System wizualny - Visual system

System wizualny
Droga wzrokowa człowieka.svg
Układ wzrokowy obejmuje oczy, ścieżki łączące do kory wzrokowej i innych części mózgu (pokazano układ ludzki).
Mairead cropped.png
Oko jest sensoryczny organem układu wzrokowego.
Identyfikatory
FMA 7191
Terminologia anatomiczna

Wizualny system obejmuje organach czuciowych (The oczu ) i części centralnego układu nerwowego (z siatkówki zawierający fotoreceptorów , z nerwu wzrokowego , tym dróg wzrokowych i korze wzrokowej ), co daje dla organizmów do sensu z niewidocznym (zdolność do wykrywania i przetwarzać światło widzialne ), a także umożliwia tworzenie kilku nieobrazowych funkcji fotoodpowiedzi. Wykrywa i interpretuje informacje z widma optycznego dostrzegalnego dla tego gatunku, aby „zbudować reprezentację” otaczającego środowiska. Układ wzrokowy realizuje szereg złożonych zadań, w tym odbiór światła i tworzenie jednoocznych reprezentacji neuronowych, widzenie barw , mechanizmy neuronalne leżące u podstaw stereoskopii i oceny odległości do i między obiektami, identyfikację konkretnego obiektu zainteresowania, ruch percepcja , analiza i integracja informacji wizualnych, rozpoznawanie wzorców , dokładna koordynacja ruchowa pod nadzorem wzrokowym i nie tylko. Neuropsychologiczne boku wizualne przetwarzanie informacji jest znany jako percepcji wzrokowej , którego nieprawidłowość nazywa zaburzenia widzenia i całkowity brak które nazywa ślepoty . Funkcje wzrokowe niezwiązane z obrazem, niezależne od percepcji wzrokowej, obejmują m.in. odruch źreniczny na światło (PLR) i okołodobowe fotoporwanie .

Ten artykuł opisuje głównie układ wzrokowy ssaków , w szczególności ludzi, chociaż inne zwierzęta mają podobny układ wzrokowy (patrz widzenie ptaków , widzenie ryb , oko mięczaka i widzenie gadów ).

Przegląd systemu

Ten diagram liniowo (o ile nie zaznaczono inaczej) śledzi projekcje wszystkich znanych struktur, które umożliwiają widzenie do ich odpowiednich punktów końcowych w ludzkim mózgu. Kliknij, aby powiększyć obraz.
Reprezentacja dróg optycznych z każdego z 4 kwadrantów widzenia dla obu oczu jednocześnie.

Mechaniczny

Razem rogówki i soczewki załamują światło do małego obrazka i świecą się na siatkówce . Siatkówka przetwarza ten obraz na impulsy elektryczne za pomocą pręcików i czopków. Nerwu następnie przenosi impulsy za pośrednictwem kanału światłowodowego. Po dojściu do skrzyżowania wzrokowego włókna nerwowe opadają (lewe staje się prawe). Włókna następnie rozgałęziają się i kończą w trzech miejscach.

Nerwowy

Większość włókien nerwu wzrokowego kończy się w jądrze kolankowatym bocznym (LGN). Zanim LGN przekaże impulsy do V1 kory wzrokowej (pierwotnej), mierzy zakres obiektów i oznacza każdy główny obiekt znacznikiem prędkości. Te znaczniki przewidują ruch obiektu.

LGN wysyła również niektóre włókna do V2 i V3.

V1 wykonuje wykrywanie krawędzi, aby zrozumieć organizację przestrzenną (początkowo 40 milisekund, skupiając się na nawet niewielkich zmianach przestrzennych i kolorystycznych. Następnie, 100 milisekund, po otrzymaniu przetłumaczonych informacji LGN, V2 i V3, również zaczyna koncentrować się na organizacji globalnej) . V1 tworzy również oddolną mapę istotności, aby kierować uwagą lub zmianą spojrzenia.

V2 zarówno przekazuje (bezpośrednio, jak i przez pulvinar ) impulsy do V1 i je odbiera. Pulvinar odpowiada za sakkadę i uwagę wizualną. V2 pełni tę samą funkcję co V1, jednak obsługuje również iluzoryczne kontury, określając głębokość poprzez porównanie lewego i prawego impulsu (obrazy 2D) oraz rozróżnianie pierwszego planu. V2 łączy się z V1 - V5.

V3 pomaga przetwarzać „globalny ruch” (kierunek i prędkość) obiektów. V3 łączy się z V1 (słabym), V2 i dolną korą skroniową.

