Ludzkie oko

Ludzkie oko jest narządem od wizji do człowieka  ; pozwala na przechwytywanie światła , a następnie analizowanie go i interakcję z otoczeniem. Ludzkie oko potrafi rozróżniać kształty i kolory. Nauka badająca oko nazywa się okulistyką .

Jednym z wielkich wyzwań technologii będzie wyprodukowanie elektronicznych oczu , które będą w stanie dorównać, a nawet przewyższyć możliwości oczu świata żywego, np. zastąpić oko osoby poszkodowanej.

Anatomia i fizjologia oka ludzkiego

Ludzkie oko składa się z gałki ocznej zawierającej:

Gałka oczna ma średnicę około 2,5  cm i masę 8 gramów. Składa się z 3 otoczek lub tunik, otaczających galaretowatą substancję zwaną ciałem szklistym . Trzy tuniki nazywane są tuniką zewnętrzną, tuniką środkową i tuniką wewnętrzną; ciało szkliste składa się głównie z wody i służy do utrzymania kształtu oka.

Oko najpierw przystosowuje się do światła otoczenia. Istota ludzka może zatem postrzegać z równoważną czułością w pełnym słońcu lub w świetle księżyca w pełni, to znaczy ze światłością 10 000 razy mniejszą. Pierwsza adaptacja wynika z oddzielenia tęczówki, która w trybie nocnym może osiągnąć maksymalne otwarcie 7  mm dla młodych ludzi (maksymalne, które z wiekiem maleje do 4  mm ).

Tunika zewnętrzna

Tunika średnia

Tunika wewnętrzna

Przydatki oka

Istnieją cztery przydatki oka:

  1. orbity jest jamy kostnej pokryty membraną włóknisto-elastycznego (około- orbity ), które odgrywają ważną rolę ochronną;
  2. te mięśnie okoruchowe są wykorzystywane do przemieszczania się; u ludzi rozróżniamy:
    • 4 mięśnie prawe: odbyt górny, odbyt dolny, odbyt wewnętrzny (lub przyśrodkowy) i odbyt zewnętrzny (lub boczny);
    • 2 mięśnie skośne: duży skośny (lub górny skośny) i mały skośny (lub dolny skośny);
  3. powieki jest błona pozwoli na bardziej lub mniej ważny izolacji promieniowania elektromagnetycznego , rozszerzającym się od folii łez oraz ochrona rogówki;
  4. gruczoł łzowy , znajduje się nad i na zewnątrz, wydziela 40% łez, reszta jest wytwarzany przez gruczołach.

Receptory siatkówkowe

Receptory w oku służą do rozkładania informacji o świetle na sygnały elektryczne , które zostaną wysłane do nerwu wzrokowego . U ludzi występują:

Każde oko ma około 7 milionów czopków i 120 milionów pręcików, jest w stanie rozróżnić 300 000 kolorów, łatwiej w odcieniach zieleni lub czerwieni niż w odcieniach niebieskiego.

Dysfunkcja jednego z trzech typów czopków prowadzi do ślepoty barw , a dysfunkcja wszystkich trzech typów czopków prowadzi do achromatopsji , której jednym z objawów jest całkowity brak widzenia barw.

Kolor tęczówki

Mutacja genetyczna w tej oca2 genu , prowadzone przez chromosomie 15, jest uważane za odpowiedzialne za niebieski kolor oczu i sięga około 8000 roku. Byłoby to spowodowane jednym wspólnym przodkiem i przetrwało.

OCA2 koduje białko P, które bierze udział w produkcji melaniny , pigmentu barwiącego włosy, skórę i oczy. Mutacja nie jest zlokalizowana bezpośrednio na OCA2, ale na sąsiednim genie, który nie niszczy jego aktywności, ale ogranicza jego pole działania poprzez zmniejszenie produkcji melaniny w tęczówce. Kiedy gen jest całkowicie dezaktywowany, organizm w ogóle nie wydziela melaniny: to jest bielactwo .

Patologie oczu

Wszystkie części oka mogą być dotknięte:

Operacja optyczna

Pierwsze modelowanie oka, zwane „okiem zredukowanym”, polega na uznaniu go za sferyczną dioptrię zaopatrzoną w przesłonę i pozwalającą na umieszczenie w warunkach Gaussa pozwalających na przybliżony stygmatyzm . Model ten pomaga zrozumieć powstawanie obrazów na siatkówce i wpływ krzywizny (zmodyfikowanej przez soczewkę) na akomodację .

Drugi model, wykorzystany w działaniach eksperymentalnych, polega na zastąpieniu siatkówki płaskim ekranem (biała kartka) oraz układu optycznego (rogówka/krystaliczny) soczewką skupiającą o ogniskowej obrazu f'= 16,7  mm przy oku w spoczynku.

W niektórych urządzeniach dydaktycznych soczewka jest elastyczną soczewką wykonaną z plastikowej membrany, która może być mniej lub bardziej wypełniona wodą. Możemy więc pokazać akomodację i zbliżyć się do pojęć punctum proximum i punctum remotum .

Zastosowanie soczewki szklanej umożliwia modelowanie normalnego oka ( emetropiczne , wyraźne widzenie w nieskończoności bez akomodacji), a następnie poprzez modyfikację odległości ekran-soczewka, modelowanie krótkowzroczności (ekran zbyt daleko) i nadwzroczności (ekran zbyt blisko). ), z możliwością późniejszego dodania soczewki korekcyjnej do modeli okularów .

Oto kilka danych optycznych (średnia) oka:

Struktury Przedni promień krzywizny Tylny promień krzywizny Współczynnik załamania światła
Rogówka 7,8  mm 6,8  mm 1,377
Wodny humor - - 1,337
Krystaliczny 10  mm 6  mm 1.413
Szklany humor - - 1,336

Oko można zredukować do scentralizowanego systemu o następujących cechach:

Aspekt ewolucyjny

Złożoność narządu wzroku została już wykorzystana do zdyskredytowania darwinizmu , przytaczając skrajne nieprawdopodobne, że wszystkie niezbędne mutacje połączyły się, aby uzyskać wysoce funkcjonalne oko. W rzeczywistości ewolucja oka została dokonana poprzez kolejne majsterkowanie każdej jego części, gdzie każdy etap jest budowany na poprzednim, stanowiąc jednocześnie ulepszenie w stosunku do poprzedniej sytuacji. To następstwo łat może w szczególności wyjaśnić pewne „niedoskonałości” w złożonych strukturach, takich jak oko. Przykładem może być pojęcie martwego punktu : narząd wrażliwy na światło, siatkówka , znajduje się za włóknami nerwowymi prowadzącymi przepływ do mózgu i dlatego „ukrywa” część siatkówki, stąd nazwa.

Elektroniczne oko

Osiem systemów jest badanych w urządzeniach elektronicznych mających na celu przywrócenie wad wzroku. Zależą one od części oka, którą chcesz wymienić:

Wszystkie te systemy odnoszą się do tematu bionicznego oka .

Uwagi i referencje

Uwagi

  1. W niektórych gadach i ptakach są ich cztery; mogą one wykrywać światło ultrafioletowe, a ich stożki nie wykrywają dokładnie tych samych kolorów.

Bibliografia

  1. Backhaus, Kliegl & Werner „  Wizja kolorów, perspektywy z różnych dyscyplin  ” (De Gruyter, 1998), s.  115-116 , punkt 5.5.
  2. P r  Mollon (University of Cambridge), P r  Jordan (University of Newcastle) „Badanie kobiet heterozygotycznych pod kątem trudności z kolorami” (Vision Research, 1993)
  3. Bernard Value , Kolor w pełnej krasie , Belin ,2011, 224  s. ( ISBN  978-2-7011-5876-1 i 2-7011-5876-1 )
  4. Eiberg H, Troelsen J, Nielsen M, Mikkelsen A, Mengel-From J, Kjaer KW, Hansen L, Niebieski kolor oczu u ludzi może być spowodowany doskonale powiązaną mutacją założycielską w elemencie regulatorowym zlokalizowanym w obrębie genu HERC2 hamującego ekspresję OCA2 , Hum Genet, 3 stycznia 2008
  5. Symulacja właściwości układu optycznego ludzkiego oka i zmienności głębi pola — Zilong Wang i Shuangjiu Xiao, International Journal of Machine Learning and Computing, tom. 3, nr 5, październik 2013
  6. Vincent Bauchau i Kate Lessells, „  Dobór naturalny, zasada konieczna i wystarczająca  ”, La Recherche ,Marzec 1997, s.  7 ( czytać online Wymagamy rejestracji , konsultowane w (data konsultacji) )
  7. Jean-Luc Picq, Biologia dla psychologów , De Boeck ( czytaj online ).

Zobacz również

Powiązane artykuły

Linki zewnętrzne