Biofyzika vnímania svetelných

podnetov

Videnie - príjem a spracovanie informácií o vonkajšom

svete v zrakovom centre, ktoré sú výsledkom dopadu
fotónov viditeľného svetla na receptory v oku

Zrakový analyzátor

–

oko

–

optické dráhy

–

zrakové centrum

Skladba oka a optické vlastnosti

Ľudské oko - guľovitý orgán (

 asi 24 mm)

• obsahuje optické a nervové elementy

Vrstvy oka:
1. Bielko (4/5 povrchu očnej gule)

Rohovka (za-predná očná komora)

2. Cievovka

Vráskovec
Šošovka
Dúhovka - zrenica
Sklovec

3. Sietnica

optické prostredia
oka

rohovka
komorová voda
šošovka
sklovec

Gullstrandov model oka

Indexy lomu

Rohovka
Komorová voda
Šošovka
Sklovec

1,376
1,336
1,413
1,336

Optické mohutnosti

Rohovka
Šošovka vnútri oka
Oko ako celok

42,70 D
21,70 D
60,50 D

Polomery krivosti

Rohovka
Predná plocha šošovky
Zadná plocha šošovky

7,80 mm

10,00 mm

-6,00 mm

Polohy ohnísk
(merané od vrcholu

rohovky)

Ohnisko predmetové
Ohnisko obrazové
Poloha sietnice

-14,99 mm

23,90 mm
23,90 mm

redukované oko podľa Dondersa

– celý optický systém oka nahradený jedinou

guľovou lomnou plochou (r = 6 mm)

– vonkajšie prostredie n = 1
– vnútorné prostredie n = 1,336
– jeden uzlový bod, leží 17 mm pred sietnicou
– optická mohutnosť 59 D

• význam len pre schematické zobrazovanie

Vznik obrazu na sietnici

• zmenšené a prevrátené obrazy vonkajšieho sveta

• veľkosť predmetu y
• veľkosť obrazu y´
• vzdialenosť predmetu od uzlového bodu a
• vzdialenosť obrazu b

b

a

y

y





Akomodácia oka

• schopnosť očnej šošovky meniť

svoju optickú mohutnosť v závislosti
na vzdialenosti pozorovaného
objektu

základné fixačné body:
• Bod ďaleký (punctum remotum) -

ostro videný bez akomodácie
(v nekonečne)

• Bod blízky (punctum proximum) -

videný ostro s maximálnou
akomodáciou (do 25 cm)

• akomodačná šírka oka - rozdiel

prevrátených hodnôt vzdialeností
oboch týchto bodov od oka

Poruchy optického systému oka

• emetropické oko - zobrazuje

viac menej bodovo a jeho
obrazové ohnisko leží na sietnici

• ametropické oko - obrazové

ohnisko neleží na sietnici, alebo
nezobrazuje optický systém oka
bodovo

Ametropie (refrakčné chyby oka):

– sférické
– asférické

Ametropie sférické

• bodové zobrazenie zachované, obrazové ohnisko ale

leží

– pred sietnicou – krátkozrakosť (myopia)
– za sietnicou – ďalekozrakosť (hypermetropia)

hypermetropia

myopia

Myopia - krátkozrakosť

• Bod blízky – bližšie k oku
• Bod ďaleký – konečná vzdialenosť pred okom
• Korekcia - roptylky

Hypermeropia - ďalekozrakosť

• Bod blízky – vzdialený od oka
• Bod ďaleký – v konečnej vzdialenosti za okom
• Korekcia - spojky

Ametropie asférické

• Astigmatizmus - lámavé plochy optického systému oka

nemajú súmerný sférický tvar (elipsoid)

• meridiány - rezy okom, v ktorých je optická mohutnosť

najväčšia a najmenšia (navzájom kolmé)

• Fokály - úsečkové ohniská zodpovedajúce obom

meridiánom

Podľa vzájomnej polohy fokál:
• Astigmatizmus jednoduchý (simplex) - jedna z fokál leží na

sietnici a druhá buď pred ňou (astigmatizmus jednoduchý
myopický), alebo za ňou (astigmatizmus jednoduchý
hyperopický)

• Astigmatizmus zložený (compositus) - oba fokály ležia buď

pred sietnicou (astigmtizmus zložený myopický), alebo za
sietnicou (astigmatizmus zložený hyperopický)

• Astigmatizmus zmiešaný (mixtus) - jedna z fokál leží pred

sietnicou a druhá za sietnicou

Pohľad
• Zdravým
(emetropickým okom)

