Anatomický ústav 1.LF UK - Univerzita Karlova

Univerzita Karlova v Praze – 1. lékařská fakultaZrakové ústrojí. Zraková dráha.Zornicový a rohovkový reflex.Anatomický ústavAutor: Petr Valášek pvala@lf1.cuni.czObor: Všeobecné lékařství a Zubní lékařství – Anatomie 2Květen 2012

OKO a vidění• 70% všech senzorických receptorů je v očích• 40% mozkové kůry zpracovává informace z oka

Struktura CNSWilliams P.L. (ed): Grays Anatomy, Churchill Livingstone, New York, 1995

BULBUS OCULI1. Tunica fibrosasclera; cornea2. Tunica vasculosachoroidea; corpusciliare; iris3. Tunica internapars optica retinaepars ciliaris et iridicaretinaeSklivec, čočka, komory,okohybné svaly, víčka,slzný aparát

1.Tunica fibrosa1a. sclera (bělima)1b. cornea (rohovka)

1a. SCLERA, BĚLIMAPevné vazivo - úpon svalůNa povrchu řídké vazivo, ve kterém bulbus klouže– episklerální vazivo (prostor)Otvůrky pro prostup cév a nervůNemá vlastní cévy !! Výživa difusíVpředu, v místě kontaktu s rohovkou je kanálek –sinus venosus sclerae, napojen na systémiridokorneálního úhlu

1b. CORNEA, ROHOVKAStavba:1 epitel2 lamina limitansanterior (Bowmani)3 substantia propria4 lamina limitansposterior (Descemeti)5 endotel•Limbus – spojení sclery a rohovky (kmenové buňky)•Sinus venosus sclerae – (glaukom)

Rohovka – vlastnosti (chrání,láme paprsky,filtruje UV paprsky)Bezcévná! Průhledná!1. epit.ant. – regeneruje, ochrana, výživa,senzitivní inervace – rohovkový reflex !!2. Bowman. membrána – hojí se jizvou3. stroma – pevnost, tvar (fyziologickýastigmatismus) LASER4. Descemetská membrána – regeneruje5. endothel – brání edému rohovky

Zkalení rohovky, ztráta průhlednostiTransplantace rohovkyPříčiny : poranění, poleptání, zánět (vrůstání cév),glaukom, zvýš. obsah vody (protržení Descemetskénebo endotelu) a další

2. Tunica vasculosa2a. choroidea, cévnatka2b. corpus ciliare,řasnaté těleso2c. iris, duhovka

2a. CHOROIDEA, CÉVNATKA• na zevním povrchu cévnatky – spatiumperichoroidale (aa. ciliares post. longae, nn. ciliares longi,vv. vorticosae)• vazivové stroma s cévními kličkami (aa. ciliaresposteriores breves; lam.vasculosa), pigmentové buňky(„tmavá komora“, napětí čočky)• lamina choriocapillaris – živí tyčinky a čípky• lamina basalis

UveaWiliams P.L. (Ed) Gray´sAnatomy. ChurchillLivingstone, New York,1995

2b. CORPUS CILIARE• corona ciliaris (plicae etprocessus ciliares)• fibrae zonulares• na povrchu pars ciliarisretinae s pigmentovýmlistem• m.ciliaris (jeho napětíovlivňuje vyklenutí čočky;inervaceparasympatikem)pars opticaretinaeora serrata

Funkce – clona fotoaparátu•M. sphincter pupillae (konstriktor-cirkulární)PARASYMPATIKUS•M. dilatator pupillae (radiální) SYMPATIKUS (atropin –atropa bella-donna – mandragora)2c. IRIS, DUHOVKA- endotel (neúplná vrstva)- stroma iridis(kolagenní vazivo,pigment, cévnípleteně, m.sphincteret dilatator pupillae)- pars iridica retinae

Dilatace a zúžení duhovky-zornice

Čočka, závěsy, ciliární svalCopyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings

Schopnost akomodace v rozsahu 10 – 17 D,věkem se snižuje (na 2D až 0,5D)Zákal čočky

LENS,ČOČKACapsula lentisEpithelium lentis,kubický epitel na přední ploše čočky, zněj vznikají -Fibrae lentisNucleus lentis

Odkaz na klinické využitíKatarakta – šedý zákal

Multifokální a akomodující nitrooční čočky

Structure of CNSWilliams P.L. (ed): Grays Anatomy, Churchill Livingstone, New York, 1995

Brain regionscortexbasal gangliathalamushypothalamusepithalamus - pineal glandpretectummetathalamus

