Hoe werken onze ogen?

Onze ogen zijn naast onze hersenen de meest geavanceerde onderdelen van ons lichaam. We nemen de wereld om ons heen, in al haar kleurenpracht , waar met onze ogen. Zowel de mooie dingen als ook de minder mooie dingen. Met onze ogen kijken we televisie en kunnen we lezen en schrijven, ze bepalen afstanden wanneer we deelnemen aan het verkeer of als we iets van de tafel willen pakken. Ook eten we grotendeels met onze ogen want als een gerecht er niet lekker uitziet dan wagen we ons er minder snel aan. Kijken met onze ogen is (voor de meesten van ons) de gewoonste zaak van de wereld. Maar hoe werken onze ogen eigenlijk? Hoe bepalen ze afstanden en hoe nemen ze kleuren waar?

Inhoud

• Het oog
• Hoe werkt het oog
• Afstanden bepalen met onze ogen
• Hoe nemen we kleuren waar?
• Bescherming van de ogen

Het oog

Onze ogen doen eigenlijk niets meer dan het ontvangen van signalen uit de omgeving, deze omzetten in elektrische signalen en deze elektrische signalen doorgeven aan de hersenen. Pas in onze hersenen worden de signalen omgezet in waarnemingen en worden we ons bewust van onze omgeving. Het gebied in de hersenen waar de visuele informatie wordt verwerkt zit aan de achterzijde van ons hoofd en dit deel van de hersenen wordt het occipitaal of achterhoofdskwab genoemd. Hier eindigen de vezels van de oogzenuw en worden de elektrische signalen verwerkt.

Onze ogen zijn gevoelig voor slechts een klein deel van het elektromagnetische spectrum. Dit deel is zichtbaar licht. Het zichtbare spectrum van licht heeft een golflengte tussen 380 nanometer en 750 nanometer. De grootste gevoeligheid van het menselijk oog ligt bij 555 nanometer (geelgroen) bij daglicht en bij 507 nanometer (blauwgroen) bij nacht.

Hoe werkt het oog

We kunnen pas iets waarnemen wanneer er licht het oog binnenvalt. Het licht komt ons oog binnen door het doorzichtige hoornvlies (Cornea) en dit licht passeert vervolgens de opening in de iris. Deze opening, de pupil genaamd, zorgt ervoor dat de juiste hoeveelheid licht het oog binnenkomt. De pupil vernauwt wanneer het erg licht is en deze wordt wijder naarmate het donkerder wordt. Deze vergroting en/of verkleining van de pupil wordt geregeld door de kringspieren die eromheen liggen. Na de pupil passeert het licht de lens. De lens zorgt ervoor dat het beeld scherp op het netvlies (retina) wordt geprojecteerd. De lens kan zich net als de pupil ook aanpassen, de lens kan zich boller en vlakker maken (accommoderen). Dit accommoderen stelt het oog in staat om zich scherp te stellen. Om het licht van objecten, die zich dichtbij bevinden, scherp te kunnen doorgeven aan het netvlies zal de lens boller worden, voor objecten van ver weg maakt de lens zich vlakker. Het licht heeft zich nu scherp op het netvlies geprojecteerd. Het beeld wat we waarnemen komt echter omgekeerd (onder wordt boven en links wordt rechts) op het netvlies terecht. Het netvlies bestaat uit meer dan 130 miljoen lichtgevoelige zintuigcellen, de fotoreceptoren (genoemd naar hun vorm zijn dit staafjes en kegeltjes). In het centrum van ons netvlies zit de Fovea of gele vlek waar zich bijna alleen maar kegeltjes bevinden Vanwege deze grote concentratie kegeltjes kunnen we hele fijne details waarnemen. De fotoreceptoren vangen het licht op en deze receptoren zorgen ervoor dat het lichtbeeld wordt omgezet in een elektrische signaal. Elke fotoreceptor is verbonden aan een zenuwvezel en al deze zenuwvezels van alle fotoreceptoren zijn samengebundeld tot de oogzenuw. Alle elektrische signalen worden vervolgens via deze oogzenuw doorgestuurd naar de hersenen. In de hersenen wordt het beeld weer rechtop gezet, hoe de hersenen dit doen is voor wetenschappers nog een onbeantwoorde vraag.

