อวัยวะรับความรู้สึกนัยน์ตากับการมองเห็น

นัยน์ตาและการมองเห็น
อวัยวะรับความรู้สึก (receptor) ในสัตว์ชั้นต่ำไม่สลับซับซ้อนเหมือนกับของสัตว์ชั้นสูงซึ่งมีส่วนประกอบที่ซับซ้อนและยังมีโครงสร้างที่ทำหน้าที่ป้องกันอันตรายได้ด้วย เช่นหู ,ลูกนัยน์ตา
อวัยวะที่ใช้รับสัมผัสของสัตว์ชั้นสูงเหมาะสำหรับใช้เพื่อการอยู่รอด โดยอวัยวะเหล่านี้ใช้เพื่อหาอาหาร , ใช้ป้องกันตัว ใช้เพื่อหนีศัตรู ดังนั้นเพื่อการอยู่รอด จึงต้องมีการเปลี่ยนแปลง ปรับปรุงจนกระทั่งอวัยวะเหล่านั้นใช้การได้ดี และเหมาะสม เพื่อสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของ สภาพแวดล้อม เช่น ความดัน อุณหภูมิ แสงสว่าง

อวัยวะรับความรู้สึกแบ่งออกได้เป็น 2 กลุ่มใหญ่ๆคือ
1.อวัยวะรับความรู้สึกพิเศษ ( Special sense organ ) ได้แก่อวัยวะรับความรู้สึกจากสารเคมี คือจมูก และลิ้น อวัยวะรับเสียงคือ หู และอวัยวะรับภาพคือตา
2. อวัยวะรับความรู้สึกทั่วไป ( General sense organ ) ได้แก่อวัยวะรับความรู้สึกทางผิวหนัง
ตาเป็นอวัยวะรับแสง ( photoreceptor) มีในสิ่งมีชีวิตตั้งแต่พวกโพรติสท์ จนถึงสัตว์มีกระดูกสันหลัง
สามารถตอบสนองต่อแสงสว่างได้ แต่มีบางชนิดเท่านั้นที่รับภาพได้ นัยน์ตาของสัตว์ชั้นสูงบางพวกรับภาพได้เพราะมีทั้งเลนส์และเรตินาสำหรับรับภาพ เช่นในแมลงจะเป็นตาประกอบ ส่วนในปลาหมึกจะมีเลนส์เป็นก้อนกลม .
นัยน์ตามนุษย์มีโครงสร้างคล้ายคลึงกับกล้องถ่ายรูปโดยมีส่วนต่างๆเหมือนกันคือ เลนส์ทำหน้าที่รับแสง หากแสงเข้ามากไป ตาจะปรับม่านตา ( iris ) ให้ปล่อยแสงผ่านรูม่านตา ( pupil ) ให้น้อยลงเหมือนไดอะแฟรมของกล้องถ่ายรูป การที่จะให้ภาพตกลงบนเรตินาพอดี ตาจะเปลี่ยนรูปร่างของเลนส์ แต่กล้องถ่ายรูปจะเลื่อนระยะระหว่างเลนส์กับฟิล์ม ตัวกล้องถ่ายรูปทำหน้าที่เหมือนห้องมืดเหมือนกับในดวงตา
นัยน์ตาประกอบด้วยลูกตา (eye ball ) อยู่ภายในกระบอกตา มีกล้ามเนื้อลายควบคุมการเคลื่อนไหว 6 มัด ทำให้สามารถกรอกลูกตาไปมาได้มีส่วนประกอบที่ช่วยป้องกันอันตรายให้แก่ลูกนัยน์ตา เช่น คิ้ว และขนตาช่วยป้องกันฝุ่นละออง หนังตาบนและล่าง ป้องกันอันตรายแก่ลูกนัยน์ตา ต่อมน้ำตา (lacrimal gland ) ซึ่งอยู้บริเวณหางตาสร้างน้ำตามาหล่อเลี้ยงแก้วตาให้ชุ่มชื่น และรักษาแก้วตาให้สะอาดอยู่เสมอ น้ำตามีน้ำมันสำหรับเคลือบลูกนัยน์ตาและยังมีเอนไซม์ช่วยทำลายจุลินทรีย์ น้ำตาจะถูกระบายทิ้งออกไปทางท่อ บริเวณหัวตานำน้ำตาไประบายออกทางโพรงจมูกและส่งต่อไปบริเวณคอหอย
