Oko można porównać do kamery cyfrowej, wyposażonej w: • system soczewek (rogówka, soczewka, ciało szkliste) • automatyczną regulację ostrości obrazu (akomodacja) • automatyczną regulację przesłony (adaptacja) • matrycę z czujnikami fotoelektrycznymi (siatkówka z pręcikami i czopkami) NARZĄD WZROKU Sygnały generowane przez fotoreceptory są najpierw przetwarzane przez inne komórki siatkówki, a następnie przesyłane „kablem” (nerw wzrokowy) do głównego procesora (obszar wzrokowy kory mózgu). Ogólna topografia oka mięśnie okoruchowe twardówka naczyniówka siatkówka Warstwy ściany gałki ocznej: • warstwa włóknista: twardówka i rogówka • warstwa naczyniowa: naczyniówka właściwa, ciałko rzęskowe i tęczówka • warstwa nerwowa: siatkówka (część optyczna i „ślepa”) rogówka soczewka nerw wzrokowy rogówka siatkówka (cz.ślepa) naczyniówka właściwa twardówka ciałko rzęskowe siatkówka (cz.optyczna) tęczówka tęczówka ciałko rzęskowe Warstwy: Twardówka Tkanka łączna zbita: • włókna kolagenowe • włókna sprężyste • fibroblasty • melanocyty • słabe unaczynienie Funkcje: • nadaje ścianie gałki ocznej wytrzymałość mechaniczną i elastyczność • jest miejscem przyczepu mięśni poruszających gałką oczną Rogówka • nabłonek wielowarstwowy płaski • błona Bowmana* (blaszka podstawna i fibryle kolagenowe) *nie występuje u mięsożernych • zrąb nieunaczyniony fibryle kolagenowe fibroblasty słabiej uwodniona istota podstawowa • błona Descemeta (fibryle kolagenowe i blaszka podstawna) • nabłonek jednowarstwowy płaski Funkcja: działa jak soczewka (największa siła refrakcji w układzie optycznym oka) 1 Regularny (warstwowy i równoległy) układ fibryli kolagenowych w zrębie, słabe uwodnienie i brak naczyń powodują przejrzystość rogówki. Naczyniówka właściwa • wiotka tkanka łączna • liczne melanocyty • liczne naczynia krwionośne twardówka Sclera Warstwy: • w. nadnaczyniowa • w. naczyniowa • [błona odblaskowa] • w. naczyń włosowatych (o ścianie okienkowej) • błona Brucha (kolagen – elastyna kolagen) fibrocyt fibryle kolagenowe Błona odblaskowa (tapetum lucidum) • występuje u wielu zwierząt, zwłaszcza u tych, które prowadzą nocny tryb życia • odbija światło, które ponownie przechodzi przez siatkówkę i pobudza fotoreceptory (dobre widzenie w nocy) • daje efekt „świecących oczu” • może być zbudowana z kilku warstw komórek zawierających odbijające światło kryształki (najczęściej guaniny lub ryboflawiny) lub z gęstej, regularnej sieci włókien kolagenowych Nabłonek ciałka rzęskowego • dwuwarstwowy sześcienny, jest przedłużeniem siatkówki (część „ślepa”) • warstwa powierzchniowa - komórki jasne (wpuklenia błony kom., liczne mitochondria) - transportują jony (produkcja płynu wodnistego) • warstwa głęboka – komórki z ziarnami melaniny (przedłużenie nabłonka barwnikowego siatkówki) • ten nabłonek to de facto dwa nabłonki jednowarstwowe przylegające do siebie powierzchniami szczytowymi – stąd po jego obu stronach jest blaszka podstawna siatkówka Retina Funkcja: odżywianie fotoreceptorów siatkówki Ciałko rzęskowe • zrąb z naczyniami i mięśniami gładkimi • wyrostki pokryte nabłonkiem • więzadełka Zinna (fibrylina) Funkcje: • akomodacja • produkcja płynu wodnistego Akomodacja: Więzadełka Zinna zakotwiczają się w torebce soczewki. Skurcz/rozkurcz mięśni ciałka rzęskowego poprzez więzadełka wymusza zmianę kształtu soczewki, umożliwiając ostre widzenie bliskich lub dalekich obiektów. Zwierzęta domowe mają umiarkowaną (psy, koty) lub słabą (krowy, owce) zdolność do akomodacji. Tęczówka • zrąb łącznotkankowy z licznymi melanocytami (barwa oczu) i naczyniami • przednia powierzchnia: nieciągła warstwa spłaszczonych fibroblastów • tylna powierzchnia pokryta nabłonkiem dwuwarstwowym sześciennym (pigmentowanym) • zwieracz źrenicy: kom. mięśniowe gładkie • rozwieracz źrenicy: kom. mięśniowe gładkie lub kurczliwe wypustki kom. nabłonkowych Funkcja: regulacja źrenicy - adaptacja 2 Sieć beleczkowa (kąt przesączu, przestrzenie Fontany) torebka (b. gruba blaszka podstawna) • nabłonek sześcienny (tylko na przedniej powierzchni) • włókna soczewkowe • Soczewka (twór nabłonkowy) W obszarze równikowym: • komórki nabłonka przekształcają się w włókna soczewkowe • w torebce zakotwiczają się więzadełka Zinna • beleczki łącznotkankowe wyścielone komórkami śródbłonka • z przestrzeni międzybeleczkowych płyn wodnisty jest drenowany przez żyły obecne w twardówce Funkcja: odprowadzanie płynu wodnistego Włókna soczewkowe (zmodyfikowane komórki nabłonkowe) • brak jądra • niewiele organelli • w cytoplazmie białka krystaliny (zapewniają przejrzystość i zdolność załamywania światła) • polączenia boczne „główka i panewka” • połączenia szczelinowe dojrzałe niedojrzałe Ciało szkliste • woda • jony • kwas hialuronowy • fibryle kolagenowe (nieliczne) • komórki (nieliczne): - hialocyty (fibroblasty) - makrofagi ciało szkliste Funkcja: element układu optycznego, akomodacja Funkcja: element układu optycznego Siatkówka 1. Nabłonek barwnikowy jest warstwowym układem komórek nerwowych i zawiera 3 pierwsze neurony drogi wzrokowej ułożone w odrębnych warstwach 2. Warstwa fotoreceptorów 3. Błona graniczna zewn. (połączenia międzykom.) 4. Warstwa jądrowa zewn. (perykariony komórek fotoreceptorycznych) 5. Warstwa splotowata zewn. (wł. nerwowe i synapsy) 6. Warstwa jądrowa wewn. (perykariony komórek) komórki fotoreceptoryczne 7. Warstwa splotowata wewn. (wł. nerwowe i synapsy) 8. Warstwa kom. zwojowych komórki dwubiegunowe 9. Warstwa wł. nerwowych 10. Błona graniczna wewn. (błona podstawna) komórki zwojowe 10 warstw siatkówki światło (!) 3 Komórki fotoreceptoryczne (pręciki i czopki) to dwubiegunowe komórki nerwowe, których dendryty zostały przekształcone w fotoreceptory Działanie fotoreceptorów segment zewnętrzny (dyski błoniaste, w błonach barwniki wzrokowe) CIEMNOŚĆ komórka przesyła sygnały (synapsa hamująca!) fotony ↓ rodopsyna jodopsyna szczątkowa rzęska segment wewnętrzny: - elipsoid (mitochondria) - mioid (szorstka siateczka, aparat Golgiego - produkcja białek dysków błoniastych) → aktywacja ↓ opsyna stała depolaryzacja błony komórkowej (!) → aktywacja efekt ↓ ↓ białko G → fosfodiesteraza → hydroliza cGMP cGMP ŚWIATŁO komórka nie przesyła sygnałów hiperpolaryzacja błony komórkowej perykarion 1. Fotony aktywują rodopsynę/jodopsynę, uwolnienie opsyny 2. Opsyna aktywuje białko G (transducynę) 3. Transducyna aktywuje fosfodiesterazę cGMP 4. Obniża się poziom cGMP w cytoplazmie 5. Zamknięcie kanałów sodowych, hiperpolaryzacja błony kom. 6. Zahamowanie wydzielania neuroprzekaźników w synapsie hamującej – drugi neuron zostaje „odblokowany” i wysyła sygnały akson synapsa Pręcik Czopek wąski, pałeczkowaty szerszy, stożkowaty dyski błoniaste otoczone błoną komórkową dyski błoniaste są częściowo wpukleniami błony komórkowej szypuła łącząca segment wewn. z perykarionem (wypustka pręcikonośna) brak rodopsyna jodopsyny (3 odmiany, reagują na różne zakresy długości fal świetlnych (czopki S, M, L) wysoka czułość na światło niższa czułość niewrażliwy na barwy wrażliwy na barwy Pręcik Czopek Inne warstwy siatkówki - komentarze Nabłonek barwnikowy • liczne ziarna melaniny • wypustki obejmujące szczytowe rejony fotoreceptorów • strefy zamykające Funkcje: • pochłanianie światła • fagocytoza dysków błoniastych fotoreceptorów • udział w resyntezie barwników wzrokowych • warstwy jądrowe zawierają perykariony komórek, a warstwy splotowate ich wypustki i synapsy • błona graniczna zewn.: strefy przylegania pomiędzy komórkami glejowymi (Mullera) a fotoreceptorami • w. splotowata zewn.: synapsy pomiędzy fotoreceptorami i kom. dwubiegunowymi • warstwa jądrowa wewn. zawiera perykariony: - kom. dwubiegunowych - kom. poziomych (modulują aktywność synaptyczną) - kom. amakrynowych (sygnalizacja zwrotna) - kom. Mullera: ich wypustki przechodzą przez całą grubość siatkówki, pełnią