Ljusets väg genom ögat

Att ljus kommer in i ögat räcker inte för att vi ska kunna se. För att en skarp bild ska kunna bildas på näthinnan måste ljuset passera genom flera olika strukturer som alla måste fungera tillsammans.

Hornhinnan, kammarvattnet, linsen och glaskroppen måste vara nästan helt genomskinliga så att ljuset kan passera utan att spridas eller blockeras. Samtidigt måste ögats form, vätskornas sammansättning och ögontrycket hållas inom mycket snäva gränser för att ljuset ska fokuseras exakt på näthinnan. De vävnader som ljuset passerar måste också få rätt näring och syretillförsel, men utan att blodkärl hamnar i vägen och skymmer bilden. Om blodförsörjningen till näthinnan eller synnerven plötsligt försämras, till exempel på grund av en kärlocklusion (en tilltäppning i ett blodkärl), kan syncellerna snabbt skadas och synen påverkas.

När ljuset slutligen når näthinnan har ögats optiska system gjort sitt arbete. En skarp bild har bildats – men vi kan fortfarande inte se. Först när näthinnans synceller omvandlar ljuset till elektriska nervsignaler börjar den egentliga synprocessen.

Näthinnan

Näthinnan fungerar ungefär som sensorn i en kamera, men är betydligt mer avancerad än någon kamera vi hittills lyckats bygga. Redan här bearbetas syninformationen av flera lager nervceller – specialiserade celler som finns i nervsystemet – som förstärker, jämför, filtrerar och organiserar signalerna innan de skickas vidare till hjärnan.

Syncellerna

Näthinnan innehåller miljontals synceller, som är en specialiserad typ av nervcell. Dessa kallas också fotoreceptorer – "foto" betyder ljus och "receptor" betyder mottagare. De är alltså ögats ljusmottagare som fångar upp ljusets fotoner, vars energi de omvandlar till elektriska nervsignaler. Det finns två huvudtyper av fotoreceptorer: tappar och stavar. Varje näthinna innehåller omkring 6–7 miljoner tappar och cirka 120 miljoner stavar, som tillsammans gör det möjligt för oss att se i allt från starkt solljus till svag stjärnbelysning.

Tappar

Tapparna finns över nästan hela näthinnan, men är som allra tätast i gula fläcken (makula), ett mycket litet område som bara är omkring 5–6 millimeter i diameter. I makulas centrum ligger fovea, ett litet område som bara är cirka 1,5 millimeter i diameter och innehåller enbart tappar. Här är tapparna packade som tätast, vilket gör att informationen från detta område innehåller betydligt fler detaljer än från någon annan del av näthinnan. Ju längre ut från fovea man kommer, desto desto glesare blir tapparna.

Tapparna är anpassade för att fungera bäst när det finns gott om ljus. Då drar pupillen ihop sig, vilket både begränsar mängden ljus som kommer in i ögat och förbättrar skärpan. Det vi tittar direkt på avbildas då på gula fläckens centrum (fovea), där tapparna är som allra tätast. Den mycket höga tätheten av tappar i gula fläcken gör samtidigt att vi kan urskilja mycket fina detaljer när ljusförhållandena är goda.

Det är därför sjukdomar som förändringar i gula fläcken, till exempel åldersrelaterad makuladegeneration (AMD), oftast inte leder till blindhet i vanlig mening.I stället försämras den skarpa centrala synen, vilket gör det svårt att läsa, känna igen ansikten och urskilja fina detaljer, medan orienteringsförmågan ofta finns kvar eftersom det perifera seendet bevaras.

Tapparna gör också färgseendet möjligt genom att varje tapp innehåller ett av tre olika synpigment som reagerar olika på olika våglängder av ljus. En del människor föds med förändringar i ett eller flera av dessa synpigment, vilket gör det svårt att skilja vissa färger åt, framför allt rött och grönt. Detta kallas medfödd färgseendedefekt, men benämns ofta färgblindhet.

