functieleer H3.1 + H3.2 gezichtsvermogen

gewaarwording (sensatie)

het registreren van prikkels uit de omgeving via de zintuigen en het vertalen van deze prikkels naar elektrochemische neurale signalen

VB: je hoort een geluid

waarneming (perceptie)

cognitieve organisatie, interpretatie & begrip van gewaarwordingen

VB: je interpreteert een geluid als een toeterende auto

10 zintuigen (Ward, 2008)

1. visie

2. gehoor

3. reuk

4. tastzin

5. smaak

6. pijnperceptie

7. temperatuurperceptie

8. gevoel van evenwicht

9. kinesthesie (positie en beweging van lichaam & spieren)

10. introceptie (inwendige gewaarwordingen zoals honger, hartslag, blaas, etc.)

lichtintensiteit

De sterkte van het licht →  het aantal fotonen (energiepakketjes) die per tijdseenheid een oppervlakte bereiken. Hoe sterker de lichtbron, hoe meer fotonen.

golflengte bij licht

Golflengte = de afstand tussen 2 pieken in nanometers (nm). De golflengte bepaalt de kleur van het licht.

Het zichtbare spectrum bevat golven tussen 400-700 nanometer

onderdelen van het oog + functie

1. hoornvlies (cornea) → hier gaat het licht als eerste doorheen. Zorgt voor 80-90% van breking van het licht (door verschil licht in de “lucht” vs licht in de vloeistof). Onder water verliest de cornea haar vermogen.

2. kamervocht (niet heel interessant)

3. pupil & iris → iris regelt de grote van de pupil (bij sterk licht knijpt deze spier samen). Hierdoor kan je in een grote range van licht blijven zien. Bij iets interessants/moois ontspant de iris.

4. lens met ciliaire spier → de ciliaire spier zorgt voor accommodatie van de lens: het maakt de lens boller/platter zodat je scherp ziet. Zorgt voor 20% van de breking. Dichtbij = bolle lens, veraf = vlakke lens.

5. glasachtig lichaam → bevat eiwitten die ervoor zorgen dat het oog gezond blijft

6. netvlies (retina) → lichtgevoelig weefsel aan de achterkant van de oogbol

7. fovea → meest gevoelige stukje van de retina waarmee je het scherpst ziet (1,5 mm groot, je ziet ong. 4 graden scherp)

8. extra: blinde vlek → daar verlaat de oogzenuw het oog en daar zitten geen visuele receptoren (je ziet daar dus niks). Ontdekt door fysicus Mariotte (1668). Bij de mens gaat de oogzenuw voor de visuele receptoren langs, bij de octopus loopt de oogzenuw erachter → daarom heeft de octopus ook geen blinde vlek.

3 lagen van de retina + functie

1. visuele receptoren = staafjes & kegeltjes (127 miljoen cellen)
   - per oog 120 miljoen staafjes → nodig bij zien van beweging, perifeer zicht & lage lichtintensiteit (nachtzicht). Bevinden zich met name in de periferie (vlak naast de fovea). Geven ook info aan het evenwichtssysteem over beweging
   - per oog 7 miljoen kegeltjes → nodig bij zien van kleur, fijne details & hoge lichtintensiteit. Bevinden zich met name in de fovea.

2. horizontale cellen, bipolaire cellen & amacriene cellen
   Deze cellen zijn verantwoordelijk voor compressie = proces waarbij een groot aantal neurale signalen wordt samengevoegd tot een kleiner aantal signalen dat wordt doorgegeven aan de hersenen.
   De bipolaire cel is gekoppeld aan 2 of meer staafjes/kegeltjes (in de fovea minder staafjes/kegeltjes gekoppeld dan in de periferie). Pas als beide vuren, vuurt de bipolaire cel. In de fovea is minder compressie dan in de periferie.

