0
0

بینایی

304 بازدید

حس شگفت انگیز بینایی به ما این امکان را می دهد که جهان را در گستره ای از طراحی شگفت انگیز سقف کلیسای سیستین مانژ تا چشم اندازی مه آلود از یک رشته کوه را به نظاره بنشینیم. بینایی در زمره حساس ترین و پیچیده ترین حواس است.

فرایندهای زیادی باید به صورت همزمان رخ دهد تا ما اتفاقات پیرامون خودمان را ببینیم. اطلاعاتی در مورد اندازه، شکل، رنگ ،حرکت و موقعیت شکل در فضا باید جمع آوری، رمزگذاری، ادغام و پردازش شوند. اجرای این فعالیت ها ۳۰ درصد از مغز انسان را به فعالیت وا میدارد، که این میزان نسبت به سایر حواس پنجگانه بیشتر است.

بطور کلی بینایی تحت مطالعات دقیق و گسترده تری قرار گرفته است.  احتمالا به همین دلیل دانشمندان علوم اعصاب درباره این حس نسبت به سایر سیستم های حسی در بدن از آگاهی وسیعتری برخوردارند. بیشتر یافته ها در مورد مراحل ابتدایی هدایت بینایی و یا نحوه تبدیل نور به سیگنال های الکتریکی از نتایج مطالعات بر روی مگس میوه دروزوفیلا و موش ها به دست آمده است، در حالی که پردازش بینایی به طور اخص بر روی میمون ها و گربه ها مورد مطالعه قرار گرفته است.

[irp posts=”32082″ name=”خوردن کاکائو خالص باعث بهبود قدرت بینایی در روز می شود”]

نور منشا تمامی این فرایندهاست

سازوکار بینایی با عبور نور از قرنیه آغاز می شود که در حدود  سه چهارم عمل وضوح بینایی را انجام می دهد و در مرحله بعد به عدسی چشم می رسد، که به تنظیم کانونی (فاصله کانونی) می پردازد. مجموع اثر این قسمت ها باعث می شود تا تصویری شفاف از دنیای بینایی برروی صفحه ای از گیرنده های نور (فتورسپتورها)[۱] که شبکیه چشم نامیده می شوند ایجاد گردد، در واقع شبکیه چشم بخشی از سیستم عصبی مرکزی است که در پشت چشم های ما قرار گرفته است.

گیرنده های نور اطلاعات بینایی را به وسیله جذب نور و ارسال سیگنال های الکتریکی به دیگر نورون های شبکیه برای پردازش اولیه و یکپارچه سازی جمع آوری می کنند. سیگنال ها سپس از طریق عصب بینایی به قسمت های دیگر مغز ارسال می شوند که در نهایت تصویر پردازش شده و ما آنرا می بینیم.

همانند آنچه که در یک دوربین عکاسی اتفاق می افتد تصویر ایجاد شده بر روی شبکیه معکوس است، سازوکار این امر بدینصورت است که اشیائی که در سمت راست مرکز دید قرار دارند تصاویری را در سمت چپ شبکیه چشم بوجود می آورند و این سازوکار بطور عکس تکرار می شود. سپس اشیائی که در بالای مرکز دید قرار دارند در بخش های پایین تصویرسازی شده و این سازوکار نیز بطور عکس تکرار می شود. اندازه مردمک چشم که میزان نور ورودی به چشم را تنظیم می کند توسط عنبیه کنترل می شود. شکل عدسی بوسیله عضلاتی که دقیقا پشت عنبیه قرار دارند پیوسته تغییر می کند تا اشیاء دور یا نزدیک بتوانند به صورت واضح روی شبکیه چشم تصویر شوند.

نخستینیان از جمله انسان از حس بینایی تکامل یافته که با استفاده از دو چشم صورت می گیرد برخوردارند، که همان دید دوچشمی می باشد. سیگنال های بینایی از هر چشم در طول میلیون ها  فیبر عصب بینایی به کیاسمای بینایی، محلی که برخی فیبرهای عصبی تقاطع می کنند انتقال می یابند، این تقاطع به هر دو سمت مغز این امکان را می دهد که سیگنال ها را هر دو چشم دریافت کنند.

