2019.05.03.

1

72. Látás: A fotoreceptorok működése, jelfeldolgozás a retinában. A látótér és a látópálya

73. Látás: Az oculomotoros folyamatok szabályozása. Agykérgi mechanizmusok. Binocularis látás, színlátás

Rosta Judit

2019 Április 16.

Vision:CellPress-Thevisualpathwayofzebrafish

LÁTÁS II.

LÁTÁS I.

a szem felépítése

könnyszekréció

palpebrális (cornea)-reflex

törőképesség, fókuszpont,

myopia, hyperopia, presbyopia,

astigmia

accomodáció

Intraoculáris nyomás- glaucoma

szemmozgások

2019.05.03.

2

A SZEM FELÉPÍTÉSE ISMÉTLÉS- Látás I.

Cataract (szürkehályog): a lencse elhomályosodása

Astigmia

Glaucoma

musc.ciliares

Accomodáció

zonula rostok(felfüggesztő ligamentumok)

Aqueous Humour: CSF-szerű szekrétum a ciliáris

epithelből

Felszívódás zavara=>intraokuláris nyomás nő

Ciliáris test:Accomodáció

TörőképességPupillareflex

musc.sphincter/dilatator pupillae

pupilla

Törőképesség: Lencse vs cornea?

1. Musc.ciliares kontrakció

2. Zonula rostok relaxálnak –passive

3. Lencse domborodik-saját rugalmasság

ACCOMODÁCIÓ

Musc.ciliaresZonula rostok

Musc.dilat.pupillMusc.dilat.pupill.

Accomodáció: Parasympathicus reflex

+ musc. sphincter pupillae contrakció (ggl. ciliare)

+ szemek konvergálása

Ciliáris test

ISMÉTLÉS- Látás I.

közellátástávollátás

Stimulus: kép elmozdulása a retináról

2019.05.03.

3

LÁTÁS II.

pupillareflex

látásélesség

a retina sejttípusai

phototranszdukció, scotopiás-photopiás látás

színlátás

adaptáció

perimetria

látómező

látókéreg

térlátás

szemmozgások koordinálása

PUPILLAREFLEX

musc.sphincter/dilatator pupillae kontrakciója

Atropin (muszkarinerg antagonista)Parasympathicus tónus

amphetamin,LSD, ecstasy, cocaine

Mydriatikumok

Stimulus: fény, akkomodáció

A pupilla méretének a fény intenzitásához igazítása

musc.sphincter-miosis pupillae musc.dilatator-mydriasis pupillae

Stimulus: fény intenzitása csökken, szimpatikus izgalom

2019.05.03.

4

Felső AGYTÖRZSI MOTOR REFLEXEK

PLRaff.

eff.

PALPEBRÁLIS vs. PUPILLAREFLEX Látás I.-II.

Pretectal Nucl. Nucl. Edinger-Westphal

Konszenzuális Reakció

Ggl. ciliare psy.

Retina

Musc.sphincter pup.

FÉNY

MYOSIS

anaesthesia

PLR

Cornea-reflex

VOR

aff.

eff.

aff.

eff.

aff.

PALPEBRÁLIS-CORNEA REFLEX= cornea stimulálására a szemhéj záródik- bilaterális

Pretectal Nucl. Nucl. Edinger-Westphal

Consensual Reaction

Ggl. ciliare psy.

Retina

Musc.sphincter pup.

FÉNY

MYOSIS

(Vestibulo-Okuláris Reflex)

Cornea Trigeminal Sensory Nucl.

Facial Motor Nucl.

Lemn.Med.

orbicularis oculi musc.Szemhéjzáródása

stimulus

PALPEBRÁLIS vs. PUPILLAREFLEX Látás I.-II.

Felső AGYTÖRZSI MOTOR REFLEXEK

2019.05.03.

5

LÁTÁSÉLESSÉG

Optikai rendszer milyen mértékben képes a fény konvergálására/divergálására: törőerő

(mértékegység: Dioptria)

Finom részletek elkülönítésének képessége: térbeli feloldóképesség

(mértékegység : Látószög (α : szögperc’) – emberi szem: 1'

1°=60 szögperc

Két pont távolsága

1/360 része a körnek=1°

az emberi szem felbontóképessége számszerűsítve látótávolságban kifejezve:

Látásélesség

(mértékegység : Visus)

Látótávolság

tárgy

MIT JELENT 1 szögperc?