33 & 48 h chick embryo

The development of the eye

http://www.siumed.edu/~dking2/ssb/EE015b.htm

Lens developmenthttp://www.dogstuff.info/lens_development_kral.html

The Fibrous Tunic• Most EXTERNAL layer of the eyeball• Composed of two regions of connective tissue• Sclera – posterior five-sixths of the tunic• White, opaque region• Provides shape and an anchor for 6 eye muscles• Cornea – anterior one-sixth of the fibrous tunic• Limbus – junction between sclera and cornea (stemcells)• Scleral venous sinus – allows aqueous humor todrain (Glaucoma! High eyeball pressure)Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings

The Vascular Tunic• The MIDDLE layer of the eyeball• Composed of choroid, ciliary body, and iris• 1. Choroid – vascular, darkly pigmented membrane• Forms posterior five-sixths of the vascular tunic• Brown color – from melanocytes• Prevents scattering of light rays within the eye• Choroid corresponds to the arachnoid and pia maters(therefore sclera corresponds to …)

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ar.21366/pdfEyelid developmentEyelids fused by 9 weeks of development.Week 20 – opening begins.

3. Tunica internapars optica retinaepars caeca - ciliaris etiridica retinae

3. PARS OPTICA RETINAEpediculustělovnitřní segmentsferula• Tyčinky, 120 milionů, vnímání světla,citlivé, rhodopsin• Čípky, 6 milionů, barevné vidění,trichromatické• Barvoslepost (dichromatické,monochromatické vidění)• Přeměna světelné energie na nervovévzruchy; rozklad zrakových pigmentů,depolarizace membrány – receptorovýpotenciálzevní segment

RETINA• Rod cells – more sensitive tolight- vision in dim light- 120million/eye• Cone cells – operate best inbright light- high-acuity color vision- 6 million/eyeCopyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings

Hlavní vrstvy sítnicesměr vzruchu3. neuron =gangliové buňky2. neuron =bipolární buňky1. neuron =tyčinky a čípky

a.+v. centralis retinae

Oční pozadí

RETINA – žlutá skvrna, macula lutea• Macula lutea – málo cév, hlavně čípky• V jejím centru - fovea centralis – pouze čípky(nejostřejší vidění)• Optický disk – slepá skvrna, místo výstupu optickéhonervuCopyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings

SLEPÁ SKVRNA

400-700nm

“red” or “L” cones long vlnová délka světlagreen” or “M” mediumČÍPKY – barevné viděníTrichromatická teorie - porovnání již v retin ě((optický nerv má pouze 1 milion axon ů)), kedsignály z “red” a “green” čípk ů jsou porovnányspeciálizovanými red-green buň kami “opponentprocesstheory”.- měří poměr mezi červeným a zeleným světlemz dané částizorného poleDefekt 1 či více typ ů čípk ů BARVOSLEPOST“blue” or “S” cones short

• Laterální inhibice snižuje aktivitusousedních neuronů při aktivacicentrálního neuronu• Umožňuje zvýšení kontrastu vidění

FOTOTRANSDUKCE•Tyčinky a čípky obsahují fotopigmenty- uvolní energii přizasažení světlem.Fotopigment - 11-cis-retinal (derivát vitaminu A) je vázán naprotein opsin.Energie světla změní 11-cis-retinal na all-trans-retinal, jenžposléze aktivuje 2 nd messenger systém, který uzavře Na+kanály, vedoucí k hyperpolarizaci.Více světla = hyperpolarizace.

FOTOTRANSDUKCEFotoreceptory a bipolární buňky pouze mění membránový potenciál.lightPouze gangliové buňky tvoří akční potenciál.V klidu (ve tmě) fotoreceptory uvolňují neurotransmitter (glutamát).Ten některé bipolární buňky hyperpolarizuje, jiné depolarizuje.Bipolární buňky pak obdobně hyper-/depoplarizují gangliové buňky.

