) IDEGHÁRTYA RECEPTOROK A csapok és a pálcikák különbözőek: ( érzékenységi különbség: ( abszolút érzékenység spektrális eltérés konvergencia eltérése A csapok és a pálcikák eloszlása eltérő A rodopszin ciklus Receptorok mködése: fényelnyelés disszociáció membránpotenciál változás ( szinaptikus áttevdés neurális jel) A receptor sejtek ingermentes állapotban részlegesen depolarizáltak Ingerület hatására hiperpolarizálódnak Sötét-világos adaptáció látásélesség reflexes és retinális faktorok Log I (megvilágítás) Adaptáció Sötét-világos adaptáció (reflexes és retinális faktorok) Csapok és pálcikák különbözek

Érzékenységi különbség abszolút érzékenység spektrális eltérés konvergencia eltérése Az adaptáció időbeli lefutása Sötét - világos adaptáció Gyors: pupilla (25 ms) (1 : 16 -- 1 : 25) pigmentkoncentráció (5-25 perc) A képfeldolgozás integratív lépései: 1: analóg jelfeldolgozás a küls szinaptikus rétegben (a fotoreceptor-bipoláris-horizontális sejt szinapszisokban) laterális gátlás, kontrasztosítás 2: analóg jelfeldolgozás a bels szinaptikus rétegben (bipoláris-amakrin-ganglion sejt szinapszinsokban) laterális ingerlés, szummáció 3: konvergencia (pálcikák 100 ö 1) A RETINA (emlékeztető) A fovea centralisban megvalósuló Receptor - bipoláris – ganglion kapcsolat A jelfeldolgozás integratív lépései 1: elektrotónusos potenciál feldolgozás a külső szinaptikus rétegben (fotoreceptor – bipoláris – horizontális sejt) laterális gátlás, kontraszt erősítés 2: elektrotónusos potenciál

feldolgozás a belső szinaptikus rétegben (bipolaris – amakrin – ganglion sejt) lateral erősítés, szummáció 3: konvergencia ( pálcikák: 100 – 1) A képfelismerés integratív lépései 1: elektrotónusos potenciál feldolgozás a külső szinaptikus rétegben (szinapszis: fotoreceptor – bipoláris – horizontális sejt) laterális gátlás, kontraszt erősítés 2: elektrotónusos potenciál feldolgozás a belső szinaptikus rétegben (szinapszis: bipolaris – amakrin – ganglion sejt) lateral erősítés, szummáció 3: konvergencia ( pálcikák: 100 – 1) Az „ON” típusú és az „OFF” típusú bipoláris sejtek ingerületátviteli mechanizmusa eltérő ionotrop GluR mGluR -> cGPM -> ioncsatorna nyílik A ganglionok fajtái Jelfeldolgozás a retinában retina kép (analóg hiper/de-polarizáció mintázat a fotoreceptorokban) Ð Î  1: elektrotónusos potenciál feldolgozás a külső szinaptikus rétegben kép a

bipoláris sejtekben (analóg hiper/de-polarizáció mintázat a bipoláris sejtekben) Ð Ï  kép a ganglionokban (akciós potenciál-mintázat a ganglionokban) 2: elektrotónusos potenciál feldolgozás a belső szinaptikus rétegben 3: konvergencia ( pálcikák: 100 – 1) RECEPCIÓS mező RECEPCIÓS mező II. A humán látópályák Képfeldolgozás: fény - receptorpotenciál tónusos válasz (+laterális kapcsolatok) AP mintázat a ganglionokban (kereszteződés) a látópályán a CGL-ba (átkapcsolódás) primer látókéreg szekunder áreák: okuláris dominancia oszl. (szín-, irány- forma) vetületek az oculomotoros magokba Primér látókéreg: funkció: térbeli organizáció detektálása S a tárgy formája S a részletek megvilágításbeli különbsége (kontraszt) S a tárgy és a környezet közötti kontraszt specifikus retina-pontok ¹ ¸ specifikus pontok a kéregben Okuláris dominancia oszlopok Korrespondáló retina

pontok képfúzió (optikai korlátok !!) Mélység – érzékelés A tárgy nagyságának becslése A vizuális kortex organizációja (3H proline befecskendezést követő képe a kontralaterális szem látóterének) Okuláris dominancia oszlopok A LÁTÓTÉR A LÁTÓTÉR A retina korrespondáló és diszpartát pontjai A szem mozgatásának vezérlése Fehér fény - SPEKTRUM - spektrális színek Színek - additív szinkeverés színek kvalitatív jellemzése: a : b : c Színlátás Trikromat: mindhárom alapszínt érzékeli monokromat: egyetlen csaprendszer, hullámhossz iránti érzéketlenség színtévesztés: egy vagy több csaptípus anomális működése színvakság: egy vagy több csaptípus hiánya protanopia : deute ranopia : tritanopia: vörösérzékeny csapok hiánya zöldérzékeny csapok hiánya kékérzékeny csapok hiánya színes látótér (reflexes eredet gyors szemmozgás) "Fiziológiás

nystagmus" optokinetikus nystagmus vestibuláris nystagmus S rotációs, posztrotációs nystagmus S kalorikus nystagmus Nystagmus Jelfeldolgozás a retinában retina kép (analóg hiper/de-polarizáció mintázat a fotoreceptorokban) Î  Ð kép a bipoláris sejtekben (analóg hiper/de-polarizáció mintázat a bipoláris sejtekben) Ï  Ð kép a ganglionokban (akciós potenciál-mintázat a ganglionokban) Elementary neuronal networks have similar organisation in the four main sensory pathwways Köszönöm a figyelmet