V4 rozpoznaje proste kształty, otrzymuje dane wejściowe z V1 (silne), V2, V3, LGN i pulvinar. Sygnały wyjściowe V5 obejmują V4 i otaczający go obszar oraz korę ruchową ruchu gałek ocznych (przednie pole oka i boczny obszar śródciemieniowy).

Funkcjonalność V5 jest podobna do innych V, jednak integruje ruch obiektów lokalnych z ruchem globalnym na złożonym poziomie. V6 działa w połączeniu z V5 przy analizie ruchu. V5 analizuje ruch własny, podczas gdy V6 analizuje ruch obiektów względem tła. Podstawowym wejściem V6 jest V1, z dodatkami V5. V6 zawiera mapę topograficzną do wizji. Wyjście V6 do regionu bezpośrednio wokół niego (V6A). V6A ma bezpośrednie połączenia z korą poruszającą ramionami, w tym z korą przedruchową.

Gorszy zakrętu skroniowego rozpoznaje skomplikowanych kształtów, obiektów i twarze, lub w połączeniu z hipokampa, tworzy nowe wspomnienia. Obszar przedotrzewnowy to siedem unikalnych jąder. Przednie, tylne i przyśrodkowe jądra przedotrzewnowe hamują ból (pośrednio), wspomagają odpowiednio REM i wspomagają odruch akomodacji. Jądro Edingera-Westphala łagodzi rozszerzenie źrenic i pomaga (ponieważ zapewnia włókna przywspółczulne) w zbieżności oczu i regulacji soczewki. Jądra dróg wzrokowych biorą udział w płynnym ruchu gałek ocznych i odruchu akomodacji oraz REM.

Jądro nadskrzyżowaniowe to obszar podwzgórza, który zatrzymuje produkcję melatoniny (pośrednio) przy pierwszym świetle.

Struktura

Ludzkie oko (przekrój poziomy)
Obraz rzutowany na siatkówkę jest odwrócony dzięki optyce oka.

Dzielą się one na drogi przednie i tylne . Przednia droga wzrokowa odnosi się do struktur zaangażowanych w widzenie przed jądrem kolankowatym bocznym . Tylna droga wzrokowa odnosi się do struktur po tym punkcie.

Oko

Światło wpadające do oka ulega załamaniu, gdy przechodzi przez rogówkę . Następnie przechodzi przez źrenicę (kontrolowaną przez tęczówkę ) i jest dalej załamywany przez soczewkę . Rogówka i soczewka działają razem jak soczewka złożona, wyświetlając odwrócony obraz na siatkówkę.

Siatkówka oka

S. Ramón y Cajal , Struktura siatkówki ssaków , 1900

Siatkówka składa się z dużej liczby komórek fotoreceptorowych, które zawierają szczególne cząsteczki białka zwane opsynami . U ludzi w świadomym widzeniu zaangażowane są dwa rodzaje opsyn: rod opsyny i cone opsyny . (Trzeci typ, melanopsyna w niektórych komórkach zwojowych siatkówki (RGC), część mechanizmu zegara biologicznego, prawdopodobnie nie jest zaangażowana w świadome widzenie, ponieważ te RGC nie wychodzą do jądra kolankowatego bocznego, ale do przedotrzewnowego jądra oliwkowego . ) Opsyna absorbuje foton (cząstkę światła) i przekazuje sygnał do komórki drogą transdukcji sygnału , powodując hiperpolaryzację fotoreceptora.

Pręty i stożki różnią się funkcją. Pręciki znajdują się głównie na obrzeżach siatkówki i służą do widzenia przy niskim natężeniu światła. Czopki znajdują się głównie w centrum (lub dołku ) siatkówki. Istnieją trzy rodzaje czopków różniących się długością fal światła, które pochłaniają; są zwykle nazywane krótkimi lub niebieskimi, średnimi lub zielonymi i długimi lub czerwonymi. Szyszki służą przede wszystkim do rozróżniania kolorów i innych cech świata wizualnego przy normalnych poziomach światła.