Zpracování signálů gangliovou buňkou sítniceGangliová buňka reaguje na světlo v rámci svého receptivníhopole.Gangliové receptivní pole- je kruhové- má koncentrické antagonistickéokolíon-center cells nejvíce excitovanésvětlem v centru poleoff-center cell nejvíce excitovanésvětlem v okolí

Geometrické iluze

Retina-schemaWiliams P.L. (Ed) Gray´s Anatomy. Churchill Livingstone,New York,1995

ZRAKOVÁ DRÁHA1.,2.,3. N – tyčinky ačípky, bb.bipolární,bb.gangliové (+ horizontálnía amakrinní buňky).4. N – corpusgeniculatum laterale, zněj tr. geniculo-corticalis(radiatio optica) do area175. N – buňka v area 17(V 1)

Zraková dráha• Světlo aktivuje fotoreceptory• Fotoreceptory signalizují bipolárním bb.• Bipolární bb. signalizují gangliovým bb.• Axony gangliových bb. opouští oko jakooptický nerv• Optický nerv decussates at chiasma• Optický trakt jde do corpusgeniculatum laterale thalamu (plusodbočky do mezimozku pro zornicovýreflex, pozici a pohyb oka – nevědomé)• Radiatio optica jde do primárníhozrakového kůry (vědomé vidění)

klinické využití41 – amaurosis2 – nasální hemianopsie(a.carotis interna)3 – bitemporální hemianopsie(hypofýza)4 – homonymní hemianopsieKůra - quadrantanopie (ischemie vobl.a.cerebri post.), korováslepota, optická agnosie,dysmorfopsie, fosfeny, halucinace

Visual Pathways to the Brain and Visual Fields - DEFECTSLGNThe primary visual cortex(area V1) receivesinformation from thelateral geniculate nucleusand is the arearesponsible for the firststage of visualprocessing.Some people with damageto V1 show blindsight,an ability to respond tovisual stimuli that theyreport not seeing.

4. N, řez přes corpus geniculatum lateralezkřížená vlákna do 1.,4., 6.nezkřížená vlákna do2., 3., 5.1. a 2. vrstva =magnocelulární – projikujísem gangl. buňky Y (10%)Z obou očí…3. – 6. vrstva =parvocelulární – projikujísem gangl. buň. X (80%)

Corpus geniculatum lateralhttp://radiopaedia.org/articles/corpora-quadreigemina

Analýza viděného: tvar, barva, pohyb a umístěnív prostoru. Okcipitální, temporální i parietálnílalok… asi 20 retinotopických map.Systém magnocelulárních drah k analýzepohybu v prostoru, hrubého tvaru a kontrastu. Jerelativně necitlivý na barvu.Systém parvocelulárních drah pro detekci detailůa přesného tvaru nehybných objektů, mávysokou rozlišovací schopnost. Vnímá barvy.

V1 – jednoduchá, retinotopická, vnímáníorientace objektu a pohybMST – V5, pohyb objekt ů, stereovidění(binokulární + monokulární – zmenšující sevelikost a mén ě detailů)… pohyb očíV2 - orientace, prostorová frekvence a barvaV4 – vnímání barvy

Odbočky zrakové dráhyRetina projikuje do čty ř částí mozku:1) corpus geniculatum laterale2) colliculus superior3) hypothalamus4) area pretectaliskorová slepota umožňujereakce na podněty z očí

Odbočky ze zrakové dráhy (všechny začínají u 3.N.)~ Do hypothalamu: převádí optické signály na nejvyššívegetativní centra (vidění jídla = slinění)~ Dráhy pupillárního reflexu:Miosa : přes area pretectalis k n. III (EW) - ganglion ciliare - nn.ciliares breves - m. ciliaris et m. sphincter pupillae (akomodace =totéž, jen z AP přes ncl. interstitialis Cajali)Mydriasa: přes AP do retikulární formace: tractus reticulospinalis- centrum ciliospinale C8-Th1 - ganglion cervicale superius -plexus caroticus internus et ophtalmicus - nn. ciliares breves - m.dilatator pupillaeKonvergence: přes AP do ncl. Cajali - FLM - jádra okohybnýchnervů~ Tektální zrakový okruh – tr. tectospin., - nuclearis, - interstitialis, crbl(řízení souhybů očí, hlavy a krku směrem ke zrakovýmpodnětům a ke koordinaci s celkovými pohyby těla)~ Do pulvinar Th: koordinace zrakových vjemů se senzitivními

Pupilární reflexPetrovický et al.: Anatomie, IXCentrální nervový systém, Karolinum,Praha, 1995Odbočky zrakové dráhy(všechny začínají u 3 N.)Pupilar reflex

m. ciliaris

Funkce – akomodace, produkce komorovétekutiny----------------------pohled do dálky,sval je povolenýPRESBYOPIApohled do blízka,sval je smrštěný

http://anthropotomy.com/assets/images/part3/116.jpg

Cranial nerve nuclei

OČNICOVÉ SVALYm. levator palpebrae superioris3 hlavové nervyjemný pohybsaccadický pohybm. rectus bulbi superior, inferior, lateralis, medialism. obliquus inferior, superior