• Astigmatickým okom

Test na astigmatizmus

Vyšetrovanie ametropií

• Skiaskopia - podstata - vyvolanie

tzv. červeného reflexu a jeho
zmeny pri pohybe svetelného
zdroja

• Placidov keratoskop -

orientačné zistenie rohovkového
astigmatizmu

• Javalov oftalmometer

(keratometer) - kvantitatívne
hodnotenie

Sietnica – biologický detektor svetla

Sietnica - svetlocitlivá vrstva oka so

schopnosťou automaticky sa

prispôsobovať intenzite

dopadajúceho svetla

• histologicky - 10 vrstiev
• prepojene 3 neurónov:

– axóny tyčiniek a čapíkov
– axóny bipolárnych buniek
– axóny gangliových buniek

• opúšťajú sietnicu v slepej

škvrne a spájajú sa do nervus

opticus - konvergencia v

neurónových prepojeniach

Fotoreceptory sietnice

čapíky

• 7 miliónov

• umožňujú videnie za denného svetla, rozlíšenie detailov

a videnie farieb

• adaptácia oka na svetlo – fotopické videnie

• maximálna citlivosť pre žltozelené svetlo s vlnovou

dĺžkou 555 nm

• najvyššia koncentrácia - žltá škvrna

tyčinky

• 120 miliónov

• videnie za šera, adaptácia na tmu - skotopické videnie

• najcitlivejšie na zelenomodré svetlo s vlnovou dĺžkou

507 nm

• maximálna hustota - v kruhu asi 20˚ od žltej škvrny

• adaptácia sietnice – na svetlo po 5 min, na tmu po 20 min

Mechanizmus fotorecepcie

• podráždenie fotoreceptorov - sprostredkované

fotochemickou reakciou oxidačnoredukčného

charakteru

• zrakové pigmenty bielkovinovej povahy (tyčinky –

rodopsín, čapíky – iodopsín)

pôsobením svetla –
blednutie pigmentu –
rušenie väzby medzi
opsínom a retinalom -
rozpad pigmentu –
generátorový potenciál –
akčný potenciál v
gangliových bunkách

Farebné videnie a jeho poruchy

• Slnečné svetlo, biele svetlo –

polychromatické

• Farby – základné a doplnkové

– každá farba je daná farebným tónom,

svietivosťou a sýtosťou

– vzájomným miešaním - vnem bieleho

svetla

Trichromatický systém CIE

- možnosť napodobniť ktorékoľvek
farby zmesou 3 základných farieb:
červenej, zelenej a modrej

Farbocit - schopnosť správneho vnímania farieb okom
• mechanizmus vnímania farieb - trichromatická teória

• 3 druhy čapíkov (pigmentov):
• Cyanolab (λ= 435 nm -modrá)
• Chlorab (λ= 535 nm- zelená)
• Erytrolab (λ= 565 nm -červená)

 podráždenie len jedného druhu čapíkov- vnem príslušnej

základnej farby

 rovnomerné podráždenie všetkých troch druhov čapíkov -

vnem bielej farby

Poruchy normálneho videnia

• Trichromat – má všetky 3 druhy čapíkov
• Dichromat – má 2 druhy čapíkov
• Monochromat (achromat) – má 1 druh čapíkov, vníma len

v odtieňoch šedej farby

Protanopia – neschopnosť vnímať
červenú farbu
Deuteranopia - neschopnosť
vnímať zelenú farbu, mýlia si
červenú a zelenú – vnímajú ich ako
žltú
Tritanopia - neschopnosť vnímať
modrú farbu, nerozlišujú modrú a
žltú

tritanopia

deuteranopia

protanopia

Vyšetrovanie farbocitu

• predmety alebo obrazce rôznych

farieb, ale rovnakej svetlosti sa
javia farboslepému ako
jednofarebné

• pseudoizochromatické tabuľky

(Stillingove, Velhagenove,
Ischiharove, Rabkinove)

Ostrosť videnia

• dva body možno vzájomne rozlíšiť
len vtedy, ak ich obrazy dopadajú
na dva čapíky, medzi ktorými ostal
aspoň jeden čapík nepodráždený

• priemer čapíka v žltej škvrne - 0,004 mm
• vzdialenosť sietnice od obrazového uzlového bodu -17 mm

 uhlová vzdialenosť dvoch ešte rozlíšiteľných bodov

0,0003 rad = 1 uhlová minúta = rozlišovacia medza

oka (minimum separabile)

Snellenove optotypy

• veľkosť celého obrazca
je z danej vzdialenosti videná
pod zorným uhlom 5 minút
• detail obrazca je videný
pod uhlom 1 minúty
• najčastejšie pozorovacie
vzdialenosti 4,5 a 6 m

pozorovacia vzdialenosť v m

––––––––––––––––––––––––––

číslo riadku správne rozlíšeného obrazca

Zraková ostrosť (vízus)

• Jaegerove tabuľky -

vyšetrenie zrakovej ostrosti na
krátku vzdialenosť (čítanie
z konvenčnej vzdialenosti 0,25
m)

Perimetria – vyšetrenie periférnej zrakovej ostrosti