Ihmissilmän monimutkaisuus – sokeasta täplästä ja silmänpohjasta tarkan näön ja ääreisnäön alueille
Miten aivomme kompensoivat silmän hämmentäviä suunnitteluvirheitä.
Viimeisten 500 miljoonan vuoden aikana evoluutio on kehittänyt yksinkertaisesta valoherkästä pisteestä käsittämättömän paljon erilaisia silmiä. Askel on ollut evolutiivisesti merkittävä, sillä näkökykyiset olennot ovat etulyöntiasemassa sokeihin lajeihin nähden. Tutkijat ovat erimielisiä siitä, ovatko eri muodot perua samasta prototyyppisilmästä vai onko silmä kehittynyt itsenäisesti useissa eri tilanteissa. Eri organismien tarpeet ovat johtaneet erilaisiin versioihin litteistä silmistä, pistesilmistä ja neulanreikämäisistä silmistä monimutkaisiin yhdistelmäsilmiin ja mykiöllisiin silmiin, joita esiintyy ihmisillä ja muilla selkärankaisilla. Jälkimmäinen silmätyyppi lukeutuu yhdeksi hienostuneimmista näköelimistä, joita evoluutio on tähän mennessä tuottanut. Mykiöllisen silmän kehittyminen mahdollisti ympäristön, joka oli samaan aikaan sekä kirkas että terävä. Mutta jopa ihmissilmällä on omat evolutiiviset heikkoutensa...
Aivot tekevät yhteistyötä silmien kanssa, ja niillä on tärkeä tehtävä näkökyvyn kannalta. Huomaamatta ja ilmeisen vähäisellä vaivalla ne kompensoivat silmien heikkouksia. Se vasta on tiimityötä parhaimmillaan!
Kun selkärankaisten mykiöllinen silmä – siis myös oma ihmissilmämme – kehittyi, tapahtui jotakin outoa. Siinä missä esimerkiksi seepian edistynyt kuplamainen, mykiöllinen silmä kehittyi ulomman ihokerroksen invaginaation kautta, ihmissilmä taas muodostui näennäisen satunnaisesti varsin eri tavalla aivojen ulokkeena. Ensisilmäyksellä ero voi vaikuttaa pieneltä ja on jopa hyödyllinen, sillä tällöin saman kokoiseen silmään mahtuu enemmän fotoreseptoreita. Kumma kyllä valolle herkät solumme ovat kuitenkin väärin päin verkkokalvolla ja osoittavat kohti kehoa, kun taas hermosolut osoittavat kohti valonlähdettä. Pohjimmiltaan se tarkoittaa, että silmämme ovat nurin päin ja aivomme joutuvat korjaamaan ongelman. Tästä johtuu myös se, että ihmisillä ja kaikilla muilla selkärankaisilla on niin kutsuttu sokea täplä.
