26. Akomodace a Scheinerův pokus
26.1 Poznámky ke cvičení
Akomodace
Akomodace je proces, který umožňuje optickému aparátu oka lomit přicházející světelné paprsky tak, aby se setkávaly na sítnici v místě nejostřejšího vidění (tj. žlutá skvrna). Prakticky je tak člověk schopen vnímat ostře různě vzdálené předměty. Proces probíhá zvětšováním a zmenšováním optické mohutnosti čočky, čímž se zvyšuje nebo snižuje její lomivost pro procházející světlo. Pružná oční čočka lidského oka je uchycena na vláknech řasnatého tělíska (corpus cilliare), jejichž napětí je regulováno ciliárním svalem (Obrázek 26-1).
Komentář: Čočka je obklopena zonulami, jejichž napnutí je ovládáno ciliárním svalem.
Jsou-li v klidové situaci ciliární svaly uvolněny, je tahem řasnatého tělíska čočka nejvíce zploštělá (optická mohutnost je nejnižší) a oko je tak zaostřeno na dálku.
Komentář: Akomodace oka probíhá pomocí součinnosti ciliárních svalů – jejich zonul a čočky. Díky kontrakci ciliárních svalů se může čočka více vyklenout a dosáhnout tak větší mohutnosti.
Při kontrakci ciliárních svalů se tah řasnatého tělíska sníží a čočka se vlastní elasticitou vyklene (její optická mohutnost se zvětší) (Obrázek 26-2). Akomodace probíhá za normálních okolností podvědomě, lze ji však demonstračně vyvolat tím, že nějaký předmět záměrně rozostříme.
Akomodace čočky je doprovázena také aktivitou na přední časti oka. V průběhu akomodace čočky dochází také k aktivitě svalů (sfinkterů) v duhovce (pupile). Dochází ke zmenšení prostoru, kterým prochází světlo, to znamená, že dochází k lepší fokusaci, ale na mnohem užší pole. Například: vidíme ostře špendlík blízko oka, ale vše kolem něj je již rozostřené. Naopak při relaxaci ciliárního svalu (čočka aktivně neakomoduje) dojde i k rozšíření duhovky, do oka vstupuje více světla, ale také více paprsků směřuje mimo fovea lutea, celkový obraz je sice širší, ale není tak ostrý.
Akomodace čočky v plném rozsahu proběhne v řádu desetin sekundy a při zaostřování do blízka je akomodace provázena současně také konvergencí optické osy obou očí (sbíhavost očí při pohledu do blízka) a zmenšením zornice (Obrázek 26-3).
Optická mohutnost oka
Světlolomný aparát oka je tvořen rohovkou, čočkou, komorovou vodou a sklivcem. Optická mohutnost neakomodovaného oka je přibližně +60 D (dioptrie je jednotka popisující schopnost lomit paprsky světla), z čeho asi 70 % připadá na rohovku (+42 až +43 D). Fyziologicky je oko schopno měnit optickou mohutnost čočky v rozsahu přibližně +16 až +20 dioptrií (v závislosti na věku – u mladého člověka je rozdíl až 10 D). Toto dostačuje pro zaostření od vzdálenosti cca 7 cm až do nekonečna. Rozmezí, ve kterém vidíme body ostře, nazýváme akomodační šíře (udávaná v metrech). Komorová voda a sklivec se na celkové optické mohutnosti oka zásadnějším způsobem nepodílí.
Akomodace na blízko, punctum proximum
Při akomodaci na blízko dochází ke kontrakci ciliárního svalu, která vede k uvolnění vláken řasnatého tělíska. Čočka se po uvolnění závěsu vlastní elasticitou vyklene (změní poloměr zakřivení hlavně přední světlolomné plochy). Inervaci ciliárního svalu na akomodaci na blízko zajišťuje parasympatická dráha vegetativního (autonomního) nervového systému.
Blízky bod (punctum proximum) je nejbližší bod ležící na optické ose, který se při maximální akomodaci zobrazí na sítnici tak, že ho vnímáme ostře. Má základní význam pří posuzování momentálního akomodačního výkonu oka.
Akomodace na dálku, punctum remotum
Při akomodaci na dálku dochází k uvolnění ciliárního svalu, které vede k natažení vláken řasnatého tělíska. Tento tah převýší vlastní elasticitu čočky, která se pod jeho vlivem oploští. Uvolněné oko je zaostřené do dálky, proto takový pohled je subjektivně nejpohodlnější.
Daleký bod (punctum remotum) je nejvzdálenější bod ležící na optické ose, který se při nulové akomodaci zobrazí na sítnici tak, že ho vnímáme ostře. Daleký bod emetropa leží teoreticky v nekonečnu, prakticky uvažujeme vzdálenost 5 m.