W siatkówce fotoreceptory łączą się bezpośrednio z komórkami dwubiegunowymi , które z kolei łączą się z komórkami zwojowymi zewnętrznej warstwy, które następnie przenoszą potencjały czynnościowe do mózgu . Znaczna część przetwarzania wzrokowego wynika z wzorców komunikacji między neuronami w siatkówce. Około 130 milionów fotoreceptorów pochłania światło, ale około 1,2 miliona aksonów komórek zwojowych przekazuje informacje z siatkówki do mózgu. Przetwarzanie w siatkówce obejmuje tworzenie otaczających centralnie pól recepcyjnych komórek dwubiegunowych i zwojowych w siatkówce, a także konwergencję i dywergencję od fotoreceptora do komórki dwubiegunowej. Ponadto inne neurony w siatkówce, szczególnie komórki poziome i amakrynowe , przekazują informacje w bok (z neuronu w jednej warstwie do sąsiedniego neuronu w tej samej warstwie), co skutkuje bardziej złożonymi polami odbiorczymi, które mogą być obojętne na kolor i wrażliwe na ruch lub wrażliwe na kolor i obojętne na ruch.

Mechanizm generowania sygnałów wizualnych : Siatkówka przystosowuje się do zmian w świetle za pomocą pręcików. W ciemności chromofor siatkówkowy ma wygięty kształt zwany cis-retinal (odnosi się do konformacji cis w jednym z podwójnych wiązań). Kiedy światło wchodzi w interakcję z siatkówką, zmienia konformację w prostą formę zwaną trans-siatkówką i odrywa się od opsyny. Nazywa się to wybielaniem, ponieważ oczyszczona rodopsyna zmienia kolor z fioletowego na bezbarwny w świetle. Na linii podstawowej w ciemności rodopsyna nie pochłania światła i uwalnia glutaminian, który hamuje komórkę dwubiegunową. Hamuje to uwalnianie neuroprzekaźników z komórek dwubiegunowych do komórki zwojowej. Gdy obecne jest światło, wydzielanie glutaminianu ustaje, nie hamując już uwalniania neuroprzekaźników przez komórkę dwubiegunową do komórki zwojowej, a zatem można wykryć obraz.

Ostatecznym rezultatem całego tego przetwarzania jest pięć różnych populacji komórek zwojowych, które wysyłają do mózgu informacje wizualne (tworzące obraz i nie tworzące obrazu):

  1. komórki M, z dużymi polami recepcyjnymi w centrum i otaczającym, które są wrażliwe na głębię , obojętne na kolor i szybko przystosowują się do bodźca;
  2. komórki P, z mniejszymi polami wrażliwymi na kolor i kształt ;
  3. komórki K, z bardzo dużymi polami receptywnymi tylko w centrum, które są wrażliwe na kolor i obojętne na kształt lub głębokość;
  4. inna populacja, która jest z natury światłoczuła ; oraz
  5. ostateczna populacja, która jest używana do ruchów gałek ocznych.

Badanie przeprowadzone w 2006 roku na Uniwersytecie Pensylwanii obliczyło przybliżoną przepustowość ludzkich siatkówek na około 8960 kilobitów na sekundę, podczas gdy transfer siatkówek świnek morskich na około 875 kilobitów.

W 2007 r. Zaidi i współpracownicy po obu stronach Atlantyku badający pacjentów bez pręcików i czopków odkryli, że nowa fotoreceptywna komórka zwojowa u ludzi odgrywa również rolę w świadomej i nieświadomej percepcji wzrokowej. Szczytowa czułość widmowa wynosiła 481 nm. Pokazuje to, że istnieją dwie ścieżki widzenia w siatkówce – jedna oparta na klasycznych fotoreceptorach (pręcikach i czopkach), a druga, nowo odkryta, oparta na fotoreceptywnych komórkach zwojowych, które działają jako podstawowe detektory jasności widzenia.

Fotochemia

Funkcjonowanie kamery jest często porównywane z działaniem oka, głównie dlatego, że oba ogniskują światło z zewnętrznych obiektów w polu widzenia na światłoczuły ośrodek. W przypadku aparatu tym medium jest film lub czujnik elektroniczny; w przypadku oka jest to szereg receptorów wzrokowych. Dzięki temu prostemu podobieństwu geometrycznemu, opartemu na prawach optyki, oko działa jak przetwornik , podobnie jak kamera CCD .

W układzie wzrokowym siatkówka , technicznie nazywana retinen 1 lub „retinaldehydem”, jest światłoczułą cząsteczką znajdującą się w pręcikach i czopkach siatkówki . Retinal jest podstawową strukturą zaangażowaną w transdukcję światła na sygnały wzrokowe, czyli impulsy nerwowe w układzie ocznym ośrodkowego układu nerwowego . W obecności światła cząsteczka siatkówki zmienia konfigurację, w wyniku czego generowany jest impuls nerwowy.

