Komplexný charakter ľudského oka – od slepej škvrny a makuly až po zaostrené a periférne videnie

Za posledných 500 miliónov rokov sa z jediného bodu citlivého na svetlo vyvinulo neuveriteľné množstvo odlišných očí. To bol zásadný evolučný krok, pretože tvory so zrakom mali v porovnaní so slepými druhmi jednoznačné výhody. Výskumníci sa nezhodujú v názore na to, či sa vyvinuli z jedného proto-oka alebo či sa oko vyvíjalo nezávisle v rôznych časových obdobiach. Rôzne organizmy majú rôzne typy očí, od plochých očí, cez jamkové oči, dierkové oči a zložené alebo komplexné oči až po oči so šošovkami, ktorými disponujú stavovce vrátane ľudských bytostí. Posledný typ oka je jedným z najdokonalejších orgánov videnia, ktoré evolúcia doposiaľ vytvorila. Vývoj oka so šošovkou umožnil vnímať prostredie, ktoré bolo súčasne jasné a ostré. Ale aj oko človeka trpí evolučnými slabými stránkami…

Mozog v spolupráci s očami zohráva v komplexnom svete ľudského videnia kľúčovú úlohu. Nebadane a zjavne s minimálnym úsilím kompenzuje slabé stránky našich očí. To je ten najlepší príklad spolupráce!
Keď sa stavovcom vyvinuli oči so šošovkami, stalo sa niečo nečakané. Na rozdiel od sépie, ktorá má veľmi dômyselné bublinové oči so šošovkami, ktoré vznikli prostredníctvom invaginácie vonkajšej pokožky, sa ľudské oko – zjavne náhodne – formovalo úplne opačne ako výhonok mozgu. Tento rozdiel sa na prvý pohľad môže zdať zanedbateľný, a dokonca ponúka výhody, keďže rovnaké oko môže obsahovať viac fotoreceptorových buniek. Na počudovanie sú naše fotosenzitívne bunky umiestnené nesprávne okolo sietnice a smerujú dovnútra nášho tela, pričom nervové bunky smerujú k svetelnému zdroju. To znamená, že máme „invertované“ oči, ktoré od mozgu vyžadujú nastavenie vecí do správnej perspektívy. To zároveň znamená, že ľudia a všetky stavovce majú niečo, čo sa označuje ako slepá škvrna.

Slepá škvrna (skotóm) je miesto v našich očiach, v ktorom prechádza optický nerv sietnicou do mozgu. Vedenie nervových buniek, ktoré tvoria optický nerv, vytvára v sietnici druh „otvoru“ – súčasť zorného poľa, ktoré sa nevníma v dôsledku neexistencie fotoreceptorových buniek detegujúcich svetlo. Túto nedostatočnú konštrukciu sietnice, ktorá obsahuje slepú škvrnu vo vizuálnom poli, odborníci nazývajú invertovaným okom. Slepá škvrna sa nachádza približne v uhle 15 stupňov na nosovej strane očnej jamky. Zdraví ľudia vo všeobecnosti nevnímajú tento nedostatok vizuálnych informácií, keďže náš mozog interpoluje slepú škvrnu na základe okolitých detailov, informácií z druhého oka a výpočtu odlišných obrazov vyplývajúcich z pohybov oka.

Slepú škvrnu po prvýkrát zdokumentoval v roku 1660 francúzsky fyzik Edme Mariotte.

1. Slepá škvrna                2. Makula
3. Očný nerv                   4. Spojivka
5. Rohovka                     6. Očná komora
7. Zrenica                       8. Dúhovka
9. Šošovka                    10. Ciliárny sval
11. Sklovec                   12. Očné bielko
13. Cievovka                 14. Sietnica

Tu je postup:
Zavrite ľavé oko a zaostrite pravé oko na bod vľavo. Oko musí byť vo vzdialenosti od obrazovky, ktorá je približne dvojnásobná ako vzdialenosť medzi bodom a stredom mriežky na obrazovke. Teraz pomaly otáčajte hlavou smerom od obrazovky. V určitom bode zistíte, že sa chýbajúci stred vyplní. To je slepý bod – bod, v ktorom poskytuje chýbajúce vizuálne informácie mozog.

