עין

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

ערך זה עוסק באיבר הראייה. אם התכוונתם למשמעויות נוספות של "עין" ו"עיניים", ראו עין (פירושונים).

יש להשלים ערך זה
ערך זה עשוי להיראות מלא ומפורט, אך הוא אינו שלם, ועדיין חסר בו תוכן מהותי. הנכם מוזמנים להשלים את החלקים החסרים ולהסיר הודעה זו. ראו פירוט בדף השיחה.

צילום תקריב של עין אנושית

העין היא איבר המזהה גלי אור. כמעט לכל בעלי החיים יש עיניים. גם לאלה החיים דרך קבע בסביבות נטולות אור, כמו מעמקי הים או מחילות באדמה, יש עיניים, אולם לרוב הן פשוטות ומנוונות.

לפי תיאורית האבולוציה, עיניים פרימיטיביות הופיעו עוד לפני התפתחות אורגניזמים רב־תאיים. בקדמת מושבות תאים מסוג כדורונים קיימים תאים בעלי פיגמנט רגיש לאור במיוחד, שכנראה שימש בתור סוג של עין למושבה.

עיניים פשוטות ביותר מעבירות למוח מידע על מידת התאורה של הסביבה. עיניים מפותחות יותר מאפשרות לבעל החיים יכולת ראייה. לחרקים ולבעלי חיים אחרים יש עיניים המורכבות ממספר מבנים והתמונה שאותה הם רואים מורכבת חלקים חלקים (לא מספר תמונות כמו שנהוג לחשוב).

עיניהם של חלק גדול ממיני הטורפים - בכללם האדם - ממוקמות בקדמת הראש, כדי לאפשר התמקדות בטרף. זאת בניגוד למינים רבים של בעלי חיים נטרפים, שעיניהם ממוקמות בצדי הראש, כדי לאפשר שדה ראייה גדול ככל האפשר שיסייע בהבחנה בטורפים מתקרבים.

[עריכה] מגוון

אצל מרבית החולייתנים, ואף במספר מינים של רכיכות, תפקוד העין מבוסס על כניסה ומיקוד של קרני אור על שיכבת קולטנים רגישים הקרויים פוטורצפטורים המצויים ברשתית ואשר מתמחים בהמרת קרני אור לאנרגיה כימית המחוללת אותות חשמליים. אותו גירוי חשמלי מועבר באמצעות עצב הראייה לאונה האחורית של המוח ושם מתבצע פיענוח האותות החשמליים לכדי מייצג עכשווי של האזור בו מתבונן בעל החיים. ככלל, לעיניים מסוג זה מבנה כדורי- שצורתו נשמרת הודות לחומר דמוי ג'ל (גוף זגוגיתי - Vitreous Humor) הממלא את מרבית נפחה של העין- עדשה הממקדת את קרני האור וקשתית השולטת בעוצמת האור החודר לעין. בעינייהם של רכיכות מסוג Cephalopoda, דגים, דו-חיים ונחשים ישנן עדשות מקובעות ומיקוד האור מתבצע באופן טלסקופי, באופן המזכיר את פעולת עדשת מצלמה.

עיניים מורכבות (compound eyes), האופייניות בעיקר למשפחת פרוקי הרגליים (שם מדעי: Arthropoda), בנויות ממספר רב של יחידות ראייה (או "עיניות") כאשר כל יחידת ראייה מתפקדת כיחידה עצמאית הקולטת קרני אור, ממקדת אותן באמצעות עדשה על שכבת התאים הפוטורצפטורים ומשם מועבר המידע לאזור הרלוונטי במערכת העצבים. בניגוד לתפיסה הרווחת, כל יחידת ראייה מכסה רק זווית קטנה משדה הראייה הכללי ולא מספקת מספר רב של תמונות זהות. חדות והיקף שדה הראייה במשפחת פרוקי הרגליים נקבעים על פי מספר יחידות הראייה הקיימות והאופן בו הן מסודרות. בעיניהם של מינים מסוימים ישנן עד כ-28,000 יחידות ראייה, אשר מסוגלות להעניק שדה ראייה של 360 מעלות.

כמו כן יכולים מרבית החרקים לראות אף בתחום העל-סגול הנעלם מעיני בני האדם. יכולת זו מסבירה מדוע פרחים התלויים בחרקים להאבקה צבועים בצבעי על-סגול עזים המושכים את החרקים אל מיקומו של הצוף החבוי בפרח. למספר מינים במשפחת פרוקי הרגליים, בכלל זה אלו מסדרת הכנף-מניפתיים (שם מדעי: Strepsiptera), ישנן עיניים מורכבות הבנויות ממספר שכבות כל אחת (כאשר לכל יחידה רשתית משלה) היוצרות ראייה רב-תמונתית. באופן זה, בו כל עינית מתבוננת בזווית שונה, מתלכדת לכדי ראייה תמונה בזווית רחבה ובחדות גבוהה מאוד. עיניים מורכבות מצטיינות אף בזיהוי תנועה. הזבוב, לדוגמה, מזהה תנועה פי חמישה עשר טוב יותר מבני האדם.

חסילון מנטיס (Mentis Shrimp), בעל יכולת עיבוד היפר-ספקטרלית, נחשב כבעל יכולת ראיית צבע המורכבת ביותר בעולם החי. הטרילוביטים, מחלקת פרוקיי רגליים שהתקיימה בעידן הפאליאוזואיקון, היו בעליי עיניים מורכבת ייחודיות אשר עדשותיהן היו מבוססות קלציט. בכך היו שונים הם משאר פרוקיי הרגליים אשר להם עיניים רכות בדרך-כלל. מספרן של העדשות מעין לעין היה מגוון. לטרילוביטים מסוימים הייתה עדשה אחת בלבד בכל עין ואצל אחרים נאמד מספר זה בכמה אלפים.

את כמה מהעיניים הפשוטות ביותר בעולם החי ניתן למצוא בבע"ח כדוגמת השבלולים, אשר אינם מסוגלים באמת "לראות" בהיבט המעשי. על-אף שהם מצוידים בתאים מסוג קולטני-אור, המחסור בעדשה או בכל אמצעי אחר לשבירת ומיקוד קרני האור והיכולת לעבד מידע מורכב לכדי תמונה לא מאפשר להם יותר מאשר להבדיל בין סביבה מוארת לחשוכה. אך מידע זה הוא כל הנחוץ להם ע"מ להתרחק מחשיפה לאור שמש חזק המסוכן עבורם.

[עריכה] התפתחות אבולוציונית של העין

המקור המשותף לכלל העיניים בעולם החי מבוסס על מספר מאפיינים גנטיים ואנטומיים שניתן למצוא בכל סוגי העיניים; במילים אחרות, חרף המגוון האדיר בסוגיי העיניים שניתן לזהות בממלכת החי, מקורן של כולן באותה עין-קדומה שהתפתחה לפני כ-540 מיליון שנים בקירוב. על-פי הערכת המדענים, קצב התפתחות העין נמשך על-פני מספר מיליוני שנים בלבד - פרק זמן קצר במונחים אבולוציונים - שכן בע"ח הטורף הראשון שהגיע לכדי כלל ראייה הצית מעין "מירוץ חימוש" ביולוגי. בע"ח ניצודים וטורפים "נאלצו" להדביק ואף להשיג את הפער כמה שיותר מהר ע"מ לזכות בייתרון הישרדותי והמגוון הנוכחי הרחב של סוגיי ותת-סוגיי העיניים שהתפתחו במקביל הינו פועל יוצא של אותו מירוץ חימוש ביולוגי. עינייהם של בעלי-חיים שונים התפתחו ע"פ צרכיהם המיוחדים. עיניהן של ציפורים טורפות הינן בעלות חדות ראייה גבוהה ביותר בהשוואה לבני אדם וחלקן אף מסוגלות לראות אל תחום העל-סגול. עיניהם של חולייתנים ורכיכות משמשות כדוגמה להתפתחות אבולוציונית מקבילה, וזאת למרות מקורן המשותף.

העיניים הקדומות ביותר בממלכת החי היו עשויות מעין טלאים-טלאים של שכבות קולטני-אור (פוטורצפטורים) אשר דמו בהתפתחותם לאלו של קולטני הריח באף וקולטני הטעם בפה. אותן עיניים קדומות יכלו להבחין בין סביבה מוארת לסביבה חשוכה בלבד, מבלי כל יכולת לזהות את כיוון ומקור האור. עם הזמן התפתחה לה מעין גומחה המתמחה באיתור תנועה על ידי ניצול הזווית שבה פגעו קרני האור על מנת לזהות את המקור. אותה גומחה המשיכה והתפתחה עם השנים, פתח החשיפה לאור הצטמצם ומספר קולטני-האור עלה - מה שייצר מעין מבנה המזכיר לִשְכָה אֲפֵלָה (קמרה אובסקורה) שאיפשרה זיהוי צורות עמומות.

צמיחתה של שכבה תאית דקה ושקופה על-פני הפתח הקדמי, אשר שימשה במקור כשכבה מגוננת על שכבת קולטני-האור, אפשרה חלוקה והפרדה של לשכות העין השונות, התפתחות של הנוזלים המימיי והזגוגיתי, הגנה מפניי קרינה מזיקה, אפשרה אופטימיזציה של יכולות סינון ספקטרום הצבעיים, שיפרה באופן משמעותי את מקדם השבירה של העין ואת פעולתה של העין בסביבה חוץ-מימית. אותה שכבת תאים מגינה התפצלה בשלב מסוים לשתי שכבות ושאפשרה זווית ראייה רחבה יותר ורזולוציה חדה יותר. אותה שכבת תאים המשיכה להתעבות באופן הדרגתי עם הזמן ואצל מרבית בע"ח התווסף לה חלבון הקריסטלין השקוף.

הפער שבין שתי רקמות התאים תרם ליצירת עדשה קמורה דו-צדדית שהינה מבנה אידאלי ליצירת מקדם שבירה נורמאלי. במקביל ובנפרד התפתחו שתי שכבות תאים נוספות, אחת שקופה והשניה אטומה: הקרנית והקשתית, בהתאמה. הפיצול בין אותן שכבות תרם להיווצרות של נוזל מיימי שקוף (Aqueous Humor) אשר מזין את העדשה והקרנית ומפנה חומרי פסולת.

[עריכה] מבנה גלגל העין האנושי

[עריכה] חלקים עיקריים

תרשים סכמטי של חלקי העין

עין אנושית - איור

הרשתית.
העיגול הלבן הינו הדיסקית ("הכתם העיוור")

לובן העין Sclera - זוהי השכבה החיצונית ביותר של גלגל העין המשמשת כמעין מעטפת של האיבר. מנוקבת בחלקה האחורי על ידי הסיב האופטי וכלי הדם של הרשתית. לובן העין בנוי מסיבי קולגן שרק גודלם ואופן סידורם מבדיל בינו לבין הקרנית השקופה.
הקרנית Cornea - זוהי שכבה שקופה ודקה הבנויה מחמש שכבות. תפקידה לשבור ולאסוף את קרני האור הנכנסות לעין כדי שימוקדו על ידי העדשה ויפלו על הרשתית בצורה מושלמת. טיפולי לייזר לתיקון הראייה מבוצעים על הקרנית על ידי שיופה. תפקוד הקרנית יכול להפגע, בין היתר, ממחלת הקרטוקונוס.
הקשתית Iris - נמצאת מאחורי הקרנית. הקשתית הינה טבעת של שרירים, ובמרכזה נמצא חור האישון (הדומה לצמצם המצלמה). תפקיד הקשתית הוא לשלוט בכמות האור שנכנס לעין. היא עושה זאת על ידי התכווצות והתרפות - כשהקשתית מתכווצת האישון קטן, ולעין מגיעה כמות קטנה יותר של אור. הקשתית מקנה לעין את צבעה.
האישון Pupil - כאמור, אישון העין הוא למעשה חור במרכז הקשתית המאפשר מעבר אור לכיוון הרשתית דרך העדשה.
האישון מתכווץ ומתרחב בעזרת שרירים הנמצאים בקשתית כדי להתאים את כמות האור העוברת דרכו אל הרשתית. כאשר כמות האור קטנה - האישון מתרחב בניסיון לקלוט כמות גדולה יותר של קרני אור, וכאשר כמות האור גדולה - הוא מתכווץ. במצב נורמלי, האישונים בשתי העיניים מתרחבים ומתכווצים באותה מידה ובאותו זמן, וכאשר אינם עושים זאת הדבר מעיד בדרך כלל על בעיה. כאשר האישונים אינם נעים במקביל בו זמנית, נוצר מצב הנקרא פזילה.
העדשה Lens - נמצאת מאחורי הקשתית והאישון. העדשה בנויה שכבות שכבות בצורת בצל. היא יכולה לשנות את עובייה על ידי השרירים הריסניים, ובכך היא משנה את רמת השבירה של הקרניים (ככל שהיא פחוסה יותר ועבה יותר, השבירה גדולה יותר). כשאנו מסתכלים על אובייקט רחוק, מיקוד הקרניים בדרכן לרשתית נעשה בקרנית, ולכן העדשה יכולה להיות שטוחה. אך כאשר אנו מסתכלים על אובייקט קרוב, יש צורך בשבירה נוספת ומיקוד על ידי העדשה. מחלת עדשה שכיחה הינה הקטאראקט (בעברית: ירוד) או עכירות העדשה.
הרשתית Retina - נמצאת בחלק העמוק ביותר של העין. עליה מתרחשת ההמרה של גלי האור לזרמים חשמליים שמועברים למוח.
- פוטורצפטורים Photoreceptors - תאים רגישים לפוטונים. פגיעת פוטון בתא יוצרת שינוי כימי דינמי המשחרר אנרגיה ומתחיל תהליך של המרת אנרגיית הפוטון לפולס כימי/חשמלי (לדחף עצבי). ברשתית ישנם שני סוגים של פוטורצפטורים:
  1. קנים rods - ישנם כ־120 מיליון קנים ברשתית. אלו תאים ארוכים ודקים הפועלים בעיקר בלילה. הם נמצאים בעיקר בהיקף הרשתית, ופחות במרכזה. בתאים אלה אין המרה של צבