RUCHY GAŁKI OCZNEJ Paweł Siek

Transkrypt

1 RUCHY GAŁKI OCZNEJ Paweł Siek OSIE FICKA I PŁASZCZYZNA LISTINGA Osie X, Y, Z przechodzą przez punkt obrotu oka, X pionowo, Z poziomo poprzecznie, Y poziomo wzdłuż linii wzrokowej. Osie X i Z wyznaczają tzw. płaszczyznę Listinga. Na ogół z powodu takiego, że oko nie wykonuje tylko ruchów obrotowych, ale również niewielkie przesuwne, punkt obrotu nie jest określony dokładnie. W miarowym oku osoby dorosłej punkt obrotu gałki leży 13,5 mm za rogówka i około 1,6 mm od geometrycznego środka gałki ocznej od strony nosowe. MIĘŚNIE GAŁKI OCZNEJ oko jest kierowane przez 6 mięśni: - m. prosty dolny (m. rectus inferior) - m. prosty górny (m. rectus superior) - m. prosty boczny (m. rectus lateralis) - m. prosty przyśrodkowy (m. rectus medialis) - m. skośny dolny (m. obliquus inferior) - m. skośny górny (m. obliquus superior) Poszczególne mięśnie nie odpowiadają za jeden konkretny ruch, a raczej każdy wkłada pewną składową w ruchy, mniejszą lub większą. Wielkość poszczególnych składowych zależy od wychylenia oka. Na ogół mięśnie te są około 10 razy silniejsze niż potrzeba i zanim dojdą do granicy możliwości, ruch oka jest blokowany przez więzadła. Zakres obrotu oczu średnio wynosi 50st w każdą stronę, ale na ogół oczy nie obracają się do granic możliwości, tak więc bez poruszania głową oczy odchylają się na boki o około 30st, w górę około 20st, w dół najwięcej, bo 50-60st. Dalsze odchylenia pociągają za sobą obrót głowy. RUCHY PRZESUWAJĄCE I OBROTOWE - ruchy przesuwające krótkie ruchy wzdłuż osi. Często maksymalny zakres takich ruchów wynosi około 1-2mm. Ruch wzdłuż osi Y nazywany jest wytrzeszczem. Cofanie gałki ocznej w głąb oczodołu może wystąpić w trakcie badania rogówki poprzez skurcz mięśni zewnętrznych, lub jako rezultat skurczu mięśni prostych. Porażenie mięśni prostych może powodować wysunięcie oka nawet do 3mm. Bywają jednak również ekstremalne przypadki wytrzeszcza. Rekordzistą świata w wytrzeszczu jest Claudio Pinto. Potrafi wysunąć oczy na 4 cm w przód. - ruchy wodzenia (ductions) ruchy pojedynczego oka wokół osi X i Z. Przedstawione na rysunku jako 1 i 2: - ruchy skręcające ruchy oka wokół osi Y, rysunek, pod numerem 3:

2 - ruchy obuoczne (versions) ruchy dotyczące obu oczu, kiedy oczy poruszają się w tym samym kierunku. Przedstawione na rysunku poniżej. Elevatio nazywany jest również supraversio, Depressio - infraversio. - ruchy zbieżne i rozbieżne (wergencje - vergences) ruchy oczu w przeciwnych kierunkach. Na zewnątrz rozbieżne, do wewnątrz zbieżne. Zdarza się również rozbieżność pionowa. Ruchy te są bardzo wolne. Poszczególne rodzaje przedstawia rysunek:

