LÁTÁS FIZIOLÓGIA A szem és a látás

Átírás

1 LÁTÁS FIZIOLÓGIA A szem és a látás Dr Wenzel Klára egyetemi magántanár Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Budapest, 2013

2 Az emberi szem felépítése

3 Az emberi szem legfontosabb részei

4 Az emberi szem és a digitális kamera hasonlósága

5 A látvány képe a retinán

6 A retina

7 A retina felépítése

8 A retina felépítése A retina vastagsága kb. 0.5 mm. Öt rétegből áll: Receptor-réteg (Csapok és pálcák) Bipoláris sejtek rétege (A csapok és pálcák idegi jeleit továbbítják a ganglion sejtekhez) Horizontális sejtek rétege (A csapok illetve a pálcák között létesítenek összeköttetést) Ganglion sejtek rétege (A bipoláris sejtektől a látóideghez továbbítják az idegi jeleket) Amacrine sejtek rétege (A ganglion sejtek között létesítenek kapcsolatot) Axon: hosszú ideg nyúlvány, amely az idegi jeleket továbbítja Szinapszis: kapcsoló felület az idegsejtek között Dendrit: fogadja a bemeneti jeleket a többi idegsejttől

9 A retina idegsejt típusai

10 A retina metszete

11 A retina rétegei

12 Emberi retina foveájának metszete

13 Majom retina foveájának metszete

14 Egészséges retina képe oftalmoszkópon nézve

15 Öregkori macula degeneration

16 Diabetikus retina

17 Retinitis pigmentosa

18 Glaucoma (zöldhályog)

19 Csapok és pálcikák

20 Relative luminosity A fényhatásfok függvény, V( ) (relatív világossági vagy luminozitási függvény) 1,0 V'( ) V( ) 0,8 0,6 0,4 0,2 0, Wavelength, nm V( ) a nappali (fotopikus) fényhatásfok függvény V ( ) az esti (szkotopikus) fényhatásfok függvény

21 A pálcák (Rods) kb 1000 x érzékenyebbek, mint a csapok (Cones)

22 A csapok és pálcikák spektrális érzékenységi tartománya eltérő. Világosban: V(l), maximuma 555 nm-nél; Sötétben: V (l), maximuma 507 nm-nél

23 Pálcika és csap képe

24 Pálcika és csap szerkezete

25 A csapok (szín érzékelő receptorok) A retina centrális részének, a foveolának struktúrája (Walraven után)

26 A retina elektronmikroszkópos képe

27 A receptor sejtek eloszlása a retinán

28 A látótér

29 A szemlencse

30 A szemlencse működése; az akkomodáció A szemlencsét az ínhártyához izmok függesztik fel. Az izmok körkörösen veszik körül a lencsét. Ha megfeszülnek az izmok, a lencse kidomborodik, és ezért törőereje növekszik. Az izmok elernyedésekor a törőerő csökken, a szem végtelen távolra alkalmazkodik.

31 A szemlencse szerkezete A szemlencse anyaga nem homogén, hanem hagyma-szerű rétegekből áll. A törésmutató kivülről befelé fokozatosan növekszik. Az akkomodáció során a törésmutató változás is segíti a törőerő változását. A szemlencse rétegei 6 szegmensbe rendeződtek. Bárány után

32 A szemlencse optikai hatása A Gullstrand-féle háromrétegű szemlencse Elülső görbülti sugár 10 mm (valójában mm) Hátulsó görbületi sugár 6 mm (valójában mm) n1 = 1.386; n2 = A lencse törőereje Gullstrand szerint dioptria

33 Egy pontszerű fényforrás szemünk által alkotott képe A szemlencse struktúrája különös látási jelenségeket okoz. Bárány után

34 A látási információ idegrendszeri feldolgozása

35 A látás 3 fázisa: 1. Inger (a fizikai környezet fényei, hangjai, illatai) 2. Érzet (az élő szervezetből kiváltott reakció) 3. Észlelet (az ingerület idegrendszeri feldolgozása után létrejött tudatos eredmény)

36 A szemtől az agyig

37 A látóközpontok az agyban

38

39 Az alakfelismerésre szakosodott területek

40 A látási információ továbbítása A látási információ az idegpályákon (axonokon) elektromos impulzusok formájában terjed. Az impulzusok frekvenciája arányos az inger erősségével. A frekvenciasáv 110 és 300 Hz között fekszik. Ezért az átvihető információ tartománya lehet. Az emberi szem szaruhártyája és a retina (mint pólusok) között sötétben néhány mv potenciálkülönbség (retina potenciál) mérhető. A szaruhártya az anód, a retina a katód. A retinapotenciál a megvilágítás növelésével növekszik. A retinapotenciál változását fényfelvillanás hatására az elektroretinogram mutatja meg. Az elektroretinogram készítése sötét szobában, sötétre adaptált szemmel történik. Az egyik elektróda a szemgolyóra helyezett kontaktlencsén van elhelyezve, a másikat a halántékra tapasztják.

