Nærmynd af líffæri: Augað er myndavél heilans

Þú getur þakkað tveimur háþróuðum líffærum það að geta lesið þetta. Komdu með í ferðalag djúpt inn í augu þín, þar sem þú getur fræðst um hvernig augasteinar, stafir, keilur og taugabúnt umbreyta ljósi í hárfínar myndir.

BIRT: 03/10/2022

LESTÍMI:

6 mínútur
Share on facebook

Fyrstu augun litu dagins ljós fyrir meira en 500 milljónum ára og gjörbreyttu lífinu hér á jörðu.

 

Allt sem þú sérð er í raun ljós, en augun sjá til þess að breyta ljósinu í taugaboð sem heilinn getur skilið. Þökk sé rafeindasmásjám er nú hægt að kíkja alla leið bak við augnlokin og fylgja leið ljóssins frá sjáöldrum að sjónhimnu og áfram inn í heilann.

Augað

Hvítan þekur 80 prósent af yfirborði augans og ver það fyrir meiðslum.

Augun eru full af hlaupi

Stærstur hluti augans er geymdur inni í augntóftinni og einungis sjötti hluti þess er sýnilegur. Augað sjálft er um 2,4 sentimetrar í þvermál, vegur um 7,5 grömm og samanstendur einkum af vatni.

 

Milli augasteinsins fremst í auganu og nethimnanna aftast í því er að finna svonefnt glerhlaup sem er stærsti hluti augans. Glerhlaupið er upp byggt með kollagentrefjum og hyaluronsýru sem binst við vatn og myndar gagnsætt hlaup.

 

Með aldrinum hafa trefjarnar tilhneigingu til að klumpast saman sem veldur því að sjónin verður óskýr og eins myndast göt í sjónsviðinu sem minna suma á flugur.

 

80 prósent af yfirborði augans er hulið hvítunni sem er hvíti hluti augans. Hvítan samanstendur af sterkum trefjavef sem ver innri hluta augans fyrir meiðslum. Vöðvarnir sem stjórna hreyfingum augans tengjast hvítunni.

 

Undir hvítunni er að finna æðar með afar litlum háræðum sem sjá milljónum sjónfrumna fyrir súrefni og næringarefnum.

Lithimnan

Smásjármyndin sýnir 3.300 x stækkun á svonefndum þekjufrumum í lithimnunni. Bláu kornin eru birgðir af litarefninu melaníni sem veitir auganu lit sinn.

Dyravörður litar augu þín

Litaða og mynstraða lithimnan er persónulegasti hluti augans. Meðan fingrafar er með 40 persónuleg einkenni, er lithimnan með heil 256. Þess vegna veitir lithimnuskönnun mun meira öryggi en fingrafar gerir.

 

Lithimnan er eins konar dyravörður augans og stýrir hve miklu ljósmagni er hleypt inn í augað. Ljósmagninu er stýrt með tveimur gerðum vöðva sem víkka út og þrengja sjáaldrið.

 

Í mikilli birtu dregur vöðvinn sphincter pupillae sjáaldrið saman, meðan dilator pupillae víkkar það út í daufri birtu.

 

Vöðvarnir tengjast frumulagi sem er fullt af melaníni en það dregur í sig ljós og ver augað fyrir skaðlegum útfjólubláum geislum sólar. Fyrir vikið eru þeir sem búa á sólríkum stöðum jafnan með meira magn af melaníni.

 

Melanínið veitir auganu lit sinn og ráðandi litir eru þessir: grænt, brúnt, grátt og blátt. Magn melaníns er minnst í fólki með blá augu en mest í brúneygðum.

Sjáaldur

Sjáaldrið er kolsvart því vefurinn inni í auganu gleypir allt ljós.

Svartur blettur sogar í sig ljósið

Í miðju augans er sjáaldrið. Þessi kolsvarti blettur er inngangurinn fyrir ljósið sem nær inn í iður augans.

 

Sjáaldrið er svart af því að vefir á því innanverðu gleypa í sig ljósið. Á myndum sem teknar eru með flassi virðist þetta ljósop stundum vera rautt sem stafar af endurvarpi frá sjónunni en hún er afar blóðrík.

 

Vöðvar í litunni stjórna stærð sjáaldursins sem getur verið allt frá 1 mm og upp í 8 mm þegar það er útþanið.

 

Stærð þess ræðst af ljósmagni – öflugt ljós minnkar það en sjáaldrið stækkar í myrkri. Þegar við beinum sjónum að nálægum hlut dregst það saman en þenst út ef við horfum á eitthvað í mikilli fjarlægð.

 

Stærð þess getur einnig ráðist af tilfinningum. Útþanin sjáöldur geta t.d. verið til marks um ótta eða hrifningu. Þá hafa aldur, sjúkdómar eða meiðsli einnig áhrif á stærð þess.

Sjónan

Smásjármyndin sýnir ljósnæmar frumur sjónunnar. Þær gulu eru stafir sem hjálpa okkur að sjá í myrkri og þær bláu eru keilur sem skerpa sjón augans.

Frumur umbreyta ljósi í taugaboð

Áður en ljós frá umheiminum getur breyst í myndir í heilanum, þarf fyrst að umbreyta því í taugaboð. Því hlutverki gegnir sjónan – um 0,5 mm þykk himna sem þekur þrjá fjórðu af innanverðu yfirborði augans.

 

Sjónan samanstendur af ljósnæmum sjónfrumum sem fanga ljóseindir úr ljósgeislum. Þegar ljóseindirnar lenda á viðtökum á sjónfrumunum örvast rafboð í frumunum.

 

Sjónfrumurnar eru í laginu eins og stafir eða keilur og formið ræður virkni frumnanna.

 

Stafirnir eru afar ljósnæmir og greina minnsta mun í styrkleika ljóss. Þeir eru því sérstaklega virkir í myrkri og gera okkur m.a. kleift að nema mismunandi form.

 

Þegar augað fókuserar á einhvern hlut, endurkastast ljósið frá honum og lendir á svæði sjónunnar sem nefnist guli bletturinn. Þetta svæði er þakið keilum sem hjálpa auganu við að sjá smáatriði og liti og framkalla þannig afar skarpar myndir.

Sjóntaugin

Sjóntaugin er taugaþráðabúnt sem kemur frá ljósnæmum frumum í sjónhimnu. Net af kollageni (bleikt) bindur taugaþræðina saman.

Taugabúnt uppfræðir heilann

Sjónhrif frá litu augans eru send til heilans í gegnum sjóntaugina. Þegar við erum vakandi láta allt að 1,7 milljónir tauga boðin dynja á heilanum í sífellu.

 

Taugatrefjarnar liggja í gegnum gat á sjónunni sem er 1,5 mm í þvermál. Op þetta er svokallaður blindi blettur augans, enda er engar ljósnæmar frumur að finna þar.

Sjálfspróf: Finndu blinda blettinn í sjónhimnunni

Þú getur fundið blinda blettinn sjálfur með því að gera þetta:

 

Lokaðu öðru auganu.

 

Horfðu á lítinn hlut með opna auganu.

 

Beindu augnaráðinu hægt og rólega í átt að nefinu.

 

Þegar augnaráðinu hefur færst í nokkrar gráður í átt að nefinu, verður punktur þar sem þú getur ekki séð hlutinn. Þess í stað mun heilinn fylla myndina með sama lit og bakgrunnurinn, þannig að svartur blettur birtist ekki. Mundu að snúa auganu hægt, annars er hætta á að þér yfirsjáist blindi bletturinn.

Sjóntaugin liggur um göng sem liggja inn til heilans. Þar tengist taugin frá vinstra auga að hægrahveli og öfugt.

 

Flestar taugarnar enda á svæði í heilanum þar sem fram fer forvinnsla á boðunum áður en þau eru að síðustu send til sjónstöðvar heilans aftarlega í heilanum. Þar er síðan smíðuð mynd sem meðvitund þín skynjar. Og allt gerist þetta á örskotsstundu.

Sjónskynjunin

Á hverri sekúndu skýst 2,1 milljón taugaboða frá augunum til heilans. Alls vinna tvær milljónir íhluta saman að því að umbreyta ljósi frá umhverfinu í mynd í höfði þínu.

Aðeins heilinn tekur auganu fram

Þegar þú horfir á hlut sérð þú í rauninni einungis túlkun heilans á því ljósi sem hluturinn endurkastar. Túlkar heilans eru augun sem samkvæmt vísindamönnum við University of Pennsylvania miðla um tíu milljón bitum á hverri sekúndu.

 

Á degi hverjum starfa augun linnulaust við að halda heilanum upplýstum um allt það sem er í gangi í kringum okkur. Augun skipta þannig sköpum fyrir okkur þegar við þurfum að rata um heiminn.

 

Sjónin er mikilvægasta skynfæri mannsins og fræðimenn telja að um áttatíu prósent af öllu námi gerist í gegnum augun – til dæmis við að lesa, skrifa og eins að vinna við tölvur.

 

Mikilvægi sjónar okkar endurspeglast enn fremur í því að allt að sjötíu prósent af þeim þremur milljörðum af taugaboðum sem fara um stöðvar heilans á hverri sekúndu, tengjast sjóninni.

