Algemene informatie over het oog

'De ogen zijn de spiegels van de ziel' hieruit blijkt al hoe belangrijk je ogen zijn; om te zien waar je loopt, om te kijken wie er nou voor je staat, om te lezen, onze ogen zijn haast onmisbaar in ons dagelijks leven. Hieronder vind je alle belangrijke informatie over het oog; van het licht tot en met de oogafwijkingen. Voordat we beginnen met de werkelijke uitleg van de werking van het oog moeten we natuurlijk weten wat licht is. Zonder licht zouden wij namelijk (bijna) niets zien.

Wat is licht?

Licht is een vorm van elektromagnetische straling, oftewel de voortplanting van elektrische en magnetische trillingen door de ruimte. Licht bestaat uit verschillende golflengtes en wanneer elektromagnetische straling een golflengte binnen de voor mensen waarneembare grens heeft, wordt deze straling als licht waargenomen. Mensen nemen licht waar wanneer elektromagnetische straling met een golflengte tussen de 400 en 750 nanometer het oog bereikt. Deze golflengte kan variëren en bepaalt ook de kleur van het licht dat door de ogen wordt waargenomen.

De grootste gevoeligheid van het menselijk oog ligt bij daglicht bij ca. 550 nm. (geelgroen) en bij nacht bij 500 nm. (blauwgroen). Licht met een golflengte onder de 400 nm. wordt ultraviolet licht genoemd en licht boven de 750 nm. wordt infrarood licht genoemd; deze kunnen beiden niet met het menselijk oog waargenomen worden.

Verder is voor het goed waarnemen van kleuren ook de lichtsterkte van belang. De intensiteit van licht wordt de lichtsterkte genoemd. Om kleuren goed waar te kunnen nemen, is er een minimum lichtsterkte nodig. Als deze lichtsterkte er niet is, kan een kleur zoals bijvoorbeeld oranje waar genomen worden als bruin.

De onderdelen van het oog

Het menselijk oog bestaat uit drie lagen (van buiten naar binnen):

• De harde oogrok met het hoornvlies.
• Het vaatvlies met de iris, waarin de pupil zit.
• Het netvlies met de zintuigcellen.

Lichtbreking

Normaal gaan lichtstralen altijd rechtdoor, maar als lichtstralen overgaan van lucht naar een andere stof zoals bijvoorbeeld glas of water, dan veranderen deze van richting; de stralen worden als het ware gebroken. Dit verschijnsel wordt lichtbreking genoemd en vindt ook plaats wanneer een lichtstraal het oog binnenkomt. Deze mate van breking hangt af van beide middenstoffen, maar ook van de hoek waaronder de straal invalt op het grensoppervlak. Lichtbreking is nodig bij het zien, omdat de lichtstralen zo gebroken moeten worden dat ze in één punt samenkomen op het netvlies. Bij lichtbreking in het oog spelen vooral het hoornvlies en de ooglens een rol. Als een lichtstraal het oog binnenkomt, wordt deze als eerste gebroken door het hoornvlies. Het hoornvlies is het doorzichtige deel van de harde oogrok, die het hele oog omvat. Het hoornvlies zorgt voor de grootste breking van het licht waarna er met de lens scherpgesteld kan worden.

De breking van een lichtstraal hangt verder ook in kleine mate van de kleur af. Vanwege het verschil in golflengte wordt elke kleur anders gebroken. Zoals elke stof een andere brekingsindex heeft, zo heeft ook elke kleur een andere brekingsindex. De brekingsindex van een stof is het getal dat aangeeft hoeveel licht gebogen wordt bij overgang van de ene naar de andere middenstof. Kleuren met een korte golflengte worden sterker gebroken en zie je daarom onder een grotere hoek. Doordat de golflengte van de kleur blauw korter is dan die van rood, zul je blauw dus altijd al onder een grotere hoek zien. De verschillen in brekingsindex kun je goed aangeven met behulp van een prisma. Bij een prisma worden de verschillende kleuren in licht gescheiden en hierdoor kun je dus zien dat iedere kleur anders gebroken wordt.