Látószög

„kritikus távolság”

Két pont távolsága: 6.052 000 m

Látótávolság: 261. 109 m

Látószög: α=2°

LÁTÁSÉLESSÉG LÁTÓSZÖG: látótávolságtól független

2019.05.03.

6

1,5 mm

1°

0,1 mmα

1°

Látótávolság

(5 m/20 feet)

(25 cm)

Két pont távolsága

LÁTÁSÉLESSÉG HOGYAN MÉRJÜK A LÁTÁSÉLESSÉGET?

SNELLEN-,KETTESSY-

VISUSTÁBLA

Az emberi szem képes elkülöníteni az egymástól 0.1 mm-re lévő két pontot 25 cm-ről

α: independent from viewing distance

CSAPODY-FÉLE OLVASÓTÁBLA

Az emberi szem képes elkülöníteni az egymástól 1.5 mm-re lévő két pontot 5 m-ről

GYA

KO

RLA

T

NORMÁL VISUS V=5/5 dD

Normal

5/50

5/9

5/2

D

csökkent látásélesség: V<1

myopia, retinitis pigmentosa, diabetese retinopathia

presbyopia, cataract

subject

Normal

Normal

d

MIT JELENT Az 5/2 VISUSÉRTÉK?

A tesztelés távolsága Normál látás

Dioptre Measure 20/20 Measure

-1.00 20/40

-2.00 20/80

-3.00 20/150

-4.00 20/300

-5.00 20/400

-6.00 20/500

Standard-tesztelés távolsága

Változó - normál távolság

V=

LÁTÁSÉLESSÉG

Mért visusértékDioptria érték

2019.05.03.

7

A FÉNY ÉRZÉKELÉSE

A látható fény

a különböző hullámhosszúságú fénynyalábok eltérő szögben törnek meg- a szín érzékelése az eltérő hullámhosszok felismerésén alapszik

Fény= Elektromágnese sugárzás:

részecskék – FOTON – terjedése a térben,

energia;

a látható fény hullámhossza 400–700 nm

Prizma: a fénysugár megtörése (diszperzió)

A hosszabb hullámhosszú (vörös) és

a rövidebb hullámhosszú (kék)

szétválasztódik

Hullámhossz

400-700 nm

(4-7 * 10-7 m)

A látható fény

2019.05.03.

8

Az energia (foton) átkonvertálása elektromos jellé (akciós

potenciál)?

FOTOTRANSZDUKCIÓ

ABSZORPCIÓ

REFLEKCIÓ

REFRAKCIÓ

Fény

2019.05.03.

9

A fotont (a fény elemi egysége) fényérzékeny

molekulák (fotopigmentek) elnyelhetik

(abszorpció) miáltal a szerkezetük megváltozik

RETINAL

pl. RHODOPSINretinalretinal

opsinopsin

Retinal + Opsin

All-trans retinol (A-vitamin)

FÉNYÉRZÉKELÉS FOTOPIGMENTEK

G-protein (TRANSDUCIN) stimulálása

Fotopigmentek: FOTORECEPTOROK külső

membránjában lokalizált photo-szenzitív molekulák

FOTOTRANSZDUKCIÓ

Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology

DARK LIGHT

CGMP magas

Transzmitter-release (glu)

SÖTÉT ÁRAMSÖTÉT ÁRAM

CGMP alacsony

FÉNY: „fotoreceptorok lekapcsolása”

1. Fény elnyelése (fotopigmentek)

2. Fotopigmentek lebomlása

3. „fotoreceptorok lekapcsolása”

cGMP-kapuzott kationcsatornák ZÁRÁSA

Hyperpolarizáció

Csökkent Transzmitter felszabadulás

2019.05.03.

10

Az energia (foton) átkonvertálása elektromos jellé (akciós potenciál)

FOTOTRANSZDUKCIÓ

SZIGNÁL/FOTOTRANSZDUKCIÓ Fotoreceptorok

BIPOLÁRISBIPOLÁRIS

GANGLIONGANGLION GANGLIONGANGLION

BIPOLÁRISBIPOLÁRIS

KONVERGENCIAKONVERGENCIA

PÁLCIKÁKPÁLCIKÁK

NINCS KONVERGENCIANINCS KONVERGENCIA

CSAPOK a CSAPOK a foveábanfoveában

„on” válasz (depolarizáció„off” válasz (hyperpolarizáció)

Receptív mező (centrum-periféria)Akciós potenciál generálás

Vol. 13, No. 1 of the Creation Ex Nihilo Technical Journal,Gurney P. 1999

verted retina(invertebrates)

inverted retina(vertebrates)

2019.05.03.