Nerw wzrokowy

Przepływ informacji z oczu (góra), krzyżowanie się w skrzyżowaniu nerwu wzrokowego , łączenie informacji lewego i prawego oka w przewodzie wzrokowym oraz nawarstwianie lewego i prawego bodźca wzrokowego w jądrze kolankowatym bocznym . V1 na czerwono na dole obrazu. (1543 obraz z Andreas Vesalius ' Fabrica )

Informacja o obrazie przez oko jest przekazywana do mózgu nerwem wzrokowym . Różne populacje komórek zwojowych w siatkówce wysyłają informacje do mózgu przez nerw wzrokowy. Około 90% aksonów nerwu wzrokowego przechodzi do jądra kolankowatego bocznego we wzgórzu . Aksony te pochodzą z komórek zwojowych M, P i K w siatkówce, patrz wyżej. To równoległe przetwarzanie jest ważne dla rekonstrukcji świata wizualnego; każdy rodzaj informacji przejdzie inną drogą do percepcji . Inna populacja wysyła informacje do górnego wzgórka w śródmózgowiu , który pomaga w kontrolowaniu ruchów gałek ocznych ( sakkady ) oraz innych reakcji motorycznych.

Końcowa populacja światłoczułych komórek zwojowych , zawierająca melanopsynę dla nadwrażliwości na światło, wysyła informacje przez przewód siatkówkowo-podwzgórzowy (RHT) do przedtektury (odruch źreniczny), do kilku struktur biorących udział w kontroli rytmów okołodobowych i snu, takich jak jądro nadskrzyżowaniowe (SCN, zegar biologiczny) oraz do brzuszno - bocznego jądra przedwzrokowego ( VLPO , region zaangażowany w regulację snu). Niedawno odkryta rola fotoreceptywnych komórek zwojowych polega na tym, że pośredniczą w świadomym i nieświadomym widzeniu – działając jako elementarne wizualne detektory jasności, jak pokazano w oczach bez pręcików bez stożka.

Skrzyżowanie optyczne

Nerwy wzrokowe obu oczu spotykają się i krzyżują w skrzyżowaniu wzrokowym, u podstawy podwzgórza mózgu. W tym momencie informacje pochodzące z obu oczu są łączone, a następnie rozdzielane zgodnie z polem widzenia . Odpowiednie połówki pola widzenia (prawa i lewa) są wysyłane odpowiednio do lewej i prawej połowy mózgu w celu przetworzenia. Oznacza to, że prawa strona pierwotnej kory wzrokowej zajmuje się lewą połową pola widzenia z obu oczu, podobnie jak z lewego mózgu. Niewielki obszar w centrum pola widzenia jest przetwarzany nadmiarowo przez obie połówki mózgu.

Droga światłowodowa

Informacje z prawego pola widzenia (obecnie po lewej stronie mózgu) przemieszczają się w lewym przewodzie wzrokowym. Informacje z lewego pola widzenia przemieszczają się w prawym przewodzie wzrokowym. Każdy przewód wzrokowy kończy się w jądrze kolankowatym bocznym (LGN) we wzgórzu.

Sześć warstw w LGN

Jądro kolankowate boczne

Bocznego jądra kolankowe (LGN) jest czuciowa jądra przekaźnika we wzgórzu mózgu. LGN składa się z sześciu warstw u ludzi i innych naczelnych, począwszy od katarhinów , w tym jeżowatych i małp człekokształtnych. Warstwy 1, 4 i 6 odpowiadają informacjom z przeciwległych (skrzyżowanych) włókien siatkówki nosowej (skroniowe pole widzenia); warstwy 2, 3 i 5 odpowiadają informacjom z ipsilateralnych (nieskrzyżowanych) włókien skroniowej siatkówki (nosowe pole widzenia). Warstwa pierwsza (1) zawiera komórki M, które odpowiadają komórkom M (magnokomórkowym) nerwu wzrokowego przeciwnego oka i dotyczą głębokości lub ruchu. Warstwy czwarta i szósta (4 i 6) LGN również łączą się z przeciwległym okiem, ale z komórkami P (kolor i krawędzie) nerwu wzrokowego. W przeciwieństwie do tego, warstwy druga, trzecia i piąta (2, 3 i 5) LGN łączą się z komórkami M i komórkami P (parwokomórkowymi) nerwu wzrokowego po tej samej stronie mózgu, co odpowiedni LGN. Rozłożone, sześć warstw LGN to powierzchnia karty kredytowej i około trzykrotna jej grubość. LGN jest zwinięty w dwie elipsoidy o wielkości i kształcie dwóch małych ptasich jaj. Pomiędzy sześcioma warstwami znajdują się mniejsze komórki, które otrzymują informacje z komórek K (kolor) w siatkówce. Neurony LGN następnie przekazują obraz do pierwotnej kory wzrokowej (V1), która znajduje się w tylnej części mózgu ( tylny koniec ) w płacie potylicznym wi w pobliżu bruzdy wapniowej. LGN to nie tylko prosta stacja przekaźnikowa, ale także centrum przetwarzania; otrzymuje wzajemny wkład z warstw korowych i podkorowych oraz wzajemne unerwienie z kory wzrokowej.

Schemat drogi wzrokowej z rozłożonym obrazem po drodze, aż do prostych komórek korowych (uproszczony).

Promieniowanie optyczne

Do optyczne promieniowanie , po jednym z każdej strony mózgu, informacja transportowa z wzgórzowy boczne kolankowate do warstwy 4 w korze wzrokowej . Neurony warstwy P przekaźnika LGN do warstwy V1 4C β. Neurony warstwy M przekazują do warstwy V1 4C α. Neurony warstwy K w LGN przekazują do dużych neuronów zwanych plamami w warstwach 2 i 3 V1.

Istnieje bezpośrednia zgodność z pozycji kątowej w polu widzenia oka, przez drogę wzrokową do pozycji nerwu w V1 (do V4, czyli głównych obszarów widzenia. Następnie droga wzrokowa jest z grubsza oddzielona do brzusznej i grzbietowej ścieżki ).

Kora wzrokowa

Kora wzrokowa :
V1; V2; V3; V4; V5 (zwany także MT)

Kora wzrokowa jest największym systemem w ludzkim mózgu i odpowiada za przetwarzanie obrazu wzrokowego. Leży z tyłu mózgu (zaznaczone na obrazku), nad móżdżkiem . Region, który otrzymuje informacje bezpośrednio z LGN, nazywany jest pierwotną korą wzrokową (nazywaną również V1 i korą prążkowaną). Tworzy oddolną mapę istotności pola widzenia, aby kierować uwagę lub spojrzenie oczu do najistotniejszych miejsc wizualnych, stąd wybór wizualnej informacji wejściowej przez uwagę rozpoczyna się od V1 wzdłuż ścieżki wzrokowej. Informacje wizualne przepływają następnie przez hierarchię korową. Obszary te obejmują V2, V3, V4 i obszar V5/MT (dokładna łączność zależy od gatunku zwierzęcia). Te drugorzędowe obszary wzrokowe (łącznie określane jako pozaprążkowa kora wzrokowa) przetwarzają szeroką gamę wizualnych prymitywów. Neurony w V1 i V2 reagują selektywnie na słupki o określonej orientacji lub kombinacje słupków. Uważa się, że wspierają one wykrywanie krawędzi i narożników. Podobnie przetwarzane są tutaj podstawowe informacje o kolorze i ruchu.

Heidera i in. (2002) odkryli, że neurony obejmujące V1, V2 i V3 mogą wykrywać stereoskopowe iluzoryczne kontury ; odkryli, że bodźce stereoskopowe dochodzące do 8° mogą aktywować te neurony.

Kora wzrokowa jest aktywna nawet w stanie spoczynku fMRI .

Wizualna kora asocjacyjna

W miarę jak informacja wizualna przechodzi dalej przez hierarchię wizualną, wzrasta złożoność reprezentacji neuronowych. Podczas gdy neuron V1 może reagować selektywnie na odcinek linii o określonej orientacji w określonej lokalizacji retinotopowej, neurony w bocznym kompleksie potylicznym reagują selektywnie na kompletny obiekt (np. rysunek figury), a neurony w korze skojarzeń wzrokowych mogą reagować selektywnie na ludzkie twarze lub do konkretnego obiektu.

Wraz z tą rosnącą złożonością reprezentacji neuronowej może nastąpić poziom specjalizacji przetwarzania na dwie odrębne ścieżki: strumień grzbietowy i strumień brzuszny ( hipoteza dwóch strumieni , zaproponowana po raz pierwszy przez Ungerleidera i Mishkina w 1982 r.). Strumień grzbietowy, powszechnie określany jako strumień „gdzie”, jest zaangażowany w uwagę przestrzenną (ukrytą i jawną) i komunikuje się z regionami kontrolującymi ruchy gałek ocznych i ruchy rąk. Niedawno obszar ten został nazwany strumieniem „jak”, aby podkreślić jego rolę w kierowaniu zachowaniami do lokalizacji przestrzennych. Strumień brzuszny, powszechnie nazywany strumieniem „co”, bierze udział w rozpoznawaniu, identyfikacji i kategoryzacji bodźców wzrokowych.