3. ganglioncellen (1 miljoen cellen, vormen de oogzenuw)
   De axonen (uiteinden) van de ganglioncellen vormen de oogzenuw. Ganglioncellen krijgen info door van meerde staafjes/kegeltjes die naast elkaar liggen & van horizontale/bipolaire/amacriene cellen. Deze info sturen ze door naar de hersenen.
   Ganglioncellen hebben een “donutachtig” receptief veld → CenterON/SurroundOFF of CenterOFF/SurroundON. De cel gaat maximaal vuren als het “ONN” gebied verlicht wordt en het “OFF” gebied geen licht vangt. Deze structuur maakt het zien van contrast mogelijk → dat is belangrijk voor patroonherkenning.
   De grootte van het receptieve veld (de “donuts”) variëert → in de fovea zijn de donuts klein, in de periferie groot.

blinde vlek & waarom die niet opvalt

Daar verlaat de oogzenuw het oog en daar zitten geen visuele receptoren (je ziet daar dus niks).
Ontdekt door fysicus Mariotte (1668).

Bij de mens gaat de oogzenuw voor de visuele receptoren langs, bij de octopus loopt de oogzenuw erachter → daarom heeft de octopus ook geen blinde vlek.

De blinde vlek valt niet op vanwege 2 redenen:

1. het ene oog dekt de blinde vlek van het andere oog (de visuele velden van je ogen overlappen)

2. de hersenen vullen de blinde vlek actief in met informatie uit de nabije omgeving

Hermann Grid & ganglioncellen

Bij een CenterONN/SurroundOFF cel:
Op een kruising is er meer inhibitie (onderdrukking) door de surround (omdat je 4 witte/lichte stukjes in het OFF deel hebt) dan tussen de lijnen (slechts 2 witte stukjes). Het witte midden van de kruising ziet er dus grijzig uit doordat de cel minder hard vuurt.

Wit wordt dus psychologisch ‘witter’ als er meer zwart omheen zit.

De kruising waar je naar kijkt wordt niet grijs → mogelijk is dit omdat je hier met je fovea naar kijkt, en in je fovea zijn de donuts kleiner dus valt de volledige donut in het witte stuk → de cel vuurt dan “neutraal”, wordt niet echt geïnhibeerd.

Mach-band & ganglion cellen

van oog(zenuwen) naar V1/occipital lobe (hoe werkt dat?)

Elk oog heeft 2 oogzenuwen: 1 van het linker- en 1 van het rechtergezichtsveld. Het linkergezichtsveld wordt in de rechter hemisfeer verwerkt en het rechtergezichtsveld in de linker hemisfeer.

Je hebt de temporale oogzenuw (aan de buitenkant van het oog) & de nasale oogzenuw (aan de binnenkant van het oog). De temporale zenuwen blijven aan hun eigen kant. De nasale oogzenuwen kruisen elkaar in het Chiasma opticum (optisch chiasme) → daarna zijn de zenuwen van het linker- en rechtergezichtsveld dus aan dezelfde kant. 

Het eerste schakelstation van de oogzenuw (en alle andere zintuigen behalve reuk) is het Corpus geniculatum laterale (CGL, onderdeel van de thalamus).

Vanuit het CGL wordt de informatie doorgestuurd naar de Primaire visuele cortex (V1, ookwel occipital lobe/occipitale schors), waar het zicht wordt verwerkt.

visuele defecten

• blindheid aan 1 oog (tumor/ontsteking bovenaan bij de oogzenuw, voorteken MS)

• hemianopsie = schade aan de zenuw voorbij het CGL; je ziet aan beide ogen links of rechts niets (dus geen linker- of rechtergezichtsveld)

• tunnelvisie (ontstaat door druk op het optisch chiamse (bijv. door een tumor), waardoor de nasale zenuwen niet werken)

  

de primaire visuele cortex

Ookwel V1 / occipital lobe / striate cortex.

Roger Tootell (1988) ontdekte dat de 100 miljoen cellen in V1 retinope organisatie hebben = de buurcellen in de retina zijn ook buurcellen in V1 → de spatiële layout blijft hetzelfde

Er is ook sprake van corticale magnificatie = de fovea krijgt de meeste ruimte in V1 → 80% van de input komt uit de macula (fovea + ongeveer 10 graden rondom)

Het linker visuele veld projecteert in de rechter hemisfeer (en vice versa)

Boven in het visuele veld projecteert onder in de visuele cortex

Hubel & Wiesel (1981) hebben met single cell recordings aangetoond dat de cellen in V1 vuren op lijnen onder een bepaalde hoek in het receptieve veld (onderzoek met de kat). Één ganglioncel in V1 vuurt dus bij een lijn onder een specifieke hoek op een specifieke plek in het visuele veld → de buurcel vuurt bij een lijn onder een iets andere hoek op dezelfde plek van het visuele veld, etc.