![Sokea täplä (verkkokalvon keskikuoppa) Sokea täplä (verkkokalvon keskikuoppa)]({"xsmall":"https://www.zeiss.fi/content/dam/vis-b2c/reference-master/images/better-vision/understanding-vision/the-complexities-of-the-human-eye/zeiss-the-complexities-of-the-human-eye-t1.jpg/_jcr_content/renditions/original.image_file.100.67.0,48,1280,901.file/zeiss-the-complexities-of-the-human-eye-t1.jpg","small":"https://www.zeiss.fi/content/dam/vis-b2c/reference-master/images/better-vision/understanding-vision/the-complexities-of-the-human-eye/zeiss-the-complexities-of-the-human-eye-t1.jpg/_jcr_content/renditions/original.image_file.360.240.0,48,1280,901.file/zeiss-the-complexities-of-the-human-eye-t1.jpg","medium":"https://www.zeiss.fi/content/dam/vis-b2c/reference-master/images/better-vision/understanding-vision/the-complexities-of-the-human-eye/zeiss-the-complexities-of-the-human-eye-t1.jpg/_jcr_content/renditions/original.image_file.768.512.0,48,1280,901.file/zeiss-the-complexities-of-the-human-eye-t1.jpg","large":"https://www.zeiss.fi/content/dam/vis-b2c/reference-master/images/better-vision/understanding-vision/the-complexities-of-the-human-eye/zeiss-the-complexities-of-the-human-eye-t1.jpg/_jcr_content/renditions/original.image_file.1024.683.0,48,1280,901.file/zeiss-the-complexities-of-the-human-eye-t1.jpg","xlarge":"https://www.zeiss.fi/content/dam/vis-b2c/reference-master/images/better-vision/understanding-vision/the-complexities-of-the-human-eye/zeiss-the-complexities-of-the-human-eye-t1.jpg/_jcr_content/renditions/original.image_file.1280.853.0,48,1280,901.file/zeiss-the-complexities-of-the-human-eye-t1.jpg","xxlarge":"https://www.zeiss.fi/content/dam/vis-b2c/reference-master/images/better-vision/understanding-vision/the-complexities-of-the-human-eye/zeiss-the-complexities-of-the-human-eye-t1.jpg/_jcr_content/renditions/original.image_file.1280.853.0,48,1280,901.file/zeiss-the-complexities-of-the-human-eye-t1.jpg","max":"https://www.zeiss.fi/content/dam/vis-b2c/reference-master/images/better-vision/understanding-vision/the-complexities-of-the-human-eye/zeiss-the-complexities-of-the-human-eye-t1.jpg/_jcr_content/renditions/original.image_file.1280.853.0,48,1280,901.file/zeiss-the-complexities-of-the-human-eye-t1.jpg"})
1. Sokea täplä | 2. Silmänpohja | 3. Näköhermo | 4. Sidekalvo | 5. Sarveiskalvo | 6. Silmäkammio | 7. Pupilli | 8. Iiris | 9. Mykiö | 10. Sädelihas | 11. Lasiainen | 12. Kovakalvo | 13. Suonikalvo | 14. Verkkokalvo
Sokea täplä (verkkokalvon keskikuoppa)
Sokea täplä eli skotooma on silmissä oleva piste, jossa näköhermo kulkee verkkokalvon läpi aivoihin. Tämä hermosolujen kanava, joka muodostaa näköhermon, tuottaa eräänlaisen reiän verkkokalvoon. Reiän kohdalla ei ole valoa havaitsevia fotoreseptoreita, joten tämä osa näkökentästä jää sokeaksi. Asiantuntijat kutsuvat nurinkuriseksi silmäksi tätä verkkokalvon näennäisen huonoa suunnittelua, joka tuottaa näkökenttään sokean täplän. Sokea täplä on noin 15 astetta verkkokalvon keskikuopasta kohti nenän puolta. Terveet henkilöt eivät yleensä huomaa tätä visuaalisten tietojen puutetta, sillä aivomme täydentävät sokean täplän tiedot käyttäen apuna ympäröiviä tietoja ja toisesta silmästä saatuja havaintoja. Lisäksi aivot käyttävät laskelmissa silmän liikkeistä seuraavia vaihtelevia kuvia.
Sokeaa täplää tutki ensimmäisenä ranskalainen fyysikko Edme Mariotta vuonna 1660.