Jednak nadal toczy się wiele dyskusji na temat stopnia specjalizacji w ramach tych dwóch ścieżek, ponieważ w rzeczywistości są one silnie ze sobą powiązane.

Horace Barlow zaproponował hipotezę efektywnego kodowania w 1961 roku jako teoretyczny model kodowania sensorycznego w mózgu . Ograniczenia w stosowalności tej teorii w pierwotnej korze wzrokowej (V1) umotywowały Hipotezę Saliency V1 (V1SH), że V1 tworzy oddolną mapę istotności, aby kierować uwagę egzogenicznie. Z doborem uwagi jako centralnym etapem, widzenie jest postrzegane jako złożone z etapów kodowania, selekcji i dekodowania.

Sieć trybu domyślnego to sieć obszarów mózgu, które są aktywne, gdy dana osoba nie śpi i odpoczywa. Domyślny tryb układu wzrokowego można monitorować w stanie spoczynku fMRI : Fox, et al. (2005) odkryli, że „ mózg ludzki jest z natury zorganizowany w dynamiczne, antyskorelowane sieci funkcjonalne” , w których układ wzrokowy przełącza się ze stanu spoczynku na uwagę.

W płacie ciemieniowym , boczne i brzuszne intraparietal kora są zaangażowane w skupieniu wzroku i saccadic ruchów gałek ocznych. Regiony te znajdują się w bruździe śródciemieniowej (zaznaczone na czerwono na sąsiednim zdjęciu).

Rozwój

Dzieciństwo

Noworodki mają ograniczoną percepcję kolorów. Jedno z badań wykazało, że 74% noworodków rozróżnia kolor czerwony, 36% zielony, 25% żółty i 14% niebieski. Po miesiącu występ "nieco się poprawił". Oczy niemowlęcia nie mają zdolności akomodacji . Pediatrzy są w stanie wykonać testy niewerbalne w celu oceny ostrości wzroku noworodka, wykrycia krótkowzroczności i astygmatyzmu oraz oceny zespolenia i wyrównania oczu. Ostrość wzroku poprawia się z około 20/400 przy urodzeniu do około 20/25 w wieku 6 miesięcy. Wszystko to dzieje się, ponieważ komórki nerwowe w siatkówce i mózgu kontrolujące widzenie nie są w pełni rozwinięte.

Dzieciństwo i młodość

Percepcja głębi , skupienie, śledzenie i inne aspekty widzenia rozwijają się przez całe dzieciństwo. Z ostatnich badań przeprowadzonych w Stanach Zjednoczonych i Australii wynika, że ​​ilość czasu spędzanego przez dzieci w wieku szkolnym na świeżym powietrzu, w naturalnym świetle, może mieć pewien wpływ na rozwój krótkowzroczności . Stan ma tendencję do pogarszania się w dzieciństwie i okresie dojrzewania, ale stabilizuje się w wieku dorosłym. Uważa się, że bardziej wyraźna krótkowzroczność (krótkowzroczność) i astygmatyzm są dziedziczone. Dzieci z tym schorzeniem mogą potrzebować noszenia okularów.

Wiek dojrzały

Wzrok jest często jednym z pierwszych zmysłów dotkniętych starzeniem się. Wraz ze starzeniem się zachodzi szereg zmian:

  • Z czasem soczewka zostać pożółkły i może w końcu stać się brązowy, stan znany jako brunescence lub brunescent zaćmy . Chociaż wiele czynników przyczynia się do żółknięcia, dwie główne przyczyny to ekspozycja na światło ultrafioletowe przez całe życie i starzenie się.
  • Soczewka staje się mniej elastyczna, co zmniejsza zdolność akomodacji ( starczowzroczność ).
  • Podczas gdy zdrowa dorosła źrenica zwykle ma rozmiar w zakresie 2–8 mm, z wiekiem zakres ten zmniejsza się, zmierzając w kierunku umiarkowanie małej średnicy.
  • Przeciętnie produkcja łez spada wraz z wiekiem. Istnieje jednak wiele warunków związanych z wiekiem, które mogą powodować nadmierne łzawienie.