OČNICOVÉ SVALY

n.oculomotorius, n.m. rectus superiorm.rectus medialism.obliquus inferiorm. rectus inferiorStrabismus !!!

http://e-learning.studmed.unibe.chStrabismus

TEPNY OČNICE (A.OPHTHALMICA)a. supratrochlearisa. supraorbitalisa. lacrimalisaa.ciliares post.breveset longae

TEPNY OKA61 a. centralis retinae2 a. ciliaris post. brevis8753 a. ciliaris post. longa4 v. vorticosa45 a. ciliaris ant., z ní a.episcleralis6 a. conjunctivalis anterior7 circulus arteriosus iridismajor1238 circulus arteriosus iridisminor

Normální ophthalmoscopický pohled očního pozadíCopyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings

Oční pozadí1 discus nervioptici2 macula3 dolní větev a.centralis retinae4 horní větev a.centralis retinae

F fluoroangiografie

Cévní zásobení sítníce• Retina má dva zdroje cévníhozásobení• Vnější třetina z kapilár choroidei(odchlípení sítnice)• Vnitřní dvě třetiny z a.+v.centralis retinae (okluze vede kmrtvici oka, amaurosis)Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings Figure 16.10c

Odchlípení sítnice, retinal amotion-detachmenthttp://www.lexum.cz/vitroretinalni-choroby.php

Degenerace makuly• Věkem podmíněná degenerace makuly Agerelatedmacular degeneration (AMD)• Nahromadění pigmentu v sítniciSucháMokrá

Retinopatie při cukrovce• Slabé stěny cév - hemorrhagie a slepotaCopyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings

Trachom• Nakažlivá infekce spojivky v rozvojových zemíchCopyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings

Glaukom

Oční komory; cirkulace komorovétekutiny; angulus iridocornealisHumor aquosus – 98 %vody, NaCL, bílkoviny,sacharidy

cirkulace komorové tekutinyCopyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings Figure 16.8

Optika oka• Struktury oka (čočka, rohovka atekutiny) ohíbají světelné paprsky• Pro ostré vidění musí být paprskyzaostřeny na sítnici• Akomodace – pro blízko se čočka musívíce zaoblit (feedback přes neostrost)

PALPEBRAE, VÍČKAtarsus superiorlig.palpebralelat.septum orbitalelig. palpebr.mediale, mezijeho dvěma pruhysaccus lacrimalistarsus inferior

Řez horním víčkem1 septum orbitale2 m. levator palpebraesuperioris63 m. orbicularis oculi4 glandula sebacea5 tarsální ploténka sglandulae tarsales6 m. tarsalis superior(sympat.)

slzný film, rohovka a spojivka vlhká, kyslík, nepravidelnostivyrovnány, lysozym a protilátkyAPPARATUS LACRIMALIASLZNÝ APARÁT1 canaliculi lacrimales5 saccus lacrimalis4 ductusnasolacrimalis

Slzná žláza a slzné cestyWiliams P.L. (Ed) Gray´s Anatomy. ChurchillLivingstone, New York, 1995

klinické využitíSjögrenův syndrom, keratoconjunctivitis siccanedostatečná tvorba slz XEROPHTALMIAhttp://edoc.hu-berlin.de

Onion and contact lensesCorneal reflexNasociliary branch of the ophthalmic branch (V1) of the 5th cranial nerve (trigeminal nerve) sensing the stimulus on the cornea, lid, or conjunctiva7th cranial nerve (Facial nerve) initiating the motor response (i.e. it is the efferent)

Pupillary light reflex + accommodation reflexAnd accommodation

Vestibulo-ocular reflex - the Extraocular muscles

ze 17 – do buněk varea 18 a 19 (V2 –5), z nichdorsální dráha dofrontálního laloku(magnocelulárnídráha, Y) adráha ventrální dotemporálníholaloku(parvocelulární, X)Projekční korové zrakové oblasti rozmístěny v okolí fissura calcarinaprimární zraková kůra s přesnou topografickou prezentací sítnice: area striata, area 17 dleBrodmanaasociační zraková oblast, podílející se na analýze tvarů a barev: area 18 a 19

RetinotopickémapyPetrovický et al.: Anatomie, IXCentrální nervový systém, Karolinum,Praha, 1995

gangl. cervicale ▪superiusnn. ciliares breves*Odbočky zezrakové dráhyDráhy pupilárníhoreflexu, dráhy proakomodaci akonvergenciakomodaceC8 – Th1▪·RF• NcI Cajali fasc.longit.med.,konvergence