ลูกตาด้านข้างถ้าผ่าออกดูจะพบว่าประกอบด้วยเยื่อ เรียงตัว 3 ชั้นคือ
1. ชั้นสเคลอรา (sclera )
2. ชั้นคอรอยด์ (choroid )
3. ชั้นเรตินา (retina )
เยื่อชั้นสเคลอรา ( sclera ) เป็นเยื่อชั้นนอกสุดประกอบไปด้วยเยื่อที่มีลักษณะเหนียวและหนาไม่ยืดหยุ่นส่วนใหญ่มีสีขาวได้แก่ส่วนที่เป็นตาขาว สเคลอราส่วนที่อยู่ด้านในมีช่องทางเข้าของเส้นประสาทและเส้นเลือด เยื่อชั้นสเคลอราทำหน้าที่ป้องกันอันตรายให้แก่ลูกนัยน์ตายกเว้นบางส่วนที่มีลักษณะเป็นแผ่นใสคลุมส่วนของตาดำมีขนาดเพียง 1 ใน 6 ของลูกตาทั้งหมด ส่วนนี้เรียกว่า คอร์เนีย (cornea) หรือกระจกตา ส่วนนี้จะมีความชุ่มชื้นหล่อลื่นอยู่เสมอและให้แสงผ่านเข้าไปด้านในของตาได้ กระจกตามีความสำคัญมากถ้าพิการสามารถเปลี่ยนกระจกตาได้โดยนำของคนที่ตายใหม่ๆมาเปลี่ยนกันได้ สเคลอราส่วนที่อยู่ด้านในเป็นทางเข้าของเส้นประสาทและหลอดเลือด ด้านหลังของสเคลอรามีกล้ามเนื้อลายมายึด 6 มัดกล้ามเนื้อเหล่านี้ถูกควบคุมด้วยเส้นประสาทสมองคู่ที่ 3,4 และ 6 มีผลทำให้นัยน์ตาสามารถเคลื่อนไหวหรือกลอกตาไปมาได้
เยื่อชั้นคอรอยด์ ( choroid ) เป็นเยื่อชั้นที่อยู่กลางมีลักษณะเป็นเยื่อบางๆเส้นเลือดฝอยมาหล่อเลี้ยง โดยผ่านเข้ามาทางด้านหลังของสเคลอราเพื่อนำอาหารมาเลี้ยงยังด้านในของตา ผนังชั้นนี้ส่วนที่อยู่ติดกับเรตินามีรงควัตถุสะสมอยู่มาก ทำหน้าที่เป็นฉากกั้นแสงที่ผ่านกระจกตาเข้ามาไม่ให้ผ่านไปถึงคอรอยด์ด้านในลักษณะเช่นนี้ส่งผลให้เซลล์รับแสงในชั้นเรตินาสามารถรับแสงได้อย่างเต็มที่ ทางส่วนด้านหน้ามีส่วนหนาเป็นกล้ามเนื้อเรียบ เรียกว่า ซิลิอารี บอดี ( ciliary body ) มีหน้าที่ปรับความโค้งของเลนส์ให้สามารถรับภาพเมื่อรับภาพในระยะต่างๆได้อย่างเหมาะสม ถัดจากกล้ามเนื้อซิลิอารีออกไปทางด้านใกล้กับคอร์เนียมีกล้ามเนื้อยื่นมาจากด้านบนและด้านล่างคล้ายกับเป็นผนังกั้นบางส่วนของเลนส์เรียกว่าม่านตา ( iris ) ซึ่งเป็นกล้ามเนื้อเรียบ ทำหน้าที่คอยควบคุมปริมาณแสงที่จะเข้าสู่ด้านในของตาให้พอเหมาะ ช่องตรงกลางระหว่างม่านตาเรียกว่ารูม่านตา (pupil ) ความกว้างของช่องนี้จะเปลี่ยนขนาดตามความเข้มของแสง ถ้าอยู่ในที่มืดรูม่านตาจะขยายใหญ่เพื่อให้แสงผ่านเข้าได้มาก แต่ถ้าอยู่ในที่มีแสงสว่างมากรูม่านตาจะหรี่เล็กลงแคบเข้า เพื่อป้องกันมิให้แสงเข้าสู่ตามากเกินไป ม่านตานี้จะมีสีของรงควัตถุเดียวกับที่พบในชั้นคอรอยด์ ม่านตาคนเอเชียจะมีเมาลานินอยู่มาก ทำให้เรามองเห็นนัยน์ตามีสีดำ ส่วนผู้ที่มีนัยน์ตาสีฟ้านั้นมีรงควัตถุพวกกวานินปนอยู่กับเมลานิน ส่วนคนเผือกเป็นคนที่ไม่มีรงควัตถุที่ม่านตา ทำให้มองเห็นหลอดเลือดได้ชัดเจนดังนั้นจึงมองเห็นม่านตามีสีแดง
เยื่อชั้นเรตินา ( retina ) เป็นเยื่อที่อยู่ชั้นในสุดของลูกตา แบ่งออกเป็น 2 ส่วนคือ
ก. ชั้นสี ( pigment layer ) ชั้นนี้มีรงควัตถุเช่นเดียวกับชั้นคอรอยด์ทำหน้าที่คอยป้องกันแสงที่ผ่านเข้ามาถึงแม้จะมีม่านตาคอยกรองแสงแต่ถ้าแสงผ่านเข้ามาจ้ารงควัตถุจะเข้าห้อมล้อมเซลล์รับแสงทั้งรูปแท่งและรูปกรวยแต่ถ้าแสงผ่านเข้าน้อยรงควัตถุจะกระจายออกไป
ข. ชั้นเส้นประสาท ( nervous layer )ชั้นนี้เป็นชั้นที่รับภาพเนื่องจากมีเซลล์รับแสง 2 ชนิด คือ
เซลล์รูปแท่ง (rod cell ) มีลักษณะเป็นรูปแท่งทรงกระบอกกระจายอยู่ทางด้านหน้าของเรตินามากกว่าทางด้านหลัง เรตินาแต่ละข้างจะมีเซลล์รูปแท่งประมาณ 125 – 130 ล้านเซลล์ เซลล์ชนิดนี้มีความไวในการรับแสงมากแม้จะอยู่ในที่มีแสงน้อยหรือในที่ สลัวๆ แต่ภาพที่เห็นจะเป็นภาพขาวดำ สัตว์ที่หากินกลางคืนจะมีเซลล์รูปแท่งมากกว่าเซลล์รูปกรวย
เซลล์รูปกรวย ( cone cell )มีลักษณะเป็นรูปกรวยกระจายอยู่มากทางด้านหลังของเรตินา เรตินาแต่ละข้างจะมีเซลล์รูปกรวยประมาณ 7 ล้านเซลล์ เป็นเซลล์ที่สามารถรับสีได้ แต่เซลล์ชนิดนี้จะทำงานได้ดีต้องอยู่ใน ที่มีแสงมากเท่านั้น
เซลล์รูปกรวยมี 3 ชนิดตามความสามารถในการรับแสง คือ รับแสงสีแดง สีเขียว และสีแดง การที่เรา สามารถเห็นแสงสีได้มากกว่า 3 สีก็เนื่องจากเซลล์รูปกรวยถูกกระตุ้นพร้อมกันทำให้เกิดแสงสีต่างๆขึ้นเช่นกระตุ้นเซลล์รูปกรวยที่รับแสงสีแดงกับเขียวพร้อมๆกันในความเข้มของแสงเท่ากันจะเห็นเป็นสีเหลือง