11

FOTORECEPTOROK fotoreceptorok eloszlása a retinán

0

Fovea (Foveola): csak csapok

foveafovea

(from Curcio et al.,1990)

Csapok

Pálcikák

perifériaperiféria

„sharp central vision”

Neuronok,axonok elhajlása miatt a

fény torzulás nélkül éri el a retinát

120 millió

Különböző funkció és eloszlás

Pálcikák és Csapok

"scotopiás látás„sötét

"photopiás látás„nappali fény6 millió

Uni

vers

. d' A

laca

nt R

etin

al m

icro

scop

y-by

Nic

olás

Cue

nca

PálcikaPálcika

CsapCsap

n. Opticus kilépése

MACULA LUTEA

FOVEA CENTRALIS

OPTHALMOSCOPIA szemfenéktükrözésOPTHALMOSCOPIA szemfenéktükrözés(erek állapota)(erek állapota)

Receptorok hiányoznakReceptorok hiányoznak

éleslátáséleslátás

HUMAN RETINAHUMAN RETINA

csapokcsapok

GYAKORLAT

2019.05.03.

12

A retina sejttípusai

Fotoreceptorok

Bipoláris sejtek

Amacrine sejtek

Ganglion sejtek

Retinális epithelium

Horizontális sejtek

Transcriptional regulation of photoreceptor development and homeostasis in the mammalian retina;Anand Swaroop, Douglas Kim & Douglas Forrest; Nature Reviews Neuroscience 11, 563-576 (August 2010)

Szig

náltra

nszd

uk

cióS

zign

áltra

nszd

uk

ciómelanin(-albino)

photopigment regeneration

A f

ény

irá

ny

aA

fén

y i

rán

ya

Photoreceptorok: R-pálcikák,C-csapok

Inhibitorosinterneuronok

integrálás+szabályozásreceptorsejtek kimeneténél

FOTOTRANSZDUKCIÓ

A f

ény

irá

ny

aA

fén

y i

rán

ya

Kromatikus és luminancia tulajdonságok

�1. pálcikák és csapok eltérő fényérzékenységgel (luminancia) rendelkeznek

� 2. Spektrális érzékenység: fotopigment-tartalom alapján (chroma-szín)

a különböző hullámhosszok közötti különbség érzékelése a színérzékelés alapja

FOTORECEPTOROK SZÍNLÁTÁS

2019.05.03.

13

Fotopigmentek különböző abszorpciós spektrummal

Pálcikák: Rhodopsin

Csapok: 3 különböző fotopigment

FOTORECEPTOROK SZÍNLÁTÁS

Színlátás zavarai

A 3-féle csap

elhelyezkedése a foveában

MOSAIK-MODELL

Ishihara-teszt (Gyakorlat)

• megváltozott spektrális szenzitivitás

• Egy típusú csap teljes hiánya/ pl. zöld hiánya

• Csak egyfajta pigment található=teljes színvakság

Vörös-zöld- és kék-érzékeny csapok

a fotoreceptorok képessége a különböző fényviszonyokhoz való alkalmazkodás

A retina érzékenysége csökken a fény intenzitásának emelkedésével

FÉNYADAPTÁCIÓFÉNYADAPTÁCIÓ

A retina érzékenysége nő a fény intenzitásának csökkenésével

FOTORECEPTOROK ADAPTÁCIÓ

1. Pupilla tágul

2. Alacsony fényintenzitás nem elegendő a

csapoknak

3. A pálcikák fotopigmentjei lebomlottak, „fel

kell építeni újra” lassú (30 min)

1. Pupilla szűkül

2. A pálcikák szaturálódnak

3. „csapokra való átállás”

Fotopigment regenerációja: pálcikákban lassú (30min), csapokban gyors (2-3 min)

Szaturáció elkerülésére (= fotoreceptorok érzéketlenné válása=lebomlása)

Fény elnyelése= a fotopigmentet lebomlása

SÖTÉTADAPTÁCIÓSÖTÉTADAPTÁCIÓ

2019.05.03.

14

A látópályaCGL-en kívüli projekciók

Pretectum:Pupillareflex

(Konszenzuális)

Guyton and Hall. Medical Phys.