![Sokean täplän havainnollistaminen Sokean täplän havainnollistaminen]({"xsmall":"https://www.zeiss.fi/content/dam/vis-b2c/reference-master/images/better-vision/understanding-vision/the-complexities-of-the-human-eye/zeiss-the-complexities-of-the-human-eye-t2.jpg/_jcr_content/renditions/original.image_file.100.56.118,89,1238,720.file/zeiss-the-complexities-of-the-human-eye-t2.jpg","small":"https://www.zeiss.fi/content/dam/vis-b2c/reference-master/images/better-vision/understanding-vision/the-complexities-of-the-human-eye/zeiss-the-complexities-of-the-human-eye-t2.jpg/_jcr_content/renditions/original.image_file.360.203.118,89,1238,720.file/zeiss-the-complexities-of-the-human-eye-t2.jpg","medium":"https://www.zeiss.fi/content/dam/vis-b2c/reference-master/images/better-vision/understanding-vision/the-complexities-of-the-human-eye/zeiss-the-complexities-of-the-human-eye-t2.jpg/_jcr_content/renditions/original.image_file.768.432.118,89,1238,720.file/zeiss-the-complexities-of-the-human-eye-t2.jpg","large":"https://www.zeiss.fi/content/dam/vis-b2c/reference-master/images/better-vision/understanding-vision/the-complexities-of-the-human-eye/zeiss-the-complexities-of-the-human-eye-t2.jpg/_jcr_content/renditions/original.image_file.1024.576.118,89,1238,720.file/zeiss-the-complexities-of-the-human-eye-t2.jpg","xlarge":"https://www.zeiss.fi/content/dam/vis-b2c/reference-master/images/better-vision/understanding-vision/the-complexities-of-the-human-eye/zeiss-the-complexities-of-the-human-eye-t2.jpg/_jcr_content/renditions/original.image_file.1120.630.118,89,1238,720.file/zeiss-the-complexities-of-the-human-eye-t2.jpg","xxlarge":"https://www.zeiss.fi/content/dam/vis-b2c/reference-master/images/better-vision/understanding-vision/the-complexities-of-the-human-eye/zeiss-the-complexities-of-the-human-eye-t2.jpg/_jcr_content/renditions/original.image_file.1120.630.118,89,1238,720.file/zeiss-the-complexities-of-the-human-eye-t2.jpg","max":"https://www.zeiss.fi/content/dam/vis-b2c/reference-master/images/better-vision/understanding-vision/the-complexities-of-the-human-eye/zeiss-the-complexities-of-the-human-eye-t2.jpg/_jcr_content/renditions/original.image_file.1120.630.118,89,1238,720.file/zeiss-the-complexities-of-the-human-eye-t2.jpg"})
Sokean täplän havainnollistaminen
Näin teet sen:
Sulje vasen silmä ja katso oikealla silmällä vasemmalla olevaa pistettä. Vie katse sellaiselle etäisyydelle näytöstä, joka on noin kaksi kertaa suurempi kuin pisteen ja näytön ruudukon keskuksen välinen etäisyys. Vie nyt päätä hitaasti poispäin näytöstä. Tietyssä kohdassa huomaat, että ruudukon puuttuva keskus on "täyttynyt". Tässä on sokea täplä eli piste, jossa aivot tuottavat puuttuvat visuaaliset tiedot itse.
Sokean täplän paras ystävä: silmänpohja
Sokean täplän tavoin jokaisen ihmissilmän verkkokalvolla on myös alue, joka tuottaa erittäin tarkan kuvan. Tätä kutsutaan silmänpohjaksi. Silmänpohjan keskusta sisältää tiheimmin tappisoluja, jotka muodostavat toisen silmän fotoreseptorityypeistä. Tämä pieni kuoppa – verkkokalvon keskikuoppa – sijaitsee aivan silmänpohjan keskellä ja vastaa terävästä keskeisnäöstä.
Kaikki kissat ovat harmaita pimeässä
Eläimillä, joiden on nähtävä hyvin pimeässä, on yleensä suuret silmät. Ajattele esimerkiksi pöllöjä, kummituseläimiä, muita eksoottisia olentoja tai vaikkapa kissoja. Kissoilla on itse asiassa erityinen verkkokalvo, sillä se sisältää heijastavan kerroksen, jonka ansiosta verkkokalvolle pääsee enemmän valoa. Yöllisten metsästäjien silmät ovat rakenteeltaan erilaiset kuin ihmisen. Toisin kuin päiväsaikaan hereillä olevilla ihmisillä, yöeläimillä on paljon enemmän sauvasoluja (jotka havaitsevat kirkkauden) kuin tappisoluja (jotka erottavat värit).