นัยน์ตายังมีส่วนประกอบอื่นๆที่สำคัญได้แก่ เลนส์ตา หรือแก้วตา ( lens ) อยู่ถัดจากชั้นคอร์เนียและม่านตาเข้าไปจะมีลักษณะเป็นเซลล์ใสอยู่ภายในปลอกเยื่อบางๆเลนส์ไม่มีเส้นเลือดมาหล่อเลี้ยงแต่ได้รับอาหารจากของเหลวที่เรียกว่าน้ำเลี้ยงลูกตาน้ำเลี้ยงลูกตาที่อยู่ด้านหน้าเลนส์ทมีลักษณะเป็นของเหลวใสเรียกว่า เอเควียส ฮิวเมอร์ (Aquesous humor)เลนส์ตาจะแบ่งช่องว่างออกเป็น 2 ส่วนคือ ช่องว่างหน้าเลนส์ คือส่วนที่อยู่ด้านนอกใกล้คอร์เนียและช่องว่างหลังเลนส์ที่มีขนาดใหญ่กว่าตอนหน้า ด้านหลังเลนส์มีของเหลวที่มีลักษณะเป็นเมือกใสและมีสารซึ่งมีดัชนีหักเหของแสงสูงมากเรียกว่าวิเทรียส ฮิวเมอร์ (Vitreous humor)ของเหลวเหล่านี้จะมีโปรตีนและกลูโคสต่ำ แต่มีโซเดียม และคลอไรด์สูงกว่าเลือด ของเหลวนี้มีการสร้างตลอดเวลาจึงมีการไหลเวียนออกอยู่ตลอดเวลาเพื่อทำให้ค่าความดันลูกตาในช่องหน้าเลนส์ คงที่ นอกจากนี้ของเหลวนี้ยังช่วยให้ตาคงรูปร่างเป็นทรงกลมและช่วยในการหักเหแสง
เลนส์ตาเป็นเลนส์นูน สามารถยืดหดหรือปรับผิวโค้งของเลนส์ได้ โดยการควบคุมของกล้ามเนื้อรอบเลนส์ตา(ciliary ) และเอ็นยึดเลนส์ตา ( suspensory ligament )
การยืดหดของเลนส์ทำให้ความโค้งเปลี่ยนแปลงเพื่อช่วยปรับจุดโฟกัสให้เหมาะสม คือเมื่อกล้ามเนื้อยึดเลนส์หดตัวทำให้เอ็นที่เชื่อมต่ออยู่กับกล้ามเนื้อหย่อน เลนส์จะโป่ง
จะลดระยะโฟกัสให้สั้นลงสามารถรับภาพที่อยู่ในระยะใกล้ได้ การปรับผิวของเลนส์ตาขณะมองภาพใกล้เลนส์นูนจะป่องออก แต่ถ้ากล้ามเนื้อคลายตัวจะทำให้เอ็นที่ติดกับกล้ามเนื้อตึง ก็จะไปดึงให้เลนส์แบนราบระยะโฟกัสอยู่ไกลจึงเหมาะกับมองภาพที่อยู่ไกลขณะที่มองภาพใกล เลนส์ตาจะแบนลง ในขณะที่มองภาพใกล้กล้ามเนื้อรอบเลนส์ตาจะหด ทำให้เอ็นยึดเลนส์คลายตัวเลนส์จะนูนป่องออกจะรับภาพได้ชัดเจน ถ้ามองวัตถุใกล้ๆนานเช่นเพ่งมองตัวหนังสือใกล้ๆนานๆจะรู้สึกปวดตา เนื่องจากกล้ามเนื้อตาหดตัวอยู่ตลอดเวลา
องค์ประกอบในการมองเห็นของนัยน์ตา มี 3 ส่วนคือ
1. ระบบเลนส์ ประกอบด้วยกระจกตา และเลนส์ ทำหน้าที่รวบรวม ( focus )แสงให้ตกบนจอรับภาพ
2. เซลล์รับแสงและเซลล์ประสาทอื่นๆซึ่งเรียงตัวกันเป็นชั้นๆในเรตินาทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานแสงให้เป็นกระแสประสาท
3. ระบบเส้นประสาท สำหรับส่งกระแสประสาทจากเรตินาไปยังสมองส่วน visual cortex
การเกิดภาพ
เมื่อแสงในช่วงที่ตาคนเห็นได้ในวัตถุจะผ่านกระจกตาและเลนส์ไปยังเรตินา เมื่อแสงผ่านเลนส์เข้าไปจะถูกเบนให้รวมจุดโฟกัส ในคนสายตาปกติจุดรวมแสงจะอยู่บนเรตินาเกิดเป็นภาพชัดเจน พลังงานของแสงจะกระตุ้นให้เซลล์รับแสงทั้งสองชนิดเกิดกระแสประสาทผ่านเส้นประสาทสมองเข้าสู่ visual cortex ภาพที่เกิดขึ้นเป็นภาพหัวกลับ แต่สมองแปลความรู้สึกว่าหัวตั้ง
การรับภาพกับสมอง เมื่อภาพตกลงบนเรตินาแล้วจะถูกเปลี่ยนไปเป็นกระแสประสาทส่งไปตามเส้นประสาทสมองคู่ที่ 2 ก่อนที่จะเข้าสู่สมองเส้นประสาทนี้จะไขว้กันตรงบริเวณที่เรียกว่า ออพติก ไคแอสมา ( Optic chiasma ) ภาพจากตาขวาจะถูกส่งเข้าสมองด้านซ้ายและในทางตรงกันข้ามภาพจากตาซ้ายถูกส่งเข้าสมองด้านขวา ส่วนของภาพที่ซ้อนกันเรียกว่าส่วนออพติก แอกซิส (optic axes)
การเห็นด้วยสองตา มีการรวมภาพที่เห็นในตาแต่ละข้างเข้าด้วยกัน และมีการแปลภาพของ visual cortex เป็นภาพเดียวทำให้มองเห็นเป็นภาพสามมิติ กะระยะทางของภาพได้แม่นยำเพิ่มบริเวณที่ตามองเห็นได้มากกว่าตาเดียวทำให้จุดบอดหายไป จุดที่ภาพจากตาทั้งสองไปรวมกันคือที่จุด correspond ถ้าภาพไม่ได้รวมกันที่จุดนี้ภาพที่ปรากฏจะเป็นภาพซ้อน
สรีรวิทยาของการมองเห็น
เยื่อหุ้มเซลล์ของเซลล์รูปแท่งมีรงควัตถุสีม่วงแดงเรียกว่าโรดอปซิน ( rhodopsin ) ประกอบด้วยโปรตีนชนิดหนึ่งชื่อออปซิน ( opsin )จับกับอนุพันธ์ของวิตามินเอ ที่เรียกว่าเรตินีน (retinene )ในรูปของ cis retinene รงควัตถุนี้คล้ายกับสารที่ฉาบไว้บนฟิล์มถ่ายรูปเมื่อมีแสงผ่านเข้ามากระตุ้นจะเกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมี กลายเป็น ออปซิน และเรตินีน และเกิดพลังงานในรูปกระแสไฟฟ้ากระตุ้นให้เกิดกระแสประสาทในรูปแท่งผ่านเซลล์ประสาทชั้นต่างๆในเรตินาผ่านเส้นประสาทออกไปยังสมองส่วนซีรีบรัม
ในกรณีที่ร่างกายขาดวิตามินเอ ซึ่งเป็นสารที่จำเป็นในการสังเคราะห์โรดอปซินขึ้นมาใหม่มีไม่เพียงพอทำให้การมองเห็นได้ในเวลาที่มีแสงสลัว หรือในที่มืดช้ากว่าปกติ เรียกว่าโรคตาบอดกลางคืน (night blindness)แต่ถ้ารับประทานอาหารที่มีวิตามินเออย่างเพียงพอ วิตามินเอ จะเปลี่ยนไปเป็นเรตินีน การรับภาพจะเกิดขึ้นได้ตามปกติ