Inne funkcje

Saldo

Wraz z propriocepcją i funkcją przedsionkową , układ wzrokowy odgrywa ważną rolę w zdolności jednostki do kontrolowania równowagi i utrzymywania wyprostowanej postawy. Po wyizolowaniu tych trzech warunków i przetestowaniu równowagi, odkryto, że wzrok jest najbardziej znaczącym czynnikiem przyczyniającym się do równowagi, odgrywając większą rolę niż którykolwiek z dwóch pozostałych mechanizmów wewnętrznych. Przejrzystość, z jaką dana osoba może zobaczyć swoje otoczenie, a także rozmiar pola widzenia, podatność osoby na światło i odblaski oraz słaba percepcja głębi odgrywają ważną rolę w dostarczaniu pętli sprzężenia zwrotnego do mózgu na temat ruchu ciała przez środowisko. Wszystko, co wpływa na którąkolwiek z tych zmiennych, może mieć negatywny wpływ na równowagę i utrzymanie postawy. Efekt ten zaobserwowano w badaniach z udziałem osób starszych w porównaniu z młodymi osobami z grupy kontrolnej, u pacjentów z jaskrą w porównaniu z grupą kontrolną w tym samym wieku, u pacjentów z zaćmą przed i po zabiegu chirurgicznym, a nawet w czymś tak prostym, jak noszenie okularów ochronnych. Monocular wizja (jednooki wizja) Wykazano również negatywny bilans skutków, które zaobserwowano w badaniach przywoływanych wcześniej zaćma i jaskra, a także u zdrowych dzieci i dorosłych.

Według Pollocka i in. (2010) udar mózgu jest główną przyczyną określonych zaburzeń widzenia, najczęściej utraty pola widzenia (homonimiczna hemianopia – ubytek pola widzenia). Niemniej jednak dowody na skuteczność opłacalnych interwencji ukierunkowanych na te ubytki pola widzenia są nadal niespójne.

Znaczenie kliniczne

Zmiany drogi wzrokowej
Od góry do dołu:
1. Całkowita utrata widzenia Prawe oko
2. Dwuskroniowe niedowidzenie połowicze
3. Jednoimienne widzenie połowicze
4. Kwadrantanopia
5 i 6 Kwadrantanopia z oszczędzeniem plamki

Prawidłowe funkcjonowanie układu wzrokowego jest wymagane do wyczuwania, przetwarzania i rozumienia otaczającego środowiska. Trudności w wykrywaniu, przetwarzaniu i zrozumieniu światła wejściowego mogą potencjalnie negatywnie wpłynąć na zdolność jednostki do komunikowania się, uczenia się i skutecznego wykonywania codziennych zadań.

U dzieci wczesna diagnoza i leczenie zaburzeń funkcji układu wzrokowego jest ważnym czynnikiem zapewniającym spełnienie kluczowych etapów rozwoju społecznego, akademickiego i mowy/języka.

Zaćma to zmętnienie soczewki, co z kolei wpływa na widzenie. Chociaż może mu towarzyszyć żółknięcie, zmętnienie i żółknięcie mogą wystąpić osobno. Jest to zwykle spowodowane starzeniem się, chorobą lub zażywaniem narkotyków.

Starczowzroczność to stan wzrokowy, który powoduje dalekowzroczność. Soczewka oka staje się zbyt sztywna, aby dostosować się do normalnej odległości czytania, a ostrość pozostaje nieruchoma przy dużej odległości.

Jaskra to rodzaj ślepoty, która zaczyna się na krawędzi pola widzenia i postępuje do wewnątrz. Może to spowodować widzenie tunelowe. Zwykle dotyczy to zewnętrznych warstw nerwu wzrokowego, czasami w wyniku nagromadzenia płynu i nadmiernego ciśnienia w oku.

Scotoma to rodzaj ślepoty, w której powstaje mała martwa plamka w polu widzenia, zwykle spowodowana urazem w pierwotnej korze wzrokowej.

Hemianopia homonimiczna to rodzaj ślepoty, która niszczy całą jedną stronę pola widzenia, zwykle spowodowaną urazem w pierwotnej korze wzrokowej.

Kwadrantanopia to rodzaj ślepoty, która niszczy tylko część pola widzenia, zwykle spowodowaną częściowym uszkodzeniem pierwotnej kory wzrokowej. Jest to bardzo podobne do hemianopii homonimicznej, ale w mniejszym stopniu.

Prozopagnozja lub ślepota twarzy to zaburzenie mózgu, które powoduje niezdolność do rozpoznawania twarzy. To zaburzenie często pojawia się po uszkodzeniu wrzecionowatego obszaru twarzy (FFA).

