Hoe werkt het oog?

Licht gaat met een lagere snelheid door een transparant object dan door lucht. De refractieve index van een transparante stof is de ratio tussen de snelheid in lucht en van de betreffende stof. De richting waar licht heen gaat heeft een relatie met de golflengte van het licht. Wanneer licht over een oppervlakte met een hoek gaat, buigt het licht af. De hoek is afhankelijk van de refractieve index van de barrière en de hoek tussen de twee oppervlakten.

Refractieve principes en de toepassing op lenzen
• Een convexe lens bundelt licht. Lichtstralen die door de buitenkant van de lens heen gaan, worden naar het centrale deel van de lens omgebogen. Het licht wordt geconvergeerd.
• Een concave lens divergeert licht. Lichtstralen die door de buitenkant van de lens heen gaan, worden nog verder naar de buitenkant afgebogen.
• De focale lengte van een lens is de afstand achter een convexe waar parallelle lichstralen convergeren in 1 punt.
• Elk punt van een lichtbron voor een convexe lens wordt volledig omgedraaid (beneden is boven en links is rechts) achter de lens geprojecteerd.
• Wanneer de lens de lichtstralen meer afbuigt, neemt het refractieve vermogen toe. De eenheid waarmee het refractieve vermogen wordt gemeten is diopter. Een spherische oftewel convexe die parallelle lichtstralen 1 meter achter de lens convergeert een refractief vermogen van +1 diopter; wanneer de lichtstralen twee keer sneller worden geconvergeerd, is de diopter +2.

Optiek van het oog
Het oog is optisch equivalent aan een fototoestel. Het heeft en lens, een variabele apertuur (pupil) en een retina die lijkt op het fotopapier. De lens van een oog produceert een gedraaid en verkleind beeld op de retina. Het brein heeft echter geleerd dat dat een normaal beeld is.

Accommodatie is afhankelijk van de vorm van de lens en zorgt ervoor dat het oog objecten die zicht bij het oog bevinden scherp kan zien. Wanneer men objecten van dichtbij wil zien, bestaat het accommodatieproces uit (1) het meer convex maken van de lens, (2) verkleinen van de pupil en (3) adductie van beide ogen. Wanneer de lens relatief ontspannen is en er dus geen spanning wordt uitgeoefend op de uiteinden van de lens, heeft de lens een spherische vorm. Wanneer de inelastische zonula vezels aan de uiteinden van de lens gespannen worden en radiaal uiteen worden getrokken door de inactieve aanhechting aan de ciliaire spier (en ciliaire lichaam), wordt de lens relatief plat. Wanneer de ciliaire spier geactiveerd wordt door postganglionaire parasymaptische vezels van de nervus oculomotoris, contraheren de circulaire vezels van de ciliaire spier en wordt de lens meer convex. Gelijktijdig contraheert de m. sphincter pupillae en treedt er verkleining van de pupil op. Ook draaien beide ogen naar binnen.

Presbyopie is het verlies van accommodatie van de lens. Met het stijgen van de leeftijd verliest de lens zijn elastische eigenschappen. Dit wordt presbyopie genoemd en kan gecorrigeerd worden met een leesbril die objecten van dichtbij vergroot.

De diameter van de pupil is een belangrijke factor bij accommodatie. Wanneer de diameter van de pupil vergroot, komt er meer licht het oog binnen. Wanneer de diameter van de pupil verkleind, kan scherper worden gezien door toename van het focale oppervlak.

Refractieve fouten: correctie met verschillende typen glazen
• Emmetropie is normaal zicht. Wanneer de m. ciliaris volledig ontspannen is, vallen alle objecte scherp op de retina.
• Hyperopie ook wel verziendheid genoemd, wordt veroorzaakt door een oogbal die van boven naar beneden te kort is. Hierdoor valt een scherp beeld achter de retina. Verziendheid kan verholpen worden met een bril met een convexe lens.
• Myopie ook wel bijziendheid genoemd, wordt veroorzaakt door een oogbal die van voor naar achter te lang is. Hierdoor valt een scherp beeld voor de retina. Bijziendheid kan verholpen worden met en bril met een concave lens.
• Astigmatisme wordt veroorzaakt door afwijkende rondingen van de oogbal. Hierdoor komt licht vanuit verschillende richtingen het oog binnen en worden op verschillende plaatsen op de retina beelden gevormd. Deze oogafwijking kan met een cilindrische lens gecorrigeerd worden.
• Cataract ook wel staar genoemd, wordt veroorzaakt door een troebele plek in de lens. De troebele lens wordt vervangen door een kunstlens.
• Keratoconus is een afwijking die wordt veroorzaakt door een vreemd gevormd hoornvlies (een bult aan een zijde). Hierdoor ontstaan ernstige refractieve problemen die niet gecorrigeerd kunnen worden door een enkele lens. De beste oplossing is het gebruik van een contactlens die hecht aan het oppervlak van het hoornvlies.