Tak ako má každé ľudské oko slepú škvrnu, má aj oblasť sietnice, ktorá umožňuje špičkové zaostrené videnie a ktorá je známa pod názvom makula alebo žltá škvrna. Stred makuly obsahuje najvyššiu koncentráciu čapíkových buniek, t. j. jedného z dvoch typov fotoreceptorových buniek v oku. Tento malý stredový bod – fovea centralis – sa nachádza presne v strede makuly a je zodpovedný za ostré stredové videnie.

Zvieratá, ktoré potrebujú v noci dobrý zrak, majú vo všeobecnosti veľké oči – napríklad sovy, exotické zvieratá, ako napríklad okále, ale aj mačky. Mačky majú aj špeciálnu sietnicu obsahujúcu odrazovú vrstvu, ktorá umožňuje, aby do sietnice dopadalo viac svetla. Oči nočných lovcov sú vytvorené inak než ľudské oči. V porovnaní s ľuďmi, ktorých zrak je najlepší cez deň, majú nočné zvieratá oveľa viac tyčiniek (ktoré sú zodpovedné za vnímanie jasu) než čapíkov (zodpovedné za vnímanie farieb).

Naše čapíky teda zohrávajú kľúčovú úlohu v oblasti nášho farebného videnia. Máme tri typy čapíkov s maximálnou citlivosťou na červenú, modrú alebo zelenú, t. j. farby korešpondujúce so špecifickými vlnovými dĺžkami denného svetla. V noci strácame svetlo týchto troch farebných vlnových dĺžok. Výsledok: nemáme prístup k informáciám o farbách, t. j. aktívne zostávajú iba tyčinky – preto všetko vnímame v sivej farbe.

Mohli by sme povedať, že každý tvor má také oči, aké si zaslúži. Pre zvieratá, ktoré by mohli tvoriť ďalší chod jedálneho lístka predátorov, je dôležité mať dokonalé a komplexné zorné pole. Preto majú zajace, vysoká zver a ďalšie potenciálne zvieracie obete oči naboku hlavy. Zároveň to však pre ne znamená, že ťažšie dokážu posúdiť hĺbku a vzdialenosť.

Vďaka tomu, že máme oči umiestnené tak, ako máme, dokážeme dokonale odhadovať hĺbku a vzdialenosť, aj keď nemáme 360-stupňové zorné pole, pravdepodobne preto, že ho už nepotrebujeme.

Vedeli ste, že keď zaostríme na objekt, v skutočnosti sa naň nepozeráme? Fotoreceptorové bunky v našej sietnici reagujú iba na zmeny svetelných podmienok. Ak sa teda zahľadíme na nejaký objekt, obraz bez pohybu sa začne strácať. Príroda má však vždy riešenie: naše oči neustále robia malé náhodné pohyby bez toho, aby sme o tom vedeli, preto sa ostrým zrakom pozeráme na objekt a zároveň vnímame veci okolo neho. Znamená to, že ak zafixujeme pohľad na jeden bod, naše oči budú neustále vykonávať krátke a rýchle pohyby, ktoré sú známe pod názvom kmity oka.

Periférne videnie je súčasťou nášho videnia, ktoré sa nachádza mimo centrálneho zaostreného videnia. Účelom periférneho videnia je získať úvodný dojem o kontexte, skôr ako pohľad zaostríme na niečo konkrétne, t. j. toto videnie funguje inak ako zaostrené videnie. Periférne videnie pokrýva viac než 90 percent nášho vizuálneho poľa, aj keď má prístup iba približne k 50 percentám fotoreceptorových buniek. Znamená to, že schopnosť rozlišovať detaily patrí do nášho periférneho videnia v dôsledku jeho oveľa nižšej zrakovej ostrosti alebo rozlíšenia. Naše periférne videnie je podstatne lepšie pri vnímaní pohybu, pretože stále potrebujeme byť schopní identifikovať možné riziká.