زمانی که با هر دو چشم به یک صحنه نگاه می کنیم اشیاء سمت چپ ما در سمت راست شبکیه چشم ثبت می شوند. این اطلاعات بینایی شبکیه چشم در سمت راست قشر مخ ثبت می شوند. نتیجه این امر اینست که نیمه چپ میدان بینایی در نیمکره راست مخ ثبت می شود. برعکس، نیمه راست میدان بینایی در نیمکره سمت چپ مخ ثبت می شود. آرایش مشابهی نیز برای حرکت و لمس وجود دارد: بطوریکه هر نیمکره مخ مسئول پردازش اطلاعاتی است که از نیمه مقابل بدن دریافت می کند.

دانشمندان اطلاعات کافی در مورد نحوه رمز گذاری اطلاعات بینایی در شبکیه دارند، اما اطلاعات نسبتا کمتری درباره چگونگی رمز گذاری در هسته های زانویی جانبی[۲] (یک مرکز واسطه ای بین شبکیه و قشربینایی) و قشر بینایی دارند. مطالعه کارکردهای داخل شبکیه بیشترین اطلاعات را در مورد چگونگی تحلیل و پردازش اطلاعات حسی در مغز به ما می دهد.

گیرنده های نوری که تعداد آنها در حدود ۱۲۵ میلیون در هر چشم می باشند، نورون های تخصص یافته ای هستند که نور را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کنند. دو نوع اصلی گیرنده های نوری، گیرنده های استوانه ای و گیرنده های مخروطی هستند.

گیرنده های استوانه ای به میزان زیادی به نور حساس هستند و به ما این امکان را می دهند که در نور کم قادر به دیدن باشیم، اما این گیرنده ها رنگ ها را انتقال نمی دهند. گیرنده های استوانه ای حدود ۹۵ درصد گیرنده های نوری چشم انسان را شامل می شوند. با این حال بخش عظیمی از حس بینایی در شرایط نور زیاد عمل کرده و مسئول تشخیص جزئیات دقیق و دید رنگی می باشند.

چشم انسان سه مدل گیرنده مخروطی (قرمز، آبی و سبز) دارد که هرکدام به طیف خاصی از رنگ حساس می باشند. بدلیل همپوشانی طیف حساسیتی این گیرنده های مخروطی به شکل گروهی در انتقال اطلاعات تمامی رنگ های قابل رویت عمل می کنند. این موضوع بسیار شگفت آور است که ما با استفاده از تنها سه نوع گیرنده مخروطی قادر به دیدن هزاران رنگ هستیم، در حالی که نمایشگرهای کامپیوتر نیز از یک فرایند مشابه برای تولید طیفی از رنگ ها بهره می برند.

بخش مرکزی شبکیه انسان که نور در آن جا متمرکز می شود فووآ[۳] نام دارد، که فقط حاوی گیرنده های مخروطی سبز و قرمز می باشد. اطراف فووآ ماکولا نام دارد که برای مهارت های خواندن و رانندگی حیاتی است، مرگ گیرنده های نوری ماکولا دژنراسیون ماکولا نامیده می شود، که یکی از علل کوری در سالمندان در کشورهای توسعه یافته از جمله ایالات متحده است.

شبکیه چشم شامل سه لایه سازمان یافته از نورون هاست، گیرنده های نوری استوانه ای و مخروطی در اولین لایه سیگنال ها را بهلایه میانی (نورون های بینابینی) ارسال می کنند، سپس لایه میانی سیگنال ها را به لایه سوم که شامل انواع متفاوتی از سلول های عقده ای (گانگلیونی) که همان نورون های تخصص یافته نزدیک به سمت سطح داخلی شبکیه هستند می فرستد. آکسون های سلول های گانگلیونی عصب بینایی را شکل می دهند. هر کدام از نورون ها در لایه های میانی و سوم معمولا  ورودی های بی شماری را از سلول های لایه قبلی دریافت می کند، تعداد ورودی ها بصورت گسترده در طول شبکیه چشم تغییر می کند. در نزدیکی مرکز دید جایی که حساسیت بینایی در بالاترین درجه قرار دارد، هر سلول گانگلیونی بیشترین ورودی ها را به واسطه لایه میانی از یک  و یا حداکثر چند گیرنده مخروطی دریافت می کند، بطوری که به ما امکان مشاهده جزئیات را می دهد. در لبه های بیرونی شبکیه چشم هر سلول گانگلیونی از تعداد زیادی از گیرنده های مخروطی و استوانه ای ورودی دریافت می کند، که این موضوع روشن می سازد چرا ما قادر به تشخیص جزییات ریز در دو لبه نیستیم. چه کوچک و چه بزرگ، قسمتی از فضای دید که ورودی های حسی یک نورون بینایی را فراهم می کند میدان دریافتی[۴] نامیده می شود.