 

Augað er þannig næstflóknasta líffæri mannsins sem einungis heilinn tekur fram. Meira en tvær milljónir íhluta vinna saman til að tryggja að meðvitund þín geti séð skiljanlegar myndir í umhverfinu.

 

Þrátt fyrir að sjónfrumur augans geti einungis fangað þrjá meginliti – rautt, blátt og grænt – eru frumurnar færar um að vinna þannig saman að við skynjum allar samþættingar ljósbylgjanna og getum séð ótal mismunandi litbrigði.

Augað er ofurmyndavél

Sjón þín er með upplausn sem samsvarar 576 megapixlum eða sex sinnum meira en í bestu myndavélum. Í auganu er ljósinu beint inn á sjónuna sem hjálpar heilanum við að framkalla myndir.

1. Augasteinn fókuserar ljósgeisla

Ljósgeisli lendir á auganu. Þar fer hann fyrst í gegnum þunnan og gagnsæjan vef sem nefnist hornhimna og sveigir hún ljósið. Ljósið er sveigt enn frekar á bak við sjáaldrið og því beint áfram til sjónunnar.

2. Sjónan umbreytir ljósi í taugaboð

Ljósið fer í gegnum glerhlaupið sem fyllir augað og lendir síðan á ljósnæmum sjónfrumum sem nefnast stafir og keilur og liggja í sjónunni (rauðgul) sem sendir frá sér rafboð til sjóntaugarinnar.

3. Sjóntaugin sendir heilanum boð

Boðin eru send frá auganu í gegnum 1.000.000 taugatrefjar sjóntaugarinnar sem er aftast í auganu. Heilinn vinnur síðan úr þessum rafboðum áður en þau eru send áfram til sjónstöðvarinnar sem framkallar myndir af umheiminum.

Augað er ofurmyndavél

Sjón þín er með upplausn sem samsvarar 576 megapixlum eða sex sinnum meira en í bestu myndavélum. Í auganu er ljósinu beint inn á sjónuna sem hjálpar heilanum við að framkalla myndir.

1. Augasteinn fókuserar ljósgeisla

Ljósgeisli lendir á auganu. Þar fer hann fyrst í gegnum þunnan og gagnsæjan vef sem nefnist hornhimna og sveigir hún ljósið. Ljósið er sveigt enn frekar á bak við sjáaldrið og því beint áfram til sjónunnar.

2. Sjónan umbreytir ljósi í taugaboð

Ljósið fer í gegnum glerhlaupið sem fyllir augað og lendir síðan á ljósnæmum sjónfrumum sem nefnast stafir og keilur og liggja í sjónunni (rauðgul) sem sendir frá sér rafboð til sjóntaugarinnar.

3. Sjóntaugin sendir heilanum boð

Boðin eru send frá auganu í gegnum 1.000.000 taugatrefjar sjóntaugarinnar sem er aftast í auganu. Heilinn vinnur síðan úr þessum rafboðum áður en þau eru send áfram til sjónstöðvarinnar sem framkallar myndir af umheiminum.

BIRT: 03/10/2022

HÖFUNDUR: Jonas Grosen Meldal

HÖFUNDARÉTTUR MYNDA: Shutterstock,© James Stevenson/SPL,© Steve Gschmeissner/SPL,© Getty Images,© Omikron/SPL,© Science Photo Library,

vinsælustu greinarnar

Lifandi vísindi

Lyf

Lifandi saga

Ertu áskrifandi að tímaritinu?

Áskrifendur að tímaritinu geta fengið frían aðgang að vefnum hér.

Innskráning

Ertu með áskrifandi að blaðinu?

Áskrifendur geta fengið áskrift af vefnum hér

FÁÐU AÐGANG AÐ VÍSINDI.IS

Viltu lesa greinina?

Fáðu aðgang að visindi.is

Ókeypis í 2 vikur!

Eftir það kostar eingöngu 1.390 kr. á mánuði og enginn uppsagnarfrestur.

Innifalið er aðgangur að öllum greinum á vefnum ásamt rafræna útgáfu af nýjustu tölublöðunum.

  • Fullur aðgangur að visindi.is
  • Frábærar myndir og myndbönd
  • Aðgengilegt í öllum snjalltækjum
  • Fullur aðgangur að gríðarlegu magni eldri greina
  • Nýjustu tölublöðin í rafrænu formi

Núverandi áskrifendur að tímaritinu fá að sjálfsögðu ókeypis aðgang að vefnum og þurfa bara að virkja aðgang sinn hér.

Ef þú ert þegar áskrifandi að visindi.is