Door dit verschil in brekingsindex, zal de mate van breking voor de gehele lichtbundel nooit hetzelfde zijn. Hierdoor is er in ons lenzensysteem altijd een optische fout die chromatische aberratie wordt genoemd. Deze optische fout houdt in dat niet alle lichtstralen uit de lichtbundel precies in één punt terecht komen. In de randen van de lens is deze optische fout het grootst. Bij het zien valt deze chromatische aberratie altijd mee, doordat er met het midden van de lens gekeken wordt en ook wordt het beeld enigszins door de receptieve velden gecorrigeerd. Toch blijft dit effect altijd bestaan, vooral wanneer licht door de buitenste randen van je gezichtsveld binnenkomt en door de randen van je lens gebroken wordt.

De pupil

De pupil ligt achter het hoornvlies en is de opening in het midden van de iris. De pupil regelt de hoeveelheid licht die het oog binnenkomt en beschermt op deze manier het oog voor een te grote hoeveelheid fel licht. Het groter en kleiner worden van de pupil heet de pupilreflex. In de iris bevinden zich kringspieren en lengtespieren. Als de kringspieren zich aanspannen wordt de pupil kleiner (dit gebeurt bij fel licht) en als de lengtespieren zich aanspannen wordt de pupil groter (dit gebeurt bij weinig licht).

De ooglens

De ooglens bevindt zich achter de iris en voor het glasachtig lichaam in het oog. De taak van de lens is eigenlijk om de lichtstralen nog eens zo te breken dat ze in één punt op het netvlies terecht komen. In rust is de lens hetzelfde afgesteld als wanneer je naar veraf kijkt, hierbij komen de lichtstralen evenwijdig je oog binnen; de lens is in deze situatie plat. De kringspieren die aan je lens vastzitten zijn in deze situatie ontspannen de lensbandjes echter, staan strak aangespannen en trekken hiermee je lens plat. Wanneer je naar een voorwerp dichtbij kijkt, komen de lichtstralen wat meer uit één punt en moeten daarom sterker gebroken worden om in één punt op het netvlies terecht te komen. Dit doet de ooglens door boller te worden, dit heet accommodatie. Accommoderen is de reflex voor een onscherp beeld op het netvlies. In deze situatie is de kringspier samengetrokken en zijn de lensbandjes minder strak aangespannen waardoor de ooglens de gelegenheid heeft om boller te worden.

Het netvlies

Het netvlies(retina) is een laag achter in je oog van minder dan 0.1 mm dik die bestaat uit de volgende zeven verschillende lagen: een zenuwvezellaag, ganglioncellen, amacriene cellen, bipolaire cellen, horizontale cellen, fotoreceptoren en het pigment epitheel. Het netvlies bestaat dus niet alleen uit een laag zintuigcellen, namelijk de fotoreceptoren, maar ook nog uit een laag zenuwcellen en een laag pigmentcellen. Als een lichtstraal door de lens op het netvlies wordt geprojecteerd, gaat deze eerst voorbij vijf lagen van zenuwcellen voordat deze bij de fotoreceptoren uitkomt. De fotoreceptoren zijn lichtzintuigcellen de beelden omzetten in elektrische signalen die vervolgens naar de hersenen gaan. We hebben twee soorten fotoreceptoren: kegeltjes en staafjes.

Kegeltjes

Kegeltjes zijn lichtzintuigcellen die zich in het centrale deel van het netvlies bevinden; de gele vlek. In deze gele vlek bevinden zich uitsluitend kegeltjes. Meer naar de zijkanten van het netvlies, neemt het aantal kegeltjes per mm2 af. De meeste kegeltje zijn rechtstreeks verbonden met een zenuwcel waaraan het een signaal kan doorgeven. Door deze twee factoren, maken de kegeltjes het mogelijk om scherp te zien.

Kegeltjes bevatten het kleurgevoelige pigment fotopsine. Er zijn drie typen kegeltjes die elk een ander type fotopsine bevatten en elke type fotopsine is vervolgens weer gevoelig voor licht verschillende golflengtes; één type dat maximaal gevoelig is voor blauw licht (420 nm.), één type dat maximaal gevoelig is voor groen licht (535 nm.) en één type dat maximaal gevoelig is voor rood licht (565 nm.). Met deze drie typen kegeltjes zijn wij dus in staat om verschillende kleuren licht waar te nemen.