การมองเห็นภาพสี เกิดจากการทำงานของเซลล์รูปกรวยมีการเปลี่ยนแปลงทางเคมีเช่นเดียวกับเซลล์รูปแท่ง แต่ต่างกันที่รงควัตถุที่ถูกกระตุ้นเป็นไอโอดอปซิน ( iodopsin )ซึ่งประกอบด้วย photopsin และ retinene และแสงที่จะกระตุ้นให้ไอโอดอปซินเกิดการแตกตัวเป็นโฟทอปซินและเรตินีน ต้องมีความเข้มสูง
ความผิดปกติของตาและการแก้ไข
1. สายตาสั้น ภาพเมื่อผ่านเลนส์ตาจะตกก่อนเรตินา เกิดจากลูกตายาวรีมากกว่าปกติ หรือเลนส์ตาโค้งมากไป แก้ไขได้โดยสวมแว่นที่ทำด้วยเลนส์เว้า
2.สายตายาว ภาพจะตกเลยเรตินาออกไป อาจเป็นเพราะลูกตาสั้นกว่าปกติหรือเลนส์ตาแบนไปเพราะกล้ามเนื้อรอบเลนส์ตาขาดประสิทธิภาพไม่บีบให้เลนส์ป่องออกมาได้มักพบในคนสูงอายุ การแก้ไข โดยการสวมแว่นที่ทำด้วยเลนส์นูน
3.สายตาเอียง เกิดจากผิวกระจกตาหรือเลนส์ตาโค้งไม่เท่ากันหรือไม่สม่ำเสมอกันทำให้แสงที่ผ่านผิวกระจกตา เกิดการหักเหไม่เท่ากันและทำให้ภาพไม่เป็นจุดชัดเจน หรืออาจเกิดจากผิดปกติที่เลนส์ การแก้ไข ใช้แว่นตาที่ทำด้วยเลนส์กาบกล้วย (cylind zical lens ) หรือเลนส์ทรงกระบอก ที่มีด้านหน้าเว้าด้านหลังนูนเพื่อให้แสงที่ตกผ่านแต่ละระบบมาโฟกัสที่จุดเดียวกัน
4. ตาเหล่ ตาเข เกิดจากกล้ามเนื้อภายนอกลูกตาทำงานไม่ประสานกัน เกิดจากการอ่อนแรงของ กล้ามเนื้อมัดใดมัดหนึ่งจะทำให้ภาพซ้อนกัน การแก้ไข ถ้าเป็นเด็กใช้วิธีการฝึกกล้ามเนื้อที่อ่อนแรง แต่ถ้าเป็นมากใช้วิธีผ่าตัดมัดกล้ามเนื้อที่หย่อน
5. การเห็นภาพไม่ชัด เนื่องจากรูม่านตาเปิดกว้าง แสงที่ผ่านเลนส์จึงโฟกัสที่จุดต่างๆกันจะเกิดสีรุ้งหลายสีขึ้น จึงทำให้เห็นภาพไม่ชัดเจนและเกิดสีพร่าขึ้น การแก้ไขโดยสวมแว่นดำและพยายามอย่ามองวัตถุในที่สว่างมากๆ หรือมีแดดจ้า หรืออาจให้ยาลดรูม่านตา
6. ตาบอดสี (color blindness )เกิดจากระบบการทำงานของเซลล์รูปกรวยในชั้นเรตินาผิดปกติไปจำแนกได้เป็นบอดเฉพาะสีเขียวกับสีแดง เรียกว่าตาบอดสีไม่สมบูรณ์ ยังมองเห็นสีที่เซลล์รูปกรวยทำงานได้
ส่วนอีกประเภทหนึ่งจะเห็นได้เฉพาะภาพขาวดำเท่านั้นเรียกว่าตาบอดสีอย่างสมบูรณ์ เพราะสมองส่วนที่ทำหน้าที่รับสีถูกทำลาย หรืออาจเกิดจากโรคบางชนิด