funkcję „światłowodów” • w. splotowata wewn.: synapsy pomiedzy kom. dwubiegunowymi i kom. zwojowymi kom. pręcikowe kom. czopkowe • warstwa włókien nerwowych zawiera niezmielinizowane aksony komórek zwojowych 4 Szczególne obszary siatkówki obszar środkowy • wyeksponowane fotoreceptory (inne warstwy odsunięte) • głównie czopki • brak sumowania sygnałów (neurony jednosynaptyczne) • największa ostrość widzenia • odpowiada plamce żółtej naczelnych Naczynia odżywiające siatkówkę plamka ślepa (tarcza n. wzrokowego) • brak fotoreceptorów • włókna nerwowe zbierają się tworząc nerw wzrokowy • po wyjściu z gałki ocznej ulegają mielinizacji • miejsce wejścia tętnicy centralnej i wyjścia żył • naczynia włosowate naczyniówki właściwej • kapilary odchodzące od naczyń dna oka (u koni odżywiają tylko niewielki obszar) naczynia dna oka Bariera krew-siatkówka: • strefy zamykające między komórkami nabłonka barwnikowego • strefy zamykające miedzy komórkami śródbłonka kapilarów na terenie siatkówki mięśnie szkieletowe Spojówka: • nabł. wielowarstwowy sześcienny, walcowaty lub wieloszeregowy z komórkami kubkowymi • blaszka właściwa Paradoksy oka: spojówka • w układzie optycznym największą siłę załamywania światła ma rogówka (a nie soczewka) • fotoreceptory są umieszczone po „złej” stronie siatkówki (światło musi przejść przez prawie wszystkie warstwy, zanim dotrze do pręcików i czopków) Powieka skóra tarczka z gruczołami Meiboma Tarczka: tkanka łączna zbita z dużymi gruczołami łojowymi (gruczoły tarczkowe, Meiboma) • światło powoduje zahamowanie aktywności fotoreceptorów gruczoły Molla (apokrynowe) Trzecia powieka (błona migawkowa, migotka) • fałd spojówki • u podstawy zawiera płytkę chrzęstną • przejrzysta lub półprzejrzysta • przesuwa się poziomo • poruszana mięśniami gładkimi • kompletna u ptaków, gadów i ryb, często niekompletna u ssaków Funkcja: oczyszczanie, nawilżanie i ochrona rogówki Gruczoł łzowy Gruczoł surowiczy lub śluzowosurowiczy o budowie zrazikowej • odcinki wydzielnicze otoczone komórkami mioepitelialnymi i blaszka podstawną • przewody wyprowadzające (nabł. jednowarstwowy sześcienny/walcowaty) Łzy: woda, jony, lizozym, IgA Drogi odpływu łez: - kanaliki łzowe: nabłonek wielowarstwowy płaski - woreczek łzowy i przewód nosowo-łzowy: nabłonek wieloszeregowy z rzęskami i komórkami kubkowymi 5 Oko ptaków światło cewki cewka komórki wydzielnicze z kroplami lipidowymi • zróżnicowany kształt gałki ocznej: zazwyczaj spłaszczona, niekiedy kulista lub wydłużona • w twardówce płytki chrzęstne i pierścień płytek kostnych płytka kostna tęczówka Gruczoł Hardera • występuje u większości zwierząt posiadających „trzecią powiekę” • zlokalizowany w obrębie oczodołu • złożony gruczoł cewkowo-pęchrzykowy • odcinki wydzielnicze zbudowane z komórek sześciennych/walcowatych, otoczone komórkami mioepitelialnymi • wydzielina nawilżająca i/lub „smarująca” rogówkę, zmienna gatunkowo (surowicza, śluzowa, lipidowa) • u gryzoni wydzielina zawiera porfiryny (jest czerwona) Odcinek widma: fiolet/UV niebieski zielony • mięśnie szkieletowe w ciałku soczewka rzęskowym i tęczówce rogówka • inny mechanizm akomodacji: mięśnie mięśnie ciałka rzęskowego zmieniają krzywiznę rogówki i zwiększają ciśnienie w ciele szklistym grzebień • szczególna struktura: grzebień naczyniowy (pecten oculi) czerwony • w siatkówce bardzo duża gęstość fotoreceptorów: 400 tys – 1 mln/mm2 (ostre widzenie); u ssaków 150 tys/mm2 • cztery rodzaje czopków reagujące na różne odcinki widma światła • u wielu ptaków czopki wrażliwe na UV • w segmencie wewnętrznym czopka zabarwiona kropla lipidowa – działa jak filtr dodatkowo ograniczający długość fal świetlnych dochodzących do segmentu zewnętrznego • liczne czopki podwójne Grzebień naczyniowy: bogato unaczyniona łącznotkankowa struktura wyrastająca z tarczy nerwu wzrokowego. Funkcja: dostarczenie tlenu do wnętrza gałki ocznej, „dotlenienie” siatkówki 6