اطلاعات بینایی چگونه پردازش می شوند

در حدود ۶۰ سال پیش دانشمندان به این مسئله پی بردند زمانی که نور به ناحیه کوچکی در مرکز میدان دریافتی یک سلول بینایی برخورد می کند آنرا فعال کرده و هنگامی که نور به منطقه اطراف مرکز برخورد کند فعالیت سلول های بینایی مهار می شود. اگر نور کل میدان دریافتی سلول را پوشش دهد سلول بصورت ضعیف پاسخ میدهد. بنابراین پردازش بینایی با مقایسه میزان نور هر منطقه کوچک از شبکیه چشم با میزان نور محیط آن منطقه آغاز می شود.

 

اطلاعات بینایی از شبکیه چشم از طریق هسته زانویی جانبی تالاموس تا قشر بینایی اولیه[۵] منتقل می گردد، قشر اولیه بینایی یک لایه نازک بافتی با قطری کمتر از یک دهم اینچ، کمی بزرگتر از اندازه نصف یک اسکناس (م.) است که در لوب پس سری در پشت مغز قرار دارد. قشر بینایی اولیه نیز همانند شبکیه دارای چندین لایه از سلول هایی است که بصورت متراکم قرار گرفته اند.

در لایه میانی آن که پیام ها را از هسته زانویی جانبی دریافت می کند دانشمندان موفق به شناسایی پاسخ هایی مشابه پاسخ های شبکیه و سلول های زانویی جانبی شدند. سلول های بالا و پایین این لایه پاسخ های متفاوتی نشان می دهند. این سلول ها  ترجیحا به اشکال میله ای یا لبه ها و یا زوایای خاص (جهت) پاسخ می دهند. مطالعات بیشتر نشان داد که سلول های مختلفی به لبه هایی با زوایای متفاوت و یا لبه های متحرک در مسیرهای مشخص پاسخ می دهند.

گرچه مکانیسم های پردازش بینایی به صورت کامل کشف نشده اند، یافته های بدست آمده از مطالعات فیزیولوژیکی و کالبد شناسی میمون ها نشان می دهند که سیگنال های بینایی در سه سیستم مجزا پردازش می شوند. سیستم اول اطلاعات شکلی ،سیستم دوم اطلاعات رنگ و سیستم سوم حرکت، موقعیت و سازماندهی فضایی را پردازش می کند. مطالعات روانشناسی انسانی یافته های بدست آمده از مطالعات حیوانی را تایید می کند. این مطالعات نشان می دهند که درک حرکت، عمق، درک سه بعدی ،اندازه نسبی اشیاء، حرکت نسبی اشیاء، ایجاد سایه و درجه بندی بافت اساسا بیش از رنگ به کنتراست (تضاد) در شدت نور وابسته هستند. برای ادراک  نیاز است که عناصر گوناگون کنارهم سازماندهی شوند، طوری که عناصر مرتبط با هم در یک گروه قرار گیرند. این موضوع بدلیل توانایی مغز در جمع کردن اجزای یک تصویر کار هم و نیز جدا کردن تصاویر از یکدیگر و  اززمینه های اختصاصی آنهاست.

اکنون سوال اینست که چگونه تمامی این سیستم ها برای ایجاد تصاویری زنده از اشیای جامد با یکدیگر ترکیب می شوند؟ در پاسخ می توان گفت که مغز اطلاعات مناسب بیولوژیکی در هر مرحله را استخراج کرده و الگوی فعالیتهای گروهی نورونها را با تجربیات گذشته مرتبط می سازد.