Kegeltjes zijn in rust actief, dit betekent dat ze in rust een constante stroom van informatie(impulsen) afgeven. Wanneer er licht op het netvlies valt, valt het kleurgevoelige pigment in de kegeltjes uiteen en volgt er waarschijnlijk een soortgelijke chemische reactie als bij de staafjes. Het resultaat van deze chemische reacties is dat de activiteit van de kegeltjes afneemt. Wanneer het licht plotseling uitgaat en er dus geen licht meer op het netvlies valt, ontstaat er weer een verhoogde activiteit in de kegeltjes. Kegeltjes werken alleen bij voldoende licht en zijn daarom minder gevoelig dan staafjes.

Staafjes

De staafjes zijn lichtzintuigcellen die regelmatig zijn verspreid over het netvlies. Deze staafjes bevatten een lichtgevoelig pigment rodopsine. Rodopsine is een pigment dat van structuur en vorm verandert wanneer het in contact komt met licht. Rodopsine is opgebouwd uit twee stoffen, namelijk: scotopsine en 11-cis-retinal. Door belichting valt rodopsine uiteen in twee stoffen: retinal en opsine. Dit verloopt niet in één keer, maar er worden verschillende tussenproducten gevormd. Het laatst gevormde tussenproduct is meta-rodopsine II. Dit is de stof die het uiteindelijke elektrische signaal opwekt dat naar de hersenen gaat.

De staafjes bevatten een ander pigment dan kegeltjes en zijn eveneens veel gevoeliger voor licht en hebben hiermee dus een lagere prikkeldrempel dan kegeltjes. In het donker, wanneer de kegeltjes in rust zijn, reageren de staafjes op zwakke lichtprikkels. Hierbij maken ze geen onderscheid tussen verschillende kleuren, maar reageren alleen op lichtintensiteit.
De gele vlek is in het donker niet actief waardoor het beeld waziger wordt.

Nadat de pigmentcellen het licht hebben geabsorbeerd dat je oog binnenkomt en de staafjes en kegeltjes het elektrische signaal hebben gevormd, wordt dit signaal doorgegeven aan de hersenen.

Nadat het elektrische signaal gevormd is geven de fotoreceptoren het signaal door aan de zenuwcellen, de bipolaire cellen. Op hun beurt geven deze cellen geven het signaal weer door aan andere zenuwcellen: de ganglioncellen. Bovendien zijn er nog zenuwcellen die dwarsverbindingen leggen: horizontale cellen en amacriene cellen. Tussen de bipolaire cellen en de ganglioncellen zitten de amacriene cellen en tussen de fotoreceptoren en de bipolaire cellen zitten de horizontale cellen. Deze twee typen cellen beïnvloeden de bipolaire en de ganglion cellen door middel van neurotransmitters, zodat het signaal sterker (exciterend) of minder sterk (inhiberend)wordt doorgegeven. Via de axonen (zenuwuitlopers) van de ganglioncellen, het begin van de oogzenuw, wordt het signaal doorgegeven aan de hersenen.

Niet elk staafje of kegeltje is dus rechtstreeks verbonden met de hersenen. Staafjes en kegeltjes zijn in kleinere en grotere groepen geschakeld. Zo’n geschakelde groep zintuigcellen vormt met de afvoerende ganglioncel een receptief veld. Elk receptief veld in het netvlies bestaat uit een centrum en een randzone. De receptoren in het centrum zijn anders geschakeld met de afvoerende ganglioncel, dan de receptoren in de randzone. Hierbij spelen de horizontale en amacriene cellen een rol. Ook overlappen receptieve velden elkaar, hierdoor kunnen receptoren dus bij verschillende receptieve velden horen.
De receptieve velden zijn het kleinst in de gele vlek, hier bestaat een receptief veld soms maar uit één of twee kegeltjes. Doordat deze receptieve velden hier zo klein zijn, heeft dit tot gevolg dat je met je gele vlek de meeste details ziet. Verder naar buiten toe kunnen receptieve velden soms wel uit 1000 zintuigcellen bestaan en hierdoor is hier je beeld waziger.

De gele en blinde vlek

Verder zijn er op je netvlies nog twee speciale punten, namelijk de gele en de blinde vlek. De gele vlek bestaat zoals gezegd uit alleen maar kegeltjes en is door het vele aantal receptieve velden de plek op het oog waarmee je de meeste details kunt zien. Veel rode en groene kegeltjes bevinden zich in de gele vlek, de blauwe liggen er meestal net buiten. Hierdoor zijn rode en groene objecten meestal sneller te zien dan blauwe. De concentratie staafjes is het hoogst naast de gele vlek.
De blinde vlek is het punt op het netvlies waar de oogzenuw het oog verlaat. Op dit punt bevinden zich geen kegeltjes en staafjes. Op dit punt kunnen lichtstralen dus niet worden omgezet in elektrische signalen en daarom kun je met dit punt dus ook niet zien. Daarom wordt dit punt op je netvlies dus ook wel de “blinde vlek” genoemd. Bij het zien merk je deze blinde vlek niet op, omdat de informatie die ontbreekt opgevuld met informatie rondom de blinde vlek.

Oogafwijkingen

Kleurenblindheid

Bij sommige mensen kan het voorkomen dat de kegeltjes niet goed werken en dat ze daarom sommige kleuren niet goed of soms zelfs helemaal niet kunnen zien; ze zijn kleurenblind. Kleurenblindheid is het niet volledig normaal kunnen waarnemen van kleuren. Het normale oog is gevoelig voor drie grondkleuren (de primaire kleuren): rood, groen en blauw. Het waarnemen van deze kleuren is zoals eerder al gezegd een functie van de kegeltjes in het netvlies.

Sommige mensen hebben niet drie verschillende soorten normaal functionerende kegeltjes (trichromaat), maar slechts twee (dichromaat) of soms zelfs maar één (monochromaat);deze mensen zijn kleurenblind. Als je kleurenblind bent, kan het zijn dat je minder gevoelig bent voor de primaire kleuren rood, groen of blauw (anomalie), of dat je zelfs ongevoelig bent voor deze kleuren (anopie). Dit heeft tot gevolg dat bepaalde kleuren of kleurschakeringen niet worden herkend.

Er zijn verschillende oorzaken voor anomalie: de kegeltjes werken niet correct, de kegeltjes zijn gevuld met een niet goed werkend pigment, de signalen die uit de kegeltjes zijn gestuurd worden niet goed verwerkt in de hersenen of bepaalde soorten kegeltjes komen minder voor of ontbreken soms zelfs. De oorzaken van anopie zijn dat er geen kegeltjes aanwezig zijn, dat de signalen niet correct worden verwerkt in de hersenen of dat er geen of een niet werkend pigment is. Behalve met de kegeltjes kan er ook iets mis zijn met de oogzenuw of kan de lens voor een verstoorde kleurenbalans zorgen.

Er zijn vier soorten van kleurenblindheid:

1. Anomale trichromatopsie; het oog heeft een verminderde gevoeligheid heeft voor één van de primaire kleuren rood, groen of blauw.
2. Dichromatopsie; het oog is slechts gevoelig voor twee van de primaire kleuren en totaal ongevoelig voor de andere.
3. Monochromatopsie; het oog is slechts gevoelig voor één van de drie primaire kleuren en voor de andere twee totaal ongevoelig
4. Achromatopsie; het oog is totaal ongevoelig voor alle drie de primaire kleuren. In dit geval kan je alleen zwart en wit zien en dit wordt daarom ook wel totale kleurenblindheid genoemd.

Verziendheid en bijziendheid

Mensen met bijziendheid of verziendheid hebben een bril nodig om goed scherp te kunnen zien.

Als je bijziend bent zie je dichtbij scherp en in de verte wazig. Dit komt doordat het hoornvlies te bol is, waardoor het licht te sterk wordt gebogen, of doordat het oog langer is dan normaal. Hierdoor vallen de lichtstralen samen vóór het netvlies en ontstaat er een onscherp beeld. Bijziendheid kan verholpen worden door een holle (negatieve) bril.

Als je verziend bent zie je veraf scherp en dichtbij wazig. Dit kan komen door een te korte oogbol of dat het hoornvlies de lichtstralen niet sterk genoeg breekt. Hierdoor vallen de lichtstralen samen achter het netvlies, ook hier ontstaat er een onscherp beeld. Verziendheid is te verholpen met een bolle (positieve) bril.