Tappisoluillamme onkin tärkeä osa värinäön tuottamisessa. Meillä on kolmenlaisia tappisoluja, jotka havaitsevat erityisen hyvin joko punaisen, sinisen tai vihreän valon. Ne reagoivat siis päivänvalon eri aallonpituuksiin. Yöllä emme voi käyttää näiden väriaallonpituuksien valoa. Emme enää saa väritietoja, joten vain sauvasolut ovat aktiivisia. Siksi kaikki näyttää harmaalta.
Miksi emme koskaan oikeastaan tuijota mitään
Voidaan sanoa, että jokaisella olennolla on juuri sellainen silmä, jonka se ansaitsee. Jos eläin on jatkuvasti vaarassa joutua pedon suuhun, sillä on oltava erinomaisen laaja näkökenttä. Siksi jäniksillä, peuroilla ja muilla mahdollisilla saaliseläimillä silmät ovat pään sivuilla. Tällaisilla silmillä on kuitenkin vaikeampi arvioida syvyyttä ja etäisyyttä.
Koska meillä ihmisillä on eteenpäin osoittavat silmät, osaamme arvioida syvyyttä ja etäisyyttä äärimmäisen hyvin. Toisaalta näkökenttämme ei ole 360 astetta, sillä emme enää tarvitse sitä.
Tiesitkö, että emme oikeastaan tuijota kohdetta, kun tarkennamme katseemme siihen? Verkkokalvomme fotoreseptorit reagoivat vain valo-olosuhteiden muutoksiin. Jos siis todella tuijottaisimme kohdetta, liikkeetön kuva alkaisi haihtua. Luonnolla on tietenkin tähän ratkaisu: silmämme tekevät jatkuvasti pienen pieniä satunnaisia liikkeitä, joita emme edes huomaa. Näin pystymme tarkentamaan kohteeseen ja havaitsemaan samanaikaisesti ympärillä tapahtuvat asiat. Joten silloinkin, kun keskitymme tiettyyn pisteeseen, silmämme tekevät jatkuvasti lyhyitä ja nopeita liikkeitä eli sykäyksiä.
Tarkennettu näkö vs. ääreisnäkö
Ääreisnäkö on näön osa, joka jää keskeisnäön tarkennetun katseen ulkopuolelle. Ääreisnäön tarkoitus on antaa ensivaikutelma tai konteksti ennen kohteeseen tarkentamista, joten sen tehtävä eroaa suuresti tarkennetusta näöstä. Ääreisnäkö kattaa yli 90 prosenttia näkökentästä, vaikka sen käytössä on vain noin 50 prosenttia fotoreseptoreista. Käytännössä tämä tarkoittaa, että kyky erottaa yksityiskohtia jää pois ääreisnäössä, sillä näöntarkkuus tai resoluutio on siinä paljon alhaisempi. Ääreisnäkö on kuitenkin paljon parempi liikkeen havaitsemisessa, sillä meidän on yhä tunnistettava mahdolliset riskit nopeasti.