Komentář: U emetropického oka (u něhož jde o téměř ideální lomivost světla) je vlivem maximální schopnosti měnit mohutnost čočky blízký bod cca v 25 cm. Na tento bod musí oko maximálně možně zvětšit mohutnost čočky. Naopak vzdálený bod je stav, kdy je čočka co nejméně mohutná. Myopické oko má rozsah ostrého vidění zúžené, na druhé straně vidí ostře blízké předměty, které emetropické ani hypermetropické oko nemůže ani akomodací zaostřit. Hypermetropické oko má rozsah výrazně vyšší, musí však používat akomodaci i na předměty v dálce, které by zdravé oko už akomodovat nemuselo. Tím dochází k přetěžování akomodačních svalů a možným zdravotním problémům jako bolesti hlavy a očí.
Poruchy akomodace
U emetropického oka procházejí paprsky světla takovou optickou soustavou, že se protínají v ohnisku na ploše sítnice. Pokud se paprsky protínají v ohnisku před nebo za sítnicí, hovoříme o refrakčních vadách (ametropické oko). Refrakční vady lze rozdělit na asférické (astigmatismus) a sférické (krátkozrakost, dalekozrakost).
Krátkozrakost (myopie) je sférická vada oka způsobená větší lomivostí optických prostředí (refrakční myopie), nebo příliš dlouhým očním bulbem vzhledem k optické mohutnosti oka (axiální myopie). Rovnoběžné paprsky dopadající do oka ze vzdáleného objektu, se protínají v ohniskové rovině ležící před sítnicí a obraz objektu na retině je rozostřen.
Komentář: Vizualizace dopadu rovnoběžných paprsků do oka a následná poloha ohniska, ve kterém se protínají. U zdravého – emetropického oka se tak děje na sítnici (obrázek nahoře). U refrakční vady je poloha ohniska neoptimální. V případě krátkozrakého oka (obrázek vlevo dole) se paprsky protínají před sítnicí, u dalekozrakého oka (obrázek vpravo dole) je ohnisko lokalizováno za sítnicí.
Aby mohl vzniknout ostrý obraz, musí být paprsky dopadající do oka nikoli rovnoběžné, ale rozbíhavé (divergentní). Tyto paprsky vyzařují nebo odrážejí předměty ležící blíže jak 6 m od pozorovatele. Vzdálený bod u oka myopického neleží v nekonečnu, ale ve vzdálenosti bližší než 6 m. U myopického oka je akomodační systém z výše uvedených důvodů relaxovaný. U krátkozrakého oka je proto blízký bod uložen blíže k oku ve srovnání s okem emetropickým. Korekce se provádí rozptylovými čočkami.
Dalekozrakost (hypermetropie) je sférická vada oka způsobená menší lomivostí optických prostředí (refrakční hypermetropie) nebo příliš krátkým očním bulbem vzhledem k optické mohutnosti oka (axiální hypermetropie). Rovnoběžné paprsky dopadající do oka ze vzdáleného objektu se bez akomodačního úsilí protínají v ohniskové rovině, kdy ohnisko leží teoreticky za sítnicí. Obraz vzdáleného bodu je tedy u oka hypermetropického neskutečný. Dalekozraké oko může vadu částečně kompenzovat tím, že akomoduje i při pohledu na předměty vzdálenější než 6 m. Blízký bod je proto u hypermetropa více vzdálen ve srovnání s emetropem. Korekce se provádí spojnými čočkami (Obrázek 26-5).
Vetchozrakost (presbyopie), neboli tzv. stařecké vidění je způsobeno ztrátou elasticity čočky a zmenšenou schopností akomodace oka. Vzdálený bod zůstává nezměněn, vzdaluje se ale blízký bod. Postižený tak vidí rozostřeně blízké předměty, typicky vadu poznává u čtení (musí oddalovat text od sebe – “nemoc krátkých rukou“). Korekce se provádí předsazením spojné čočky, popř. bifokální čočkou. Presbyopie je jedním z projevů stárnutí organismu a lze ji označit za fyziologickou, proto se častokrát v odborné literatuře neřadí přímo mezi refrakční vady.
Komentář: Korekce refrakční vady oka předsazením vhodné čočky tak, aby se paprsky vstupující do oka protínaly na sítnici v místě nejostřejšího vidění. Vlevo předsazená rozptylová čočka pro korekci myopie u krátkozrakého oka. Vpravo předsazená spojná čočka pro korekci hypermetropie u dalekozrakého oka.
Scheinerův pokus
Je důležité si uvědomit, že imaginární optická osa procházející středem oka při pohledu před sebe dělí sítnici oka a také jeho zorné pole na dvě poloviny. S ohledem na Snellenův zákon lomu pak pravá část sítnice každého oka analyzuje světelné paprsky přicházející z levé části zorného pole a obráceně. Zpracování obrazové informace ve zrakové kůře probíhá pro každou část sítnice v jiné hemisféře. Pravá hemisféra zpracovává zrakovou informaci z pravé části sítnice obou očí, tedy levé části zorného pole a levá hemisféra z levé části sítnice, tedy pravé části zorného pole.