Afstanden bepalen met onze ogen

Om de wereld om ons heen waar te nemen hebben we eigenlijk al genoeg aan één oog. Hiermee kunnen we alles zien inclusief kleuren. Alleen voor het zien van diepte ofwel voor het bepalen van afstanden hebben we twee ogen nodig. Omdat onze ogen op een kleine afstand van elkaar staan (gemiddeld 6.5 centimeter ) hebben ze overlappende gezichtsvelden. Hierdoor zien de beide ogen, het beeld waarnaar wij kijken, uit een net iets andere hoek. Hierdoor ziet het linkeroog een beeld net iets anders dan het rechteroog. Dit is een klein verschil maar hoe dichterbij een object is hoe groter dit verschil wordt. Onze hersenen kunnen de verschillen tussen de twee ogen gebruiken om een inschatting van de diepte te maken. Hierdoor zijn we in staat de wereld om ons heen in 3D waar te nemen. Mensen waarvan de ogen niet recht staan en dus scheel kijken hebben meer moeite met het zien en interpreteren van diepte. Mensen die één oog missen zien de wereld slecht 2 dimensionaal, maar door ervaring geven de hersenen vaak de juiste interpretatie voor afstanden.

Hoe nemen we kleuren waar?

Met behulp van onze ogen zijn we in staat om maar liefst 10 miljoen verschillende kleuren waar te nemen. Hierboven hebben we kunnen lezen dat het netvlies uit meer dan 130 miljoen fotoreceptoren bestaat en elke fotoreceptor is verbonden met een zenuwvezel. Deze fotoreceptoren bevatten lichtgevoelige chemicaliën. Er zijn echter twee soorten fotoreceptoren, genoemd naar hun vorm zijn dit de staafjes en kegeltjes. Met meer dan 125 miljoen stuks wordt het overgrote deel vertegenwoordigd door de staafjes. Deze staafjes zijn vooral gevoelig voor licht en donker en zij worden vooral gebruikt als er weinig licht ons oog invalt, zoals 's avonds. Omdat de staafjes geen kleuren kunnen onderscheiden zien we in het donker alleen zwart en grijstinten. Het zijn dus de ongeveer 5 á 6 miljoen kegeltjes waar we de 10 miljoen verschillende kleuren mee kunnen onderscheiden. Elk kegeltje (en ook staafje) in het netvlies bevat visuele pigmenten die bestaan uit een lichtabsorberende molecuul genaamd opsin (eiwit). Er bestaan drie soorten kegeltjes elk met een verschillend visueel pigment: rood, groen of blauw. Rood, groen en blauw zijn de primaire kleuren en alle andere kleuren zijn hieruit te mengen, inclusief wit. Deze drie visuele pigmenten in de kegeltjes, genaamd photopsins, worden gevormd uit de binding van het netvlies aan drie afzonderlijke opsin eiwitten. Wanneer er licht op een kegeltje valt met een bepaalde golflengte wordt deze ontleed in componenten die ieder van de drie kegeltjes kan verwerken. In de hersenen wordt alle informatie weer samengesteld en zien we de desbetreffende kleur. Wanneer alle drie de soorten kegeltjes gelijktijdig worden gestimuleerd leidt dit tot het zien van wit. Net zoals zonlicht alle kleuren van de regenboog bevat zien we zonlicht als wit licht.

Bescherming van de ogen

Onze ogen zijn kwetsbare zintuigen waar we ons hele leven mee moeten doen. Gelukkig hebben we twee ogen en willen we er geen één missen. We kunnen echter wel alles waarnemen (behalve diepte) met één oog. Missen we een oog dan wordt het zien van diepte meestal gedeeltelijk gecorrigeerd door onze hersenen. Onze hersenen geven dan meestal door ervaring de juiste interpretatie voor afstanden. Onze ogen worden hoofdzakelijk beschermd door onze oogleden. Bij plotseling zeer fel licht zullen we door een reflex onze oogleden dichtknijpen om zo de ogen te beschermen. Ook zullen we de oogleden dichtknijpen wanneer er iets recht op ons afkomt wat een gevaar voor de ogen kan betekenen.

Niet alleen de ogen worden beschermd door de oogleden maar indirect ook de hersenen wanneer deze bepaalde informatie niet wil opnemen. Denk bijvoorbeeld maar aan kleine kinderen die hun ogen dichtknijpen bij het zien van een enge scene in een film.

Ons netvlies wordt door de ooglens beschermd tegen schadelijke ultraviolette straling. In de loop van de jaren raakt hierdoor wel de ooglens zelf beschadigd en hierdoor kan staar ontstaan.

Lees verder

• Anatomie van het menselijk oog
• Elektromagnetisch spectrum: zichtbaar licht
• Zware metalen: giftig of nodig voor de gezondheid