Stavar

Medan tapparna är som allra tätast i gula fläckens centrum saknas stavarna där helt. De finns i stället i den övriga näthinnan, där de blir allt fler ju längre ut från centrum man kommer.

I starkt ljus aktiveras stavarnas synpigment om och om igen. Innan stavarna kan reagera fullt igen måste synpigmentet återbildas, men i starkt ljus sker aktiveringen så snabbt att återbildningen inte hinner med. Stavarna blir därför tillfälligt mättade och kan inte längre registrera ytterligare ljus särskilt effektivt. Därför bidrar de mycket lite till synen när ljusnivån är hög, både utomhus i dagsljus och inomhus vid normal belysning. Då är det i stället tapparna som dominerar synen.

Men när ljusnivån sjunker förändras situationen helt. Då är det stavarnas tur att ta över. När det blir mörkt vidgas pupillen automatiskt så att mer ljus når hela näthinnan. Det gör att varje stav får större möjlighet att fånga upp de få fotoner som finns. Samtidigt kopplas signalerna från många stavar ihop till samma nervceller i näthinnan. De svaga ljussignalerna förstärker då varandra, vilket gör att vi kan upptäcka extremt svagt ljus. Nackdelen är att hjärnan inte längre kan avgöra exakt vilken stav som registrerade ljuset, och bilden blir därför mindre detaljrik.

Vid Retinitis Pigmentosa (RP) skadas ofta stavarna först. Eftersom stavarna gör det möjligt att se i svagt ljus blir ett av de tidigaste symtomen därför nedsatt mörkerseende. Med tiden förloras också delar av det perifera synfältet, vilket leder till tunnelseende. I senare stadier kan även tapparna skadas.

Ganglieceller

Gangliecellerna tar emot den syninformation som redan har bearbetats av andra nervceller i näthinnan. Därefter skickar de informationen ut ur ögat och vidare till hjärnan genom sina långa nervutskott (axoner), som tillsammans bildar synnerven.

Det finns många olika typer av ganglieceller som är specialiserade på olika uppgifter. Vissa reagerar särskilt på kontraster och fina detaljer, andra på rörelser eller förändringar i ljusstyrka. Näthinnan skickar därför inte bara en bild till hjärnan. Den skickar flera olika typer av syninformation, i form av flera olika versioner av samma scen, som bearbetas parallellt i hjärnan och kombineras till en sammanhängande synupplevelse.

Eftersom synnerven består av gangliecellernas nervutskott påverkas dessa celler direkt vid glaukom (grön starr). När de successivt skadas når allt mindre syninformation hjärnan, vilket leder till gradvis synfältsbortfall.

Förutom de ganglieceller som skickar syninformation vidare till hjärnan finns en mycket liten grupp ljuskänsliga ganglieceller i näthinnan. De innehåller ett eget ljuskänsligt synpigment och används inte främst för att skapa synintryck. I stället registrerar de hur ljust eller mörkt det är och skickar information till de delar av hjärnan som styr kroppens biologiska dygnsrytm. På så sätt hjälper de kroppen, tillsammans med andra nervceller i hjärnan, att skilja mellan dag och natt och bidrar till att reglera sömnen och frisättningen av hormonet melatonin. Därför kan morgonljus göra kroppen mer vaken, medan starkt ljus sent på kvällen kan göra det svårare att somna.

Fler medhjälpare

Tappar, stavar och ganglieceller är bara några av näthinnans många nervcellstyper. Där finns också bland annat bipolära, horisontella och amakrina celler som kopplar samman olika nervcellslager och formar de signaler som så småningom skickas till hjärnan.

Förutom nervceller innehåller näthinnan flera olika typer av stödjeceller. De förser nervcellerna med näring och viktiga ämnen, hjälper till att reglera vätske- och saltbalansen, tar hand om avfallsprodukter och bidrar till näthinnans immunförsvar. Tillsammans skapar nervcellerna och stödjecellerna de förutsättningar som krävs för att näthinnan ska fungera normalt. För enkelhetens skull beskrivs dock de olika celltyperna inte närmare här.