Silmä

Kehollista: Silmät ovat aivojen kameroita

Voit lukea tämän tekstin kahden hienomekaanisen aistimen avulla. Tutustu silmiisi ja opi ymmärtämään, kuinka mykiön, verkkokalvon ja näköhermon ansiosta valo muuttuu teräväksi kuvaksi.

Voit lukea tämän tekstin kahden hienomekaanisen aistimen avulla. Tutustu silmiisi ja opi ymmärtämään, kuinka mykiön, verkkokalvon ja näköhermon ansiosta valo muuttuu teräväksi kuvaksi.

Shutterstock

Maan elämän mullistaneiden silmien kehityshistoria ulottuu yli 500 miljoonan vuoden taakse.

Kaikki, mitä näet, on pohjimmiltaan valoa, sillä silmät muuttavat valoärsykkeet niiksi hermoimpulsseiksi, joita aivot ymmärtävät. Elektronimikroskoopin ansiosta nykyään on mahdollista katsoa silmäluomien taakse ja seurata valon matkaa mustuaisesta verkkokalvoon ja edelleen aivoihin.

Silmämuna

Silmämuna

Valkoinen kovakalvo peittää 80 prosenttia silmän pinnasta ja suojaa sitä iskuilta ja naarmuilta.

© James Stevenson/SPL

Silmässä hyllyy hyytelö

Silmä piiloutuu melkein kokonaan silmäkuoppaan, sillä siitä on näkyvissä vain kuudesosa. Silmämunan läpimitta on noin 2,4 senttiä ja paino 7,5 grammaa, ja se sisältää enimmäkseen vettä.

Edessä olevan mykiön ja takana olevan verkkokalvon väliin jäävän ontelon täyttää lasiainen. Vedestä ja hyaluronihaposta koostuva kirkas lasiaisneste on kollageenisäikeiden muodostamassa verkossa hyllyvää hyytelöä.

Iän mukana kollageenirakenteet muuttuvat ja lasiainen voi kutistua ja irrota verkkokalvosta. Silloin ilmaantuu usein näköhäiriö, joka vaikuttaa siltä kuin salamoisi tai olematon kärpänen lentäisi näkökentässä.

Valkoinen kovakalvo peittää silmän pinnan 80-prosenttisesti. Kovakalvo on paksua, lujaa kudosta, joka antaa suojaa silmän sisäosille. Silmää liikuttavat lihakset kiinnittyvät toisesta päästään kovakalvoon.

Kovakalvon alla on suonikalvo, joka välittää pienten verisuonien kautta happea ja ravintoaineita verkkokalvon aistinsoluille.

Värikalvo

Värikalvo

Kuvassa on mikroskoopin 3 300-kertaiseksi suurentamia värikalvon epiteelisoluja. Siniset pisteet ovat varastoitunutta melaniini-pigmenttiä, josta silmien väri riippuu.

© Steve Gschmeissner/SPL

Kulunvalvoja värittää silmän

Myös iirikseksi kutsuttu värikalvo on silmien yksilöllisin osa. Kun sormenjäljissä on 40 yksilöivää ominaisuutta, värikalvossa niitä on 256. Siksi iiristunnistus on selvästi luotettavampi tapa tunnistaa henkilö kuin sormenjälkitunnistus.

Värikalvo on kulunvalvoja, joka päättää, paljonko valoa pääsee kulloinkin silmään. Valon määrää säätävät kahdenlaiset lihakset, jotka joko pienentävät tai suurentavat mustuaista.

Voimakkaassa valossa rengaslihas (sphincter pupillae) supistaa mustuaista, mutta kun on hämärää, säteittäislihakset (dilator pupillae) laajentavat sitä.

Lihakset liittyvät solukerrokseen, joka sisältää valoa itseensä imevää ja ultraviolettisäteilyn haitoilta suojaavaa melaniini-pigmenttiä. Ruskeasilmäisillä on enemmän pigmenttiä kuin sinisilmäisillä.

Silmien väri riippuu siis melaniinista. Silmien väriasteikko ulottuu tummanruskeasta pähkinän- ja kellanruskean kautta vihreään, harmaaseen ja siniseen. Värien yleisyys vaihtelee maantieteellisesti. Esimerkiksi Suomessa yleisin silmien väri on sininen.

Mustuainen

Mustuainen

Mustuainen näyttää mustalta, koska kaikki valo imeytyy silmän sisäkudoksiin.

© Getty Images

Valo imeytyy mustaan aukkoon

Silmän keskellä on mustuainen eli silmäterä. Valo kulkee sisään tämän pyöreän aukon kautta ja jatkaa matkaansa silmässä.

Mustuainen on musta, koska kaikki valo imeytyy silmän sisäkudoksiin. Kun valokuvattaessa käytetään salamalaitetta, voi syntyä punasilmäksi kutsuttu ilmiö. Se johtuu siitä, että kirkas valo heijastuu verkkokalvosta.

Värikalvon lihakset säätelevät mustuaisen kokoa. Läpimitta voi olla pienimmillään yksi millimetri ja suurimmillaan kahdeksan millimetriä.