3 KOORDYNOWANE RUCHY OCZU - ruchy śledzące (smooth pursuit eye movements) Są to ruchy płynne, polegające na podążaniu za ruchomym przedmiotem. Na ogół ludzie nie potrafią poruszać okiem płynnie bez przedmiotu za którym oko ma podążać. Także wolno poruszające się przedmioty wywołują raczej ruchy skokowe. Bardzo szybko poruszające się przedmioty wywołują tendencję do podążania za nimi, w celu unieruchomienia ich. Jest to tzw. odruch optokinetyczny. Np. jadąc pociągiem i patrząc na krajobraz, odruchowo na krótko zatrzymujemy wzrok by unieruchomić obraz, śledzimy dopóki nie oddali się zbytnio, po czym następuje przeskok w przód i ponowne śledzenie. U ludzi lepiej wykształcone jest śledzenie horyzontalne niż wertykalne, a spośród tych drugich, lepiej śledzimy w dół niż w górę, co jest normalne, bo częściej obserwujemy przedmioty spadające niż wzlatujące. Ruch śledzący dzieli się na 2 etapy: pierwszy trwa około 100ms, wtedy oko tylko w przybliżeniu porusza się w kierunku obiektu. Drugi trwa już dłużej i w tym czasie oko podąża za obiektem bardzo dokładnie, ciągle korygując położenie i prędkość. Podążanie za wyobrażonym obiektem, czyli po prostu symulacja ruchu śledzącego jest bardzo trudna, najczęściej wychodzą z tego zwykłe ruchy skokowe. Możliwe jest natomiast rozpoczęcie pierwszej fazy śledzenia, gdy wiemy, że ruch nastąpi, np. obserwując startujących biegaczy. Śledzenie może być również łatwo kontynuowane gdy obiekt nagle się zatrzyma, lub gdy coś go zasłoni. Kłopoty ze śledzeniem obiektów mogą towarzyszyć różnym schorzeniom, np. schizofrenii (kłopoty ze śledzeniem obiektów poruszających się z przewidywalną, szczególnie stałą, prędkością), autyzmie i traumie. - odruch przedsionkowo-oczny (VOR - vestibulo-ocular reflex) Odruch ten kompensuje ruchy głowy, przez co oko ciągle patrzy w jedno miejsce. Jest to jeden z najszybszych odruchów w ludzkim organizmie, opóźnienie w stosunku do ruchu głowy wynosi około 10ms. Ruch oka w tym odruchu skorelowany jest ze zmysłem równowagi, przez co nie potrzebuje bodźców wzrokowych, by działać. VOR występuje więc także w całkowitych ciemnościach i przy zamkniętych oczach. Ludzie z zaburzeniami VOR mają problemy z kompensacją normalnych drgań głowy, przez co mają spore problemy np. z czytaniem. Picie alkoholu powoduje trwałe zaburzenia tego odruchu. - ruchy fiksacyjne (fixational eye movement) Ogólnie fiksacja oznacza utrzymanie wzroku w jednym miejscu. Tak naprawdę oko względnie nieruchomo pozostaje przez bardzo krótki czas. Czas ten jest wykorzystywany na rejestrację i przesyłanie informacji do mózgu. Całkowite unieruchomienie oka prowadzi do blaknięcia i w końcu zniknięcia obrazu już po kilku sekundach. Komórki światłoczułe muszą być ciągle stymulowane. Można to analogicznie porównać do widzenia palcami. Trzymając dłoń w jednym miejscu na przedmiocie niewiele można się o nim dowiedzieć, a mózg przyzwyczajony do bodźca z czasem zapomina co dotykamy. Mózg ciągle domaga się informacji na temat badanego obiektu, dlatego ciągle należy mu przesyłać nową, a to odbywa się poprzez ciągłe przesuwanie dłoni po przedmiocie, czy też ruchy skokowe, podobnie jak w przypadku oka. - sakkady (saccades) Ruchy sakkadowe to nagłe, mimowolne przeskoki oka, przez co wzrok kieruje się w różne punkty na obserowanym przedmiocie. Dołek wzrokowy na którym uzyskuje się ostry obraz wychwytuje jedynie kąt o około 2 stopniowym rozwarciu, dlatego przy obserwacji większych przedmiotów, oko skacze z punktu w punkt, natomiast mózg składa obraz w jedną całość. Ruchy te zaobserwował w 1880 roku Francuz, Emile Javal, umieszczając lusterko w rogu strony obserwował ruchy oczu czytającej osoby. Właśnie najlepiej obrazowym przykładem ruchów sakkadowych jest czytanie. Względnie nieruchome oko widzi wyraźnie tylko 4-5 liter. Dalsze 8-10 liter są jeszcze na tyle widoczne, że można się ich domyślić, natomiast pozostałe już są widziane z ostrością mniejszą niż 50%, co powoduje, że