![Ääreisnäkö ja silmälasilinssit Ääreisnäkö ja silmälasilinssit]({"xsmall":"https://www.zeiss.fi/content/dam/vis-b2c/reference-master/images/better-vision/understanding-vision/the-complexities-of-the-human-eye/zeiss-does-reading-in-poor-light-damage-your-eyes-h.jpg/_jcr_content/renditions/original.image_file.100.56.0,103,1980,1217.file/zeiss-does-reading-in-poor-light-damage-your-eyes-h.jpg","small":"https://www.zeiss.fi/content/dam/vis-b2c/reference-master/images/better-vision/understanding-vision/the-complexities-of-the-human-eye/zeiss-does-reading-in-poor-light-damage-your-eyes-h.jpg/_jcr_content/renditions/original.image_file.360.203.0,103,1980,1217.file/zeiss-does-reading-in-poor-light-damage-your-eyes-h.jpg","medium":"https://www.zeiss.fi/content/dam/vis-b2c/reference-master/images/better-vision/understanding-vision/the-complexities-of-the-human-eye/zeiss-does-reading-in-poor-light-damage-your-eyes-h.jpg/_jcr_content/renditions/original.image_file.768.432.0,103,1980,1217.file/zeiss-does-reading-in-poor-light-damage-your-eyes-h.jpg","large":"https://www.zeiss.fi/content/dam/vis-b2c/reference-master/images/better-vision/understanding-vision/the-complexities-of-the-human-eye/zeiss-does-reading-in-poor-light-damage-your-eyes-h.jpg/_jcr_content/renditions/original.image_file.1024.576.0,103,1980,1217.file/zeiss-does-reading-in-poor-light-damage-your-eyes-h.jpg","xlarge":"https://www.zeiss.fi/content/dam/vis-b2c/reference-master/images/better-vision/understanding-vision/the-complexities-of-the-human-eye/zeiss-does-reading-in-poor-light-damage-your-eyes-h.jpg/_jcr_content/renditions/original.image_file.1280.720.0,103,1980,1217.file/zeiss-does-reading-in-poor-light-damage-your-eyes-h.jpg","xxlarge":"https://www.zeiss.fi/content/dam/vis-b2c/reference-master/images/better-vision/understanding-vision/the-complexities-of-the-human-eye/zeiss-does-reading-in-poor-light-damage-your-eyes-h.jpg/_jcr_content/renditions/original.image_file.1440.810.0,103,1980,1217.file/zeiss-does-reading-in-poor-light-damage-your-eyes-h.jpg","max":"https://www.zeiss.fi/content/dam/vis-b2c/reference-master/images/better-vision/understanding-vision/the-complexities-of-the-human-eye/zeiss-does-reading-in-poor-light-damage-your-eyes-h.jpg/_jcr_content/renditions/original.image_file.1920.1080.0,103,1980,1217.file/zeiss-does-reading-in-poor-light-damage-your-eyes-h.jpg"})
Ääreisnäkö ja silmälasilinssit
Jokainen tietää, että kun maailma alkaa näyttää sumealta, tarvitaan silmälasit näön vikojen korjaamiseen. Linssien valmistuksen todellinen taidonnäyte on kuitenkin linssin suunnittelu , joka paitsi palauttaa tarkan keskeisnäön myös tuottaa miellyttävän ja rennon ääreisnäön. Siksi linssien valmistukseen käytettävissä laskelmissa tarvitaan niin paljon matemaattista asiantuntemusta ja optista tietotaitoa. Tavoitteena on, että silmälasien käyttäjän ääreisnäön tulee olla lasien kanssa täysin samanlainen kuin hänen ääreisnäkönsä korjaamattomilla silmillä. Tämä osoittautuu erityisen haastavaksi moniteholinssien tai sivuilta suojaavien urheilulasien valmistamisessa.
Tiesitkö, että tarkennettu keskeisnäkömme ei määritä sitä, miten kauan meillä kestää tottua moniteholinsseihin lähi- ja kauko- sekä näiden välisillä etäisyyksillä, vaan se määräytyy pikemminkin ääreisnäön muutosten perusteella? Nämä muutokset voivat aiheuttaa vääristymiä, mikä voi tuntua aluksi häiritsevältä. Ei kuitenkaan syytä huoleen, sillä aivomme mukautuvat nopeasti näihinkin muutoksiin. Totumme nopeasti uuteen näkötyyliin ja pidämme lopulta ääreisnäköä täydellisen normaalina.
On kuitenkin tärkeä muistaa kaksi asiaa:
- Pyydä optikolta asiantuntevia neuvoja, jotta löydät itsellesi sopivimmat moniteholinssit.
- Käytä uusia moniteholinssejä lähes jatkuvasti heti alusta alkaen etenkin silloin, kun olet liikkeellä. Näin aivosi tottuvat uuteen parempaan näköön paljon nopeammin.