Aukko mukautuu valon määrään. Kun valoa on paljon, mustuainen supistuu, ja kun valoa on vähän, mustuainen laajenee. Lisäksi mustuainen pienenee, kun jotakin tarkastellaan läheltä, ja suurenee, kun katsotaan kauas, jotta silmä ottaa vastaan mahdollisimman runsaasti valoa.

Myös tunteet vaikuttavat mustuaisten kokoon. Laajentuneet mustuaiset voivat ilmentää esimerkiksi pelkoa ja kiihtymystä. Muita kokoon vaikuttavia tekijöitä ovat ikä, terveys, aivovauriot ja huumeet.

Verkkokalvo

Verkkokalvo

Mikroskooppikuvassa erottuvat verkkokalvon valoherkät solut. Pitkät, keltaiset sauvasolut auttavat näkemään hämärässä, kun taas paksut siniset tappisolut mahdollistavat tarkat värihavainnot.

© Omikron/SPL

Valoärsykkeistä hermoimpulsseja

Ennen kuin aivot voivat muodostaa ympäristöstä tulevasta valosta kuvan, valoärsykkeiden pitää muuttua hermoimpulsseiksi noin 0,5 millimetriä paksussa verkkokalvossa, joka kattaa 75 prosenttia silmän sisäpuolesta.

Verkkokalvossa on miljoonia valoherkkiä aistinsoluja, jotka reagoivat valohiukkasiin eli fotoneihin. Kun fotonit osuvat näköreseptoreihin, syntyy sähköisiä hermoimpulsseja.

Aistinsolut ovat joko sauva- tai tappisoluja. Kummallakin tyypillä on omat tehtävänsä.

Sauvasolut on erityisen herkkiä valolle, ja ne kykenevät aistimaan hyvinkin heikkoa valoa. Sauvasolujen ansiosta on mahdollista erottaa hämärässä muun muassa ääriviivoja ja muotoja.

Kun silmä tarkennetaan vaikka johonkin esineeseen, tästä heijastuva valo osuu verkkokalvon keltaiseen täplään. Koska siinä on hyvin tiheässä tappisoluja, se on terävimmän näön alue, jolla erotetaan yksityiskohtia ja värejä erityisen tarkasti.

Näköhermo

Näköhermo

Näköhermo on säiekimppu, joka lähtee verkkokalvon valoherkistä soluista. Kollageeniverkko (vaaleanpunainen) sitoo säikeet yhteen.

© Steve Gschmeissner/SPL

Valokaapeli aivoihin

Verkkokalvossa näköärsykkeistä syntyneet hermoimpulssit välittyvät aivoihin näköhermoa pitkin. Valvetilan aikana näköhermon jopa 1,7 miljoonaa hermosäiettä pommittavat aivoja jatkuvasti hermoimpulsseilla.

Hermosäikeet poistuvat silmästä verkkokalvon reiästä, jonka läpimitta on 1,5 millimetriä. Se on silmän sokea piste, sillä se on ainoa verkkokalvon kohta, jossa ei ole näköaistinsoluja.

Näköhermo kulkee silmäkuopan ulkopuolelle omassa kanavassaan. Silmien näköhermot risteävät, ja vasemman silmän hermoimpulssit välittyvät oikeaan aivopuoliskoon ja oikean silmän vasempaan.

Useimmat hermosäikeet päättyvät ulommaksi polvitumakkeeksi kutsuttuun aivojen osaan. Se käsittelee verkkokalvosta tulleita viestejä, ennen kuin ne välittyvät takaraivon näköalueelle, joka tuottaa tiedostettavan kuvan.

Näin näköaisti toimii

Näköaisti

Jopa kaksi miljoonaa osatekijää tekee yhteistyötä, ennen kuin valosta syntyy aivoissa kuva.

© Science Photo Library

Vain aivot ovat monimutkaisempi elin

Kun katsotaan jotain esinettä, nähdään itse asiassa vain aivojen tulkinta siitä valosta, jota se heijastaa. Aivojen tulkkina toimivat silmät, jotka yhdysvaltalaisen Pennsylvanian yliopiston tutkijoiden mukaan välittävät noin kymmenen miljoonaa bittiä sekunnissa.

Valveillaoloaikana silmät pitävät aivot selvillä vallitsevasta tilanteesta välittämällä jatkuvasti tietoa ympäristöstä. Silmillä on suuri merkitys sille, kuinka maailmaa hahmotetaan.

Näköä pidetään ihmisen tärkeimpänä aistina, ja on arvioitu, että noin 80 prosenttia oppimisesta tapahtuu silmien kautta – kun vaikkapa luetaan, kirjoitetaan tai käytetään tietokonetta.

Näköaistin merkitystä korostaa myös se, että jopa 70 prosenttia niistä noin kolmesta miljardista viestistä, joita aivot lähettävät joka sekunti, liittyvät siihen.

Silmä on aivojen jälkeen toiseksi monimutkaisin elin. Yli kaksi miljoonaa osatekijää tekee yhteistyötä varmistaakseen, että ympäristöstä syntyy tiedostettavia kuvia.

Vaikka tappisolut aistivat yleensä vain punaista, sinistä ja vihreää, aivot muodostavat näiden värien yhdistelmistä muita värejä. Kolmivärinäkö mahdollistaa näin miljoonien eri vivahteiden erottamisen.