Agnozja wzrokowa lub agnozja formy wizualnej to zaburzenie mózgu, które powoduje niezdolność do rozpoznawania obiektów. To zaburzenie często pojawia się po uszkodzeniu strumienia brzusznego .

Inne zwierzęta

Różne gatunki są w stanie zobaczyć różne części widma światła ; na przykład pszczoły mogą zajrzeć w ultrafiolet , podczas gdy żmije żmijowe mogą celować w zdobycz za pomocą narządów jamy brzusznej , które są wrażliwe na promieniowanie podczerwone. Krewetki Mantis posiada niewątpliwie najbardziej złożony system wizualny w dowolnych gatunków. Oko krewetki modliszki zawiera 16 kolorowych czopków, podczas gdy ludzie mają tylko trzy. Różnorodność czopków umożliwia im postrzeganie rozszerzonej gamy kolorów jako mechanizmu doboru partnerów, unikania drapieżników i wykrywania zdobyczy. Miecznik posiada również imponujący system wizualny. Oko miecznika może generować ciepło, aby lepiej radzić sobie z wykrywaniem ofiary na głębokości 2000 stóp. Pewne jednokomórkowe drobnoustroje, warnowiid dinoflagellates mają podobne do oka oceloidy , o analogicznych strukturach dla soczewki i siatkówki oka wielokomórkowego. Pancerna skorupa chitonu Acanthopleura granula jest również pokryta setkami krystalicznych oczu aragonitu , zwanych ocellami , które mogą tworzyć obrazy .

Wiele robaków wachlarzowych , takich jak Acromegalomma interruptum, które żyją w rurkach na dnie morskim Wielkiej Rafy Koralowej , wykształciło złożone oczy na swoich mackach, których używają do wykrywania wdzierających się ruchów. Jeśli ruch zostanie wykryty, robaki wachlarzowe szybko wycofają swoje macki. Bok i wsp. odkryli opsyny i białka G w oczach wiatraków , które wcześniej były obserwowane tylko w prostych fotoreceptorach rzęskowych w mózgach niektórych bezkręgowców, w przeciwieństwie do receptorów rabdomerycznych w oczach większości bezkręgowców.

Tylko małpy z wyższych naczelnych Starego Świata (afrykańskie) i małpy człekokształtne ( makaki , małpy człekokształtne , orangutany ) mają ten sam rodzaj trójczłonowego fotoreceptora widzenia kolorów, jaki mają ludzie, podczas gdy małpy niższego świata z Nowego Świata (z Ameryki Południowej) ( pajączki , wiewiórki , cebusy) małpy ) mają dwustożkowy fotoreceptor widzenia kolorów.

Historia

W drugiej połowie XIX wieku zidentyfikowano wiele motywów układu nerwowego, takich jak doktryna neuronowa i lokalizacja mózgu, które dotyczyły odpowiednio neuronu będącego podstawową jednostką układu nerwowego oraz funkcjonalnej lokalizacji w mózgu. Stałyby się one założeniami raczkującej neuronauki i pomogłyby w dalszym zrozumieniu układu wzrokowego.

Pogląd, że kora mózgowa jest podzielona na funkcjonalnie odrębne kory, o których obecnie wiadomo, że odpowiada za takie zdolności, jak dotyk ( kora somatosensoryczna ), ruch ( kora ruchowa ) i wzrok ( kora wzrokowa ), został po raz pierwszy zaproponowany przez Franza Josepha Galla w 1810 roku. Dowody na funkcjonalnie odrębne obszary mózgu (a konkretnie kory mózgowej) gromadzone były przez cały XIX wiek dzięki odkryciom Paula Broca z centrum językowego (1861) oraz Gustava Fritscha i Edouarda Hitziga z kory ruchowej (1871). Oparta na wybiórczym uszkodzeniem części mózgu i funkcjonalnych skutków wynikających zmian , David Ferrier zaproponowano, że optyczną zlokalizowano na płacie ciemieniowym mózgu w roku 1876. W roku 1881 Hermann Munk dokładniej się widzenia w płacie potylicznym , gdzie obecnie znajduje się pierwotna kora wzrokowa .

W 2014 roku podręcznik „Zrozumienie wizji: teoria, modele i dane” ilustruje, jak połączyć dane neurobiologiczne z danymi wizualnymi dotyczącymi zachowania/psychologii za pomocą zasad teoretycznych i modeli obliczeniowych.

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura

Zewnętrzne linki