Pokud pozorovatel pohledem fixuje libovolný bod v dálce před sebou a my umístíme jakýkoliv předmět nalevo od něj do periferie, pravé i levé oko jej vnímá ve svém levém zorném poli. Obraz předmětu je promítán na pravou část sítnice obou očí, zraková informace je zpracována jenom v pravé hemisféře a pozorovatel skutečně vnímá nalevo daný předmět. Analogicky by probíhalo vnímání předmětu umístěného napravo od pozorovatele. Předměty v periferii vnímáme neostře, protože obraz nedopadá do oblasti žluté skvrny, ale na periferní části sítnice se sníženou plošnou hustotou fotosenzorických buněk. Pokud však předmět umístíme před pozorovatele v jeho blízkosti (pozorovatel pořád fixuje libovolný bod v dálce a čočka není akomodována), nachází se tento předmět v pravém zorném poli levého oka a v levém zorném poli oka pravého. Z důvodu neoptimální akomodace čočky pro vnímání blízkých předmětů se paprsky sbíhají v ohnisku až za sítnicí a dopadají tak na obě části sítnice. Zraková informace z jednoho předmětu je tedy zpracována oběma hemisférami a pozorovatel vnímá předmět zdvojeně. Cílem této verze Scheinerova pokusu je pochopit spojení mezi lomem paprsků v závislosti na optické mohutnosti čočky a vnímáním obrazu, který za těchto okolností vznikne na sítnici. Jinak řečeno, záleží na čočce, která strana retiny bude zpracovávat paprsek a jak se tedy bude výsledný obraz jevit. Scheinerův princip je dodnes součástí jednoho z typů automatických refraktometrů, přístrojů sloužících k objektivnímu posouzení refrakčních vad oka.
Komentář: Přerušení této dráhy na různých úrovních vede k úplnému nebo částečnému výpadku zorného pole.
Průkaz akomodace – Scheinerův pokus
Scheinerův pokus lze demonstrovat tak, že v blízkosti oční zornice (pupily) umístíme neprůhlednou clonu. Ta obsahuje dva bodové otvory, jejichž vzájemná vzdálenost je menší než průměr pupily. Každý z otvorů lze zakrýt záklopkou. Při sledování dvou objektů (červený a zelený špendlík) v různé prostorové hloubce přes danou clonu docílíme, že na sítnici dopadá z pozorovaného předmětu jen omezený počet paprsků světla. Pokud svůj pohled zaměříme na bližší špendlík (zelený), oko akomoduje (přizpůsobí optickou mohutnost čočky) tak, aby se paprsky sbíhaly na sítnici v oblasti žluté skvrny. Toto nastavení oka je pro vnímání vzdálenějšího špendlíku (červeného) neoptimální a jeho obraz se jeví zdvojeně.
V první fázi pokusu sleduje vyšetřovaný bližší zelený špendlík, vzdálenější červený špendlík je tedy vnímán zdvojeně. Postupné uzavírání záklopek pak vede ke změnám v obraze – zaslepením jednoho z otvorů záklopkou dojde k vymizení jednoho ze zdvojených obrazů vzdáleného špendlíku. Důvody jsou tyto:
- Zorné pole – pravá strana sítnice zpracovává levou stranu zorného pole a naopak (bez ohledu na levé a pravé oko). To také znamená, že pokud zamezíme záklopkou paprsku z jedné strany průchod do oka, nebude v závislosti na bodech 2. a 3. (viz níže) podrážděna světlem daná část sítnice a příslušný imaginární obraz vzdáleného špendlíku v zorném poli zmizí.
- Lom paprsků na rozhraní dvou prostředí – při přechodu z prostředí s nižším indexem lomu (vzduch) do prostředí s vyšším indexem lomu dochází k lomu ke kolmici – paprsky mají tendenci se sbíhat k sobě (platí pro všechny přicházející paprsky, i pro ty ze vzdálenějšího špendlíku).
- Mohutnost čočky – při akomodaci čočky na blízko bude její mohutnost výrazně vyšší než při její relaxaci. Paprsky se tak ke kolmici lámou mnohem více než při pohledu na dálku.
V druhé fázi pokusu sleduje vyšetřovaný vzdálenější špendlík, bližší tedy vnímá zdvojeně. Uzávěr otvoru clony záklopkou opět vede k vymizení jednoho ze zdvojených obrazů bližšího špendlíku, tentokrát však opačného než v předešlém případě. Jinak řečeno, fixace bližšího nebo vzdálenějšího špendlíku (rozdílná akomodace čočky) rozhoduje o tom, zda uzávěr clony pravou záklopkou povede k vymizení pravého nebo levého obrazu zdvojeného špendlíku, na který nezaostřujeme. Proto lze tento pokus považovat za průkaz akomodace čočky, změny jejích optických vlastností v závislosti na vzdálenosti předmětu, který chceme v různé hloubce zorného pole vnímat ostře.
Kontrolní otázky
Při akomodaci oka se: (vyberte všechny správné odpovědi)
| sníží lomivost čočky. | |
| zvýší lomivost čočky. | |
| kontrahuje ciliární sval. | |
| uvolní tah závěsného aparátu čočky. |
Rozšíření zornice se nazývá:
| mióza. | |
| mydriáza. | |
| akomodace. | |
| myopie. |