تحقیقاتی که منجر به درمان موثر می شوند

مطالعات بینایی انجام گرفته در نهایت منجر به درمان های بهتر اختلالات بینایی می گردد. اطلاعات بدست آمده از تحقیقات بر روی گربه و میمون ها باعث ارتقای درمان استرابیسم (لوچی) چشم که در آن چشم ها با یکدیگر به درستی همتراز نشده و جهات آنها متفاوت است، شده است. از لوچی همچنین به عنوان چشم متقابل، دوبینی، چشم مات نیز یاد می شود. کودکان مبتلا به لوچی ابتدا در هر دو چشم از قابلیت بینایی خوبی برخوردارند، اما چون قادر به ترکیب تصاویر در هر دو چشم نیستند به استفاده از یک چشم تمایل دارند، که اغلب باعث می شود بینایی مفید در چشم دیگر را از دست بدهند. بینایی این افراد قابل بهبود است، اما فقط در دوران طفولیت و یا ابتدای خردسالی این امرمیسر می باشد. در حدود سنین ۸ و بالاتر نابینایی در یک چشم دائمی می شود. در چند دهه گذشته انجام عمل همترازی چشم ها  را با تجویز تمرین های ویژه و استفاده از چشم بند تا سن چهار سالگی کودکان به تعویق می انداختند، اما امروزه لوچی در اوایل زندگی کودک قبل از چهار سالگی زمانی که بینایی طبیعی قابل بهبود است، اصلاح می شود.

مطالعات گسترده ژنتیکی و استفاده از مدلهای حیوانی کوچک به ما امکان این را می دهد که نقص های وراثتی چشم را شناسایی کرده و این امر موجب می شود که درمان بر پایه سلول های بنیادی یا طراحی ژن و کشف داروهای جدید برای درمان بیماری ها میسر شود. کاهش عملکرد یا مرگ گیرنده های نوری عامل اصلی کوری در بسیاری از بیماری هایی است که در حال حاضر علاج ناپذیرند. اخیرا گروه کوچکی از بیماران مبتلا به کوری شدید با ژن درمانی قادر به دیدن می باشند. همچنین تحقیقاتی در مورد عدم استفاده از گیرنده های نوری و ارسال مستقیم سیگنال های الکتریکی به مغز از طریق سلول های گانگلیونی در مرحله انجام است.

منبع

[۱] – Photoreceptor

[۲] – Lateral geniculate nucleus

[۳] –  Fovea

[۴] – Receptive field

[۵] – Primary visual cortex

[irp posts=”25992″ name=”علائم نهان آلزایمر در چشم‌های شما”]

آیا این مطلب را می پسندید؟
https://sepantazistapadana.co.ir/?p=32628
اشتراک گذاری:
واتساپتوییترفیسبوکپینترستلینکدین
سید محمد حسین سبزپوشان
عضو پیوسته انجمن زیست شناسی ایران عضو انجمن علوم اعصاب ایران مدیرعامل شرکت علمی آموزشی سپنتا زیست آپادانا عضو شاخه دانشجویی آزمایشگاه ملی نقشه برداری مغز عضو انجمن فیزیولوژی و فارماکولوژی عضو انجمن ژنتیک ایران مولف کتاب زیست شناسی پایه دانشجوی زیست شناسی دانشگاه شهید بهشتی تهران عضو انجمن فیزیولوژی و فارماکولوژی ایران رابط متخصص آموزشی مرکز بهداشت و درمان شش سال سابقه تدریس زیست شناسی و علوم اعصاب پایه در موسسات چهار سال عضو افتخاری کمیسیون ملی یونسکو دپارتمان علوم اجتماعی و انسانی نماینده کمیسیون ملی یونسکو در استان مرکزی دبیر کمیته دانش آموزی هواپیمایی ملی ایران (هما) عضو سازمان بین المللی دانشگاهیان ISIC عضو تیم کمربند آبی یونسکو سفیر محیط زیست از طرف کمیسیون ملی یونسکو سفیر سلامت و بهداشت مرکز بهداشت و درمان دارای گواهی شرکت در مدرسه علوم اعصاب شناختی دارای گواهی مدیر اجرایی دوره آشنایی با سازمان ملل (UNIC) مولف کتاب هوانوردی تدریس علوم هوانوردی در مدارس و موسسه کاندیدای دکتری افتخاری جوان ترین مدرس محقق و مدرس در زمینه علوم فرینج و متافیزیک
مطالب بیشتر
برچسب ها:

نظرات

0 نظر در مورد بینایی

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

هیچ دیدگاهی نوشته نشده است.