4 przeczytać się ich nie da. Oko w trakcie czytania wykonuje szybkie skokowe ruchy średnio co 7-9 liter, zatrzymując się w miejscu na średnio ms, przez co wydaje się, że tekst jest czytany płynnie i nie jest rozmazany w pewnej odległości od centrum fiksacji. W trakcie czytania następują również ruchy wsteczne, tzw. regresje. Są to celowe, lub nieświadome powroty do przeczytanego już tekstu. Średnio 15% czasu czytania jest tracone na regresje. Ludzie, którzy szybko czytają, wykonują mniej sakkad i regresji. Sakkady są bardzo szybkimi ruchami, oko może osiągnąć prędkość 1000st/s. - mikrosakkady (microsaccades) w odróżnieniu od sakkad, które są częściowo zależne od naszej woli, mikrosakkady występują niezależnie. Pojawiają się wtedy, gdy oko zatrzymuje się na obiekcie na dłużej. Jak wiadomo, unieruchomione oko traci zdolność tworzenia obrazu, bo czopki reagują na różnice w natężeniu światła, a nie na samo światło. Tak więc oko musi być w ciągłym ruchu, aby zapewnić ciągłość widzenia. - tremor (OMT ocular microtremor) Tremor to szybkie drganie oka z częstotliwością około 80Hz i bardzo małą amplitudą ok nm (3-50 sekund kątowych). Dokładniejsze analizy pokazują że składa sie z małych regularnych drgań, losowych przeskoków i powolnych odchyleń. Biorąc pod uwagę że pojedynczy czopek obejmuje około 15 sekund, dzięki tremorowi następuje ich ciągła stymulacja. Tremor jest spowodowany drżeniem mięśni i przepływem krwi. Występuje ciągle w każdym zdrowym oku, z wiekiem często zmienia się zakres częstotliwości. Brak tremoru jest jednym z symptomów które pozwalają zdiagnozować śmierć mózgu. - szybkie ruchy (rapid eye movement) Pojawiają się w trakcie snu w trakcie fazy REM nazwanej właśnie z powodu tego zjawiska. Ich funkcja nie jest do końca jasna, ale obowiązuje teoria według której wtedy właśnie następuje projekcja marzeń sennych. - oczopląs (nystagmus) Na ogół niepożądane ruchy oczu polegające na oscylującym ruchu oka w płaszczyźnie lub po elipsie. Najczęściej pojawia się oczopląs poziomy. Występują różne formy ruchu, ale najczęstszy oczopląs składa się z dwóch naprzemiennych faz: szybkiej oraz wolnej. W fazie szybkiej oko wykonuje szybki przeskok, w wolnej powoli wraca do punktu wyjścia i znowu skacze. Oczopląs ma bezpośredni związek z zaburzeniem ucha wewnętrznego, a więc i równowagi. Oczopląs można łatwo wywołać kręcąc się szybko wokół własnej osi, nalewając sobie do przewodu słuchowego zewnętrznego zimną wodę (np. 30 o C - nastąpi oczopląs przeciwny do oziębianego ucha) lub ciepłą (np. 44 o C kierunek przeciwny). Do oczopląsów na ogół zalicza się wszelkie ruchy wahadłowe oka, także wspomniany odruch optokinetyczny. BADANIE RUCHU GAŁEK OCZNYCH search coil Popularne przy badaniu ruchu oczu u naczelnych. Metalowy pętla jest nakładany na rogówkę jako specjalna soczewka. Głowę z okiem i tą pętlą umieszcza się w polu magnetycznym. Na zasadzie prawa Faradaya zmiana położenia pętli powoduje przepływ prądu, którego pomiar obrazuje ruch gałki ocznej. eye tracking Często stosowana nieinwazyjna metoda. Oko jest oświetlane podczerwienią, a odbicie rejestrowane przez kamerę. Następnie komputer przelicza sygnały z kamery na ruchy oka i potrafi wskazać na jakie obszary i kiedy patrzy badany. Wynik badań jest przedstawiany zazwyczaj jako:

5 - mapy uwagowe (focus map - obszary na które częściej padał wzrok są jasne, obszary gdzie nie padał w ogóle są wyczernione) - mapy cieplne (heat map - obszar fiksowany barwi się, na zielono, żółto i czerwono w zależności od czasu fiksacji) - sieci wzroku (gazeplots pokazują kolejność i czas trwania fiksacji) Eyetracking najczęściej używany jest w badaniach psychologicznych i marketingowych. Uzyskuje się informacje o tym, co najpierw przyciąga uwagę konsumentów na reklamach, na czym skupiają uwagę najdłużej itp. Również niektóre strony internetowe czy tablice informacyjne są projektowane z użyciem takich badań, co pozwala uzyskać optymalną czytelność. metody stosowane w eyetrackingu: - optokinetografia wiązka światła odbijała się od oczu badanego i trafiała na taśmę światłoczułą rejestrującą ruch - elektrookulografia (EOG) podczas ruchu oka na skórze wokół oczodołu pojawiają się potencjały bioelektryczne rejestrowane przez elektrody. - video eye-tracking miniaturowe kamery sprzężone z komputerem i umieszczone w goglach rejestrują ruchy oczu z częstotliwością 20-60Hz. - nagłowny system stacjonarny przymocowany do głowy system rejestruje ruchy oka, głowy i wielkości źrenic z częstotliwością 250Hz RUCHY WEWNĄTRZOCZNE Wewnątrz oka znajdują się jeszcze inne mięśnie które powodują ruchy związane z akomodacją i regulacją promienia źrenicy. Mięsień rzęskowy znajdujący się w ciele rzęskowym, składa się z włókien południkowych i okrężnych. Jego funkcją jest napinanie soczewki tym samym zmiana jej promienia krzywizny i mocy optycznej. Mięśnie zwieracz i rozwieracz tęczówki funkcja i umiejscowienie wynikają z nazwy. Włókna rozwieracza rozchodzą się promieniście, zwieracza są okrężne. Bibliografia 1.F.H.Adler, Fizjologia oka, PZWL, Warszawa