Látás A szem felépítése és működése. Optikai leképezés a szemben, akkomodáció. Képalkotási hibák. A fotoreceptorok tulajdonságai és működése. A szem felbontóképessége. A színlátás folyamata. 2014/11/18 Látás A környezet érzékelése a látható fény segítségével. A szem a fényérzékelés speciális, páros szerve (érzékszerv). Fény: hullám és részecske tulajdonsággal rendelkező elektromágneses sugárzás. Látható fény: ~350 nm (lila) 750 nm (vörös) 1
Hullámok Változás (zavar, oszcilláció, vibráció) terjedése térben és időben egy közegben. Energia átadás történhet hullámok útján. Csoportosítás A közvetítő közeg alapján anyaghullámok (rugalmas közvetítő közeg segítségével halad) elektromágneses hullámok (vákumon keresztül is mozog) A terjedés iránya és az oszcilláció (vibráció) viszonya alapján transzverzális (a hullám kitérése (a változás amplitúdója) merőleges a terjedés irányára (pl. elektromágneses hullám) longitudinális (a hullám kitérése (a változás amplitúdója) párhuzamos a terjedés irányával (pl. hanghullám) Hullámok alapvető tulajdonságai visszaverődés: a hullám visszapatan egy közegről. fénytörés: a hullám elhajlik miközben egyik közegből a másikba átlép(eltérő optikai aktivitású közegek). Abszorpció: energia elnyelődése. Diffrakció: a hullám irányt változtat (elhajlik) az útjába eső akadály szélénél. Interferencia: két vagy több hullám kombinációja (erősítés és gyengítés). Polarizáció: vibráció illetve oszcilláció csak egy kitüntetett irányban(csak transzverzális hullámokra jellemző). 2
Hullám egyenlete = c: a hullám sebessége (m/s) ν: a hullám frekvenciája (s -1 ) a hullámok másodpercenkénti száma λ: hullámhossz (m) hullámhossz amplitúdó A elhelyezkedés Hullám egyenlete c: a hullám sebessége (m/s) = ν: a hullám frekvenciája (s -1 ) a hullámok másodpercenkénti száma λ: hullámhossz (m) hullámhossz Longitudinális hullám nagy sűrűség alacsony sűrűség A terjedés iránya 3
Mozgó - hullám A hullám mozog egy bizonyos irányba. Álló - hullám Két, azonos frekvenciájú, azonos intenzitású ellentétes irányba mozgó hullám kombinációja. A hullám térbeli helyzete nem változik. 4
Elektromágneses hullám Vékony konvex (domború) lencse f Tárgy f Kép kicsi valós fordított állású 1 = 1 + 1 5
Akkomodáció - fókuszálás A szem képessége, hogy eltérő távolságra lévő tárgyakra képes fókuszálni. A szemlencse alakja változik. Távolra nézés: o ellazult sugárizom o feszes lencsefüggesztő rostok Közelre nézés: o összehúzódott sugárizom o laza lencsefüggesztő rostok A lencse kevésbbé domború A lencse fokozottan domború A szem fő törőközegei a szaruhártya (cornea) az első csarnokot kitöltõ csarnokvíz (humor aquaeus) a szemlencse (lens crystallina) a hátsó csarnokot kitöltő, kocsonyás anyagú üvegtest (corpus vitreum). 6
A szem fő törőközegei Hátsó felszín: -5.8 D Elülső felszín +48.8 D i=1.37 i=1.33 +22 D i=1.33 cornea csarnokvíz szemlencse üvegtest Retina Külső rész i: 1,37 1,41 Belső részi: 1,41 1,44 A szem teljes törőképessége ~ 62 dioptria (f~1.6 cm). Receptorsejtek tulajdonságai Pálcikák (~125 millió) Kis fényintenzitás érzékelésére alkalmas (1 foton!) Főleg a retina periférikus részén Nagyobb érzékenység, kisebb térbeli felbontás Nem érzékel színeket, csak a fény jelenlétét Csapok (~6 millió) Kevésbé érzékeny, de nagy intenzitástartományt lefed Főleg a fovea centralis-ban Jobb térbeli felbontás Színérzékeny Piros (560nm), kék (426nm), zöld (530nm) érzékeny csapok 7
A látás molekuláris mechanizmusa Rodopszin: opszin 11-cisz-retinál Opszin: színtelen fehérje mely a retinállal összkapcsolódva fényérzékeny pigmentet alkot (rodopszin). A fény visszafordítja a folyamatot. Retinál: sárgás aldehid mely az A vitaminból származik. Rodopszin + fény opszin + 11-transz-retinál Izomerizáció: azonos molekuláris összetétel de eltérő szerkezet. Jelátviteli folyamatok a fényérzékelés során A retinában a fotoreceptorok nem mutatnak akciós potenciált. Fény általi aktiváció a membránpotenciál fokozatos változása a neurotranszmitterek megfelelő frekvenciával történő felszabadulása. Sötétben: A fotorceptorok depolarizáltak (-40 mv) A nyitott feszültség-függő Ca 2+ csatornák száma magas a szinaptikus végződésben A neurotranszmitterek felszabadulásának sebessége magas Világosban: A fotoreceptorok hiperpolarizáltak (-65mV) A nyitott feszültség-függő Ca 2+ csatornák száma alacsony a szinaptikus végződésben A neurotranszmitterek felszabadulásának sebessége alacsony 8
Jelátviteli folyamatok a fényérzékelés során A rodopszin fénnyel törénő gerjesztése G-fehérje aktivációja (transzducin) foszfodiészteráz enzim aktivációja (PDE). A foszfodiészteráz hidrolizálja a cgmp-t cgmp cc. csökken nátrium csatornák bezáródnak a külső membránon hiperpolarizáció feszültségfüggő Ca 2+ csatornák záródnak felszabaduló neurotranszmitterek mennyisége csökken A színlátás háromszín elmélete Three types of cone cells trichromatic color vision (trichromats) (2%) pálcikák (32%) (64%) 9
Young-Helmholtz féle trikromatikus látáselmélet Thomas Young (1773-1829) angol orvos, tudós: felfedezte, hogy az emberi szemben háromféle színérzékelő receptor (csap) található. Hermann Helmholz (1821-1894) német fizikus, orvos: kimutatta, hogy a csapok viszonylag széles spektrumban érzékelnek. Vége! 10