A nazális retinafélből származó rostok átkereszteződnek az ellenoldalra!!

Látóterek leképeződése a retinán Temporális látótér � nazális retinafélen � ellenoldali vizuális kéreg

Tem

poral hemifield

Nasal hem

ifield

Collic. Sup.szemmozgások kordinálása

Pretectum:pupillareflex, lencse

PERIMETRIA: a látótér feltérképezése

Látótér

OPTHALMOMETRIA: a szem biometrikai jellemzőinek

mérése (pl. cornea görbülete)

Javal-Schiötz Ophthalmometer

130°-145°

Binokuláris látótér

Monokuláris Látótér

Fiziológiás scotoma (vakfolt)

2019.05.03.

15

Látópálya

MAGNOCELLULÁRIS

pályaPARVOCELLULÁRIS

pálya

A vizuális infomációk szegregálódásamegtartott marad: CGL

Corpus Geniculatum Laterale (CGL)

színérzékelés Térbeli felbontás

Retina

striatum-csíkozott

Vizuális kéreg

Vizuális kéreg Funkcionális egység: „Columna”

3030

ORIENTÁCIÓS COLUMNÁKORIENTÁCIÓS COLUMNÁK

fény-érzékeny „blob”-ok

Primer Visual Cortex V1(Hubel & Wiesel, 1958)

OKULÁRIS OKULÁRIS DOMINANCIA DOMINANCIA OSZLOPOKOSZLOPOK

OKULÁRIS DOMINANCIA OKULÁRIS DOMINANCIA OSZLOPOKOSZLOPOK

az azonos orientiációjú stimulusra reagáló neuronok funkcipnális egysége

OKULÁRIS DOMINANCIA OKULÁRIS DOMINANCIA OSZLOPOKOSZLOPOK

Monoculáris régiók

2019.05.03.

16

31

V2: komplex formák felismerése

V3: geometria

V3a: mozgás-irány

V4: szín

V5: kinetika-(mozgás)

V6: stereopsis (3D)

Vizuális asszociációs kérgi területek

Temporális kéreg(„inferotemporális kéreg”): Alak és forma

A vizuális információk kérgi feldolgozása

Szemmozgások koordinálása

C. Colliculus Superior:

szemmozgások koordinálása

OPTOKINETIKUS NYSTAGMUSválasz a látótér elmozdulására (követő)

B. Pretectum:

I. pupillareflex

II. accomodáció

III. optokinetikus reflex

CGL-en kívüli projekciók

2019.05.03.

17

Klasszifikáció

Optikai tengelyek alapján:I. konjugált szemmozgások

II. konvergáló és divergáló szemmozgások

III. Torziós szemmozgások

torziós

1sec

Szemmozgások koordinálása

konjugált

konvergáló

Sebesség alapján:I. saccadikus szemmozgások: < 60 °/s - 1000 °/s; Gyors és lassú komponensIII. fixációs periódusok (max. 0,5 s)

OPTOKINETIKUS NYSTAGMUS

PERCEPCIÓ Stereopsis

Stereopsis: 3D érzékelés „ mélységérzékelés” (távolság)

Diszparitás=különbség

BINOKULÁRIS DISZPARITÁS

Mélységinformáció:Lokalizáció a retinán

Korrespondeáló retinapontok: ha aretinákat egymásra

fektetve egymásnak megfeleltethető retinapontok;

Fixált objektum a két retina korrespondeáló pontjaira

vetül

Horopter: összes pontja a fixált

objektummal azonos távolságon van

2019.05.03.

18

Non-corresponding retinal pointsCorresponding retinal points

Stereopsis (3D)

Lokalizáció a retinán- mélységinformáció (távolság érzékelése)

„Smart Contact Lenses”

kontakt lencsék beépített microelectromos szenzorokkal

Presbyopia- akkomodáló lencsék- autofókuszálás msec-on belül (Johnson & Johnson Vision Care)

Intraoculáris nyomás monitorozása: glaucoma esetén

Arch Ophthalmol. 2012;30:1534-9, Mansouri K, Medeiros FA, Tafreshi A, Weinreb RN.

… anti-allergén gyógyszereket tartalmazó és adagoló kontakt lencsék tervezése (New Drug

Application in 2017)- Johnson & Johnson Vision Care’s

Review of optometry (published Febr, 2017)

LÁTÁS Nr.72