Het scherpste beeld valt op de gele vlek (=fovea) van het retina
De gele vlek bestaat geheel uit kegeltjes (een soort fotoreceptoren). Elk kegeltje heeft een diameter van 1,5 micrometer. De gele vlek heeft een diameter van 0,5 mm. Een maximaal nauwkeurig beeld ontstaat binnen 2 graden van het visuele veld. De afname van een nauwkeurig beeld buiten de gele vlek komt door de aanwezigheid van staafjes (een soort fotoreceptoren) en kegeltjes die beide op eenzelfde ganglioncel uitkomen.

Men kan de visuele nauwkeurigheid testen. Een plaat met letters wordt ongeveer 3 meter van de proefpersoon geplaatst. Wanneer letters van een bepaalde afmeting op 3 meter gelezen kunnen worden, heeft de proefpersoon een visuele nauwkeurigheid van 3/3.

Diepte zien
Wanneer de afmeting van een object bekend is, kan het brein de afstand tot het oog berekenen. Wanneer een persoon naar een object in de verte kijkt, zonder de ogen te bewegen, is er geen bewegende parallax. Wanneer het hoofd geschud wordt, bewegen objecten die zich dichtbij het oog bevinden sneller over de retina, dan objecten die zich ver van de retina bevinden.
Het zien met twee ogen is een belangrijk hulpmiddel in het schatten van de afstand. De ogen staan meestal zo’n 5 cm uit elkaar. Een object wat 2,5 cm voor de ogen wordt geplaatst, wordt gezien door een klein deel van beide retina’s van beide ogen. Een object wat 3 meter van de ogen geplaatst wordt, levert een beeld in het midden van beide retina’s op. Hierdoor kan het brein afstand en diepte schatten.

Opthalmoscopie
Met een opthalmoscoop kan de retina van een proefpersoon bekeken worden.

Twee verschillende intra-oculaire vloeistoffen
• Vitreuze vloeistof (glasachtig lichaam) ligt tussen de lens en de retina en is visceus. Stoffen kunnen door de vloeistof diffunderen, maar er is weinig beweging in deze vloeistof.
• Waterachtige vloeistof wordt gesecerneerd (2 tot 3 microliter/minuut) door epitheelcellen van het ciliaire lichaam. Deze vloeistof komt tussen de ondersteunende ligamenten van de lens en tussen de lens en het hoornvlies. De vloeistof komt uiteindelijk via een hoek tussen het hoornvlies en de iris in het Kanaal van Schlemm, welke direct uitmondt in een extra-oculaire ader.
De intra-oculaire druk is normaal ongeveer 15mm Hg (marge 12-20mm Hg). Met een tonometer kan de intra-oculaire druk gemeten worden.

Glaucoom is een oogafwijking waarbij de intra-oculaire druk gevaarlijk hoog (60 tot 70mm Hg) kan worden. Wanneer de druk boven de 20 tot 30mm Hg uitkomt, worden axonen van de retinale ganglioncellen samengedrukt. Hierdoor kan blijvende schade aan het neuron ontstaan. Compressie van de centrale arterie retinalis kan ook tot afsterven van neuronen in de retina leiden. Glaucoom kan behandeld worden met oogdruppels die de secretie van waterachtige vloeistof remmen. Wanneer dit niet helpt, is chirurgische interventie noodzakelijk.

Lees ook:

Loop geen inkomsten mis, schrijf over hobby, werk of studie en verdien extra inkomsten!

Maak je eigen geldmachine in 8 stappen en wordt financieel onafhankelijk

Het oog; centrale neurofysiologie?

Het oog; neurale functie van de retina

Het zien, refractief vermogen; bijziendheid en verziendheid

Hoe ruik je en hoe proef je?

Inleiding in de fysiologie van het zenuwstelsel

Organen en orgaanstelsels

Bronnen:
JE. Hall, 2006, Pocket Companion to Textbook of Medical Physiology,  Elsevier Inc
GA Thibodeau, Patton KT 2007, Anatomy & Physiology, Mosby/Elsevier
EN Marieb, Hoehn K 2007, Human Anatomy & Physiology, Pearson/Benjamin Cummings