41 Elektroretinogram

42 A látás optikai jellemzői

43 A Weber-Fechner törvény E E L c L L c ln Lo ΔE az érzékenység küszöb értéke ΔL az éppen érzékelhető megvilágítás különbség L adott megvilágítási szint [asb] A törvény asb között érvényes A törvény nemcsak a látásra, henem a hallásra és minden más emberi érzékelésre is érvényes

44 A Stiles-Crawford effektus A pupilla szélei felé belépő, illetve a pupilla síkjához képest ferdén belépő fény kisebb fényérzetet vált ki, mint a pupilla közepén illetve a pupilla síkjára merőlegesen belépő azonos intenzitású fény.

45 Látási jelenségek A kontraszt jelenség Világos adaptáció sötét adaptáció Szín adaptáció

46 A sztereo-látás A két szem két különböző irányból látja a tárgyakat. A kismértékben eltérő képekből az agy létrehozza a háromdimenziós képet.

47 A kontraszt definiciója

48 Egy pont képe Két pont Két pont Az Airy-korong feloldott képe fel nem oldott képe

49 A kontraszt átviteli függvény

50 A szem kontraszt érzékenységi függvénye

51 Szín kontraszt és világosság kontraszt; a szomszéd-effektus

52 A kontraszt érzékelést a ganglion sejtek segítik A ganglion sejtek jelfeldolgozó területei a dendritek (a ganglion sejt felső végén). Ezek alkotják a receptív felületet. A ganglion sejtek a bipoláris és a horizontális sejtek információit fogadják az alsó végükön. A bipoláris és a horizontális sejtek pedig a receptor sejtektől kapják az információt. Kicsi és nagy ganglion sejt vázlatos képe A dendritek felületi elrendeződése tehát megfelel a fotoreceptorok felületi elrendeződésének.

53 A ganglion cellák működése Diffúz fehér fény a dendrit teljes felületén: a pozitív és a negatív hatás kiegyenlítődik. Kicsi fényfolt a centrumban: erős pozitív kimenő jel Megvilágítás a háttér egyik felén: negatív kimenő jel A dendritek középső felülete (centruma) az ingereket erősíti (pozitív hatás), míg a külső terület (háttér) az ingereket gátolja (negatív hatás). Ez a centrum/háttér hatás hozza létre a kontraszt jelenséget.

54 A ganglion sejtek három típusa 1. Típus A kicsi receptív mező A centrum vagy az L, vagy a G, vagy a B csapok ingerére érzékeny, a többi színű fény gátló hatású 2. Típus Az opponens színekre érzékenyek Viszonylag nagy a centrum és nincs háttér-mező Fehér fényre nem reagálnak 3. Típus Sem a három alap-színre, sem az opponens színekre nem érzékenyek ( színvakok ) A fényerőőség növekedés vagy csökkenés helyét (tehát a tárgyak helyzetét) érzékelik

55 Az adaptáció Alapja: a látópigmentek dinamikus egyensúlya Állandóan termelődnek, de fény hatására bomlanak is. A bomlás sebessége a megvilágítás erősségével arányos. Világosság adaptáció Tartománya: 2 foton lx) Színadaptáció (Színkonstancia) Von Kries törvény Inger * érzékenység = const (adaptációs idő!) A három csap-típus egymástól függetlenül adaptál

56 Az adaptáció: a szem alkalmazkodása a változó fény-viszonyokhoz. A szem adaptációs mechanizmusai: A pupilla méretének változása (2 10 mm átmérő: kb 25-szörös fénymennyiség változás) A nappali receptorok (csapok) és az éjszakai receptorok (pálcikák) átváltása (kb 1000-szeres érzékenység változás) Fotopikus látás: csak a csapok működnek Scotopikus látás: csak a pálcikák működnek Mezopikus látás: a csapok és a pálcikák is működnek A pigmentek mennyiségének változása (egyensúlyi állapot a folytonos bomlás és termelődés során, mintegy 12 nagyságrendnyi érzékenység változás)

57 Az adaptáció dinamikai lefolyása Világos adaptáció - sötét adaptáció

58 Adaptációs görbék 1 Troland (Td) a megvilágítása a retinának, ha 1 cd/m 2 fénysűrűségű felületet nézünk 1 mm 2 felületű pupillán kereszutül)

59 VÉGE

60 Látásélesség és feloldási határ A látásélesség a feloldási határ reciproka

61 Közellátás - távollátás

62 A feloldó képesség illetve a látás élesség vizsgálata Kettessy-táblával

63 A betűket adott távolságról kell nézni (adott látószögben)

64 A dioptria-hibák korrekciója szemüveggel

65 A dioptria-hibák korrekciója szemüveggel

66 A dioptria-hibák korrekciója szemüveggel

67 A dioptria-hibák korrekciója szemüveggel

68 A dioptria-hibák korrekciója szemüveggel

69 A retina érzékelő elemeinek (receptorainak) ingerületeit az idegi hálózat és az agy dolgozza fel (a jövő óra anyaga)