Un'introduzione agli occhi e al loro funzionamento
La vista è, probabilmente, il nostro senso più importante. Più del cervello è dedicato alla vista che all'udito, al gusto, al tatto e all'olfatto combinati. In questo articolo spieghiamo l'anatomia dei nostri occhi e come ci fanno vedere.
La visione è un processo incredibilmente complesso che funziona così bene, non abbiamo mai bisogno di pensarci troppo.
Il lavoro del sistema visivo può essere riassunto come segue: la luce entra nella nostra pupilla e viene focalizzata sulla retina nella parte posteriore dell'occhio. La retina converte il segnale luminoso in impulsi elettrici. Il nervo ottico trasporta quindi gli impulsi al cervello dove vengono elaborati i segnali.
Per capire come si verifica questa straordinaria impresa, inizieremo con uno sguardo all'anatomia dell'occhio.
Di seguito è riportato un modello 3D dell'occhio, completamente interattivo.
Esplora il modello 3D, utilizzando il tappetino del mouse o il touchscreen, per saperne di più sull'occhio.
Anatomia dell'occhio
I tessuti dell'occhio possono essere suddivisi in tre tipi:
- tessuti rifrangenti che focalizzano la luce
- tessuti fotosensibili
- tessuti di sostegno
Analizzeremo ciascuno di questi a turno.
Tessuti rifrangenti
I tessuti rifrangenti focalizzano la luce in entrata sui tessuti fotosensibili, per darci un'immagine chiara e nitida. Se hanno la forma sbagliata, non allineati o danneggiati, la vista può essere sfocata.
I tessuti rifrangenti includono:
La pupilla: questa è la macchia scura al centro della parte colorata dell'occhio, che a sua volta è chiamata iride. La pupilla si espande e si restringe in risposta alla luce, agendo in modo simile all'apertura di una fotocamera.
In condizioni molto luminose, la pupilla si restringe o si restringe a circa 1 millimetro (mm) di diametro per proteggere la retina sensibile dai danni. Quando è buio, la pupilla può dilatarsi o allargarsi fino a 10 mm di diametro. Questa dilatazione consente all'occhio di assorbire quanta più luce possibile.
Iris: questa è la parte colorata dell'occhio. L'iride è un muscolo che controlla le dimensioni della pupilla e, quindi, la quantità di luce che raggiunge la retina.
Obiettivo: una volta che la luce ha attraversato la pupilla, raggiunge l'obiettivo, che è una struttura convessa trasparente. La lente può cambiare forma, aiutando l'occhio a focalizzare la luce con precisione sulla retina. Con l'età, l'obiettivo diventa più rigido e meno flessibile, rendendo più difficile la messa a fuoco.
Muscolo ciliare: questo anello muscolare è attaccato al cristallino e, quando si contrae o si rilassa, cambia la forma del cristallino. Questo processo è chiamato alloggio.
Cornea: si tratta di uno strato trasparente simile a una cupola che copre la pupilla, l'iride e la camera anteriore o l'area piena di liquido tra la cornea e l'iride. È responsabile della maggior parte del potere di messa a fuoco dell'occhio. Tuttavia, ha una messa a fuoco fissa, quindi non può adattarsi a distanze diverse.
La cornea è densamente popolata di terminazioni nervose e incredibilmente sensibile. È la prima difesa dell'occhio contro oggetti estranei e lesioni. Poiché la cornea deve rimanere chiara per rifrangere la luce, non ha vasi sanguigni.
Due fluidi circolano negli occhi per fornire struttura e sostanze nutritive. Questi fluidi sono:
Fluido vitreo: trovato nella parte posteriore dell'occhio, il fluido vitreo è denso e gelatinoso. Costituisce la maggior parte della massa dell'occhio.
Liquido acquoso: è più acquoso del fluido vitreo e circola attraverso la parte anteriore dell'occhio.
Tessuti fotosensibili: retina
La retina è lo strato più interno dell'occhio. Ospita più di 120 milioni di cellule fotorecettrici sensibili alla luce che rilevano la luce e la convertono in segnali elettrici.
Questi segnali vengono inviati al cervello per l'elaborazione.
Le cellule dei fotorecettori nella retina contengono molecole proteiche chiamate opsine che sono sensibili alla luce.
Le due cellule fotorecettrici primarie sono chiamate coni e bastoncelli. In risposta alle particelle di luce, i coni ei bastoncelli inviano segnali elettrici al cervello.
Coni: si trovano nella regione centrale della retina chiamata macula e sono particolarmente densi in una piccola fossa al centro della macula nota come fovea. I coni sono essenziali per una visione dettagliata dei colori. Esistono tre tipi di coni, normalmente chiamati:
• corto o blu
• medio o verde
• lungo o rosso
I coni sono usati per vedere in condizioni di luce normali e ci permettono di distinguere i colori.
Bacchette: si trovano principalmente intorno ai bordi della retina e vengono utilizzate per vedere in condizioni di scarsa illuminazione. Sebbene non siano in grado di distinguere i colori, sono estremamente sensibili e possono rilevare le quantità di luce più basse.
Nervo ottico: questo spesso fascio di fibre nervose trasmette segnali dalla retina al cervello. In tutto, ci sono circa 1 milione di sottili fibre retiniche chiamate cellule gangliari che trasportano informazioni luminose dalla retina al cervello.
Le cellule gangliari lasciano l'occhio in un punto chiamato disco ottico. Poiché non ci sono coni e bastoncelli, viene indicato anche come punto cieco.
Diversi sottoinsiemi di cellule gangliari registrano diversi tipi di informazioni visive. Ad esempio, alcune cellule gangliari sono sensibili al contrasto e al movimento, altre alla forma e ai dettagli. Insieme, trasportano tutte le informazioni necessarie dal nostro campo visivo.
Il cervello ci permette di vedere in 3-D, dandoci la percezione della profondità, confrontando i segnali di entrambi gli occhi.
I segnali generati nella retina finiscono nella corteccia visiva, una parte del cervello specializzata per l'elaborazione delle informazioni visive. Qui, gli impulsi sono cuciti insieme per creare immagini.
Tessuti di sostegno
Sclera: questo è comunemente indicato come il bianco dell'occhio. È fibroso e fornisce supporto per il bulbo oculare, aiutandolo a mantenere la sua forma.
Congiuntiva: una sottile membrana trasparente che copre la maggior parte del bianco dell'occhio e l'interno delle palpebre. Aiuta a lubrificare l'occhio e proteggerlo dai microbi.
Coroide: uno strato di tessuto connettivo tra la retina e la sclera. Contiene un'alta concentrazione di vasi sanguigni. Ha uno spessore di soli 0,5 mm e contiene cellule pigmentate che assorbono la luce che aiutano a ridurre i riflessi nella retina.
Condizioni degli occhi
Come con qualsiasi parte del corpo, i problemi alla vista possono derivare da malattie, lesioni o età. Di seguito sono solo alcune delle condizioni che possono influenzare gli occhi:
Degenerazione maculare legata all'età: il maculare si rompe lentamente, producendo visione offuscata e, a volte, perdita della vista al centro del campo visivo.
Ambliopia: inizia durante l'infanzia ed è spesso chiamata occhio pigro. Un occhio non si sviluppa correttamente perché domina l'altro occhio più forte.
Anisocoria: si verifica quando le pupille sono di dimensioni disuguali. Può essere una condizione innocua o un sintomo di un problema medico più serio.
Astigmatismo: la cornea o il cristallino sono curvati in modo errato in modo che la luce non sia focalizzata correttamente sulla retina.
Cataratta: l'annebbiamento del cristallino provoca cataratta. Portano a visione offuscata e, se non trattata, cecità.
Daltonismo: si verifica quando le cellule coniche sono assenti o non funzionano correttamente. Qualcuno che è daltonico trova difficile distinguere tra determinati colori.
Congiuntivite o occhio rosa: questa è una comune infezione della congiuntiva, che copre la parte anteriore del bulbo oculare.
Retina distaccata: una condizione in cui la retina si allenta. Richiede un trattamento urgente.
Diplopia o visione doppia: può essere causata da diverse condizioni che sono spesso gravi e dovrebbero essere controllate da un medico il prima possibile.
Floater: si tratta di punti che si spostano nel campo visivo di una persona. Sono normali ma possono anche essere segno di qualcosa di più serio, come il distacco di retina.
Glaucoma: la pressione si accumula all'interno dell'occhio e può eventualmente danneggiare il nervo ottico. Alla fine può portare alla perdita della vista.
Miopia: questo è altrimenti noto come miopia. Con la miopia è difficile vedere cose lontane.
Neurite ottica: il nervo ottico si infiamma, spesso a causa di un sistema immunitario iperattivo.
Strabismo: gli occhi puntano in direzioni diverse; è particolarmente comune tra i bambini.
In poche parole
Gli occhi e il nostro sistema visivo lavorano duramente ogni secondo in cui siamo svegli, tessendo una realtà visiva senza soluzione di continuità da una serie vertiginosa di impulsi basati sulla luce.
Diamo per scontata la visione, ma i nostri occhi sono una delle imprese più sorprendenti dell'ingegneria evolutiva.