2 routes na V1

Ventrale route = de “wat-route” → deze gaat naar infotemporele cortex (deze kan objecten als objecten herkennen (bijv. herkennen dat een pen een pen is))

Dorsale route = de “waar-route” → deze gaat naar de pariëtale kwab (nodig voor het inschatten van afstanden (waar iets zich bevindt tov het lichaam))

verschillende oogbewegingen

• saccades = Ballistische sprongen van ca 20-40 msec gedurende je blind bent (= change blindness). Saccades worden gebruikt tijdens het scannen van omgeving en lezen.
  Visueel geheugen van de vorige saccade is heel slecht → je vergeet gelijk wat je hebt gezien (daarom is zoek de verschillen zo moeilijk)

• nystagmus = tremorachtige oogbeweging → dit is nodig omdat de kegeltjes anders te snel vermoeid zouden raken (refractaire periode), want de tremor zorgt ervoor dat je steeds net anders kijkt, waardoor de fotonen ook net andere kegeltjes raken

• volgbeweging = target volgen → bij deze oogbeweging ben je tussendoor niet blind

• convergentie = (scheel kijken) houdt beide ogen op een target dat dichtbij is gefixeerd

gezichtsstoornissen

• mytopie = bijziend. De lens is te bol/oog te lang → hierdoor is de breking te sterk: het brandpunt ligt vóór de fovea. De lens kan niet genoeg uitrekken, waardoor er onvoldoende licht op het netvlies valt. Dit is op te lossen met concave (-) lens.

• hypermetropie = verziend. De lens is te vlak/oog te kort → hierdoor is de breking te zwak: het brandpunt ligt achter de fovea. De lens kan niet voldoende sferisch worden. Dit is te verhelpen met convexe/bolle lenzen (+)

• astigmatisme = Cornea niet geheel bolvormig → hierdoor zie je wazig & niet helemaal recht. Dit wordt gecorrigeerd met een cylinder.

• presbyopie = verziendheid die met de leeftijd ontstaat. De lens wordt harder naarmate je ouder wordt → hierdoor kan die niet sferisch genoeg worden om scherp te stellen voor dichtbij

• maculadegeneratie = Wordt veroorzaakt door uitval van de kegeltjes in de macula (fovea met klein gebied eromheen) → het zicht is zwart & vervormd. Veel bij rokers.

• glaucoom = het perifere gezichtsvermogen wordt minder door het falen van M-cellen (magnocellen = staafjes) door te hoge druk in het oog → hierdoor krijg je tunnelvisie

• staar = vertroebeling van de lens → hierdoor zie je wazig. Dit wordt vaak veroorzaakt door ouderdom of suikerziekte

trichromatische theorie van Young & Helmholtz

Er zijn 3 soorten kegeltjes waarmee we alle kleuren kunnen zien:

• rood (lange golflengte, ong. 60% van de kegeltjes)

• groen (gemiddelde golflengte, ong. 35% van de kegeltjes)

• blauw (korte golflengte, ong. 5% van de kegeltjes)

De specifieke kegeltjes vuren het meest op de golflengtes van hun kleur (een “rood” kegeltje vuurt dus alleen bij licht met een lange golflengte). Bij wit licht vuren alle kegeltjes tegelijk; bij zwart geen een.

De 3 kleuren hebben allemaal een complementaire kleur:

• rood - groen

• blauw - geel

• wit - zwart

opponante procestheorie (Hering)

De signalen uit de 3 typen kegeltjes worden op hun weg naar de hersenen, in de retina, ge-hercodeerd in 3 kanalen met opponente processen (rood-groen proces, geel-blauw proces, wit-zwart proces).

Dit is een verklaring voor nabeeld → dit ontstaat doordat kegeltjes die een bepaalde kleur waarnemen vermoeid raken → als je heel lang naar één kleur kijkt, en dan naar een wit vlak, dan zie je de complementaire kleur, omdat de kegeltjes van die ene kleur moe zijn en dus minder hard vuren.

Nabeeld is retina-specifiek (het hangt af van de specifieke kegeltjes in het specifieke oog)

kleurenblindheid

Ookwel kleurdeficiëntie. De groene & rode kegeltjes werken dan niet goed.

De Ishihara-test bestaat uit 16 stippenpatronen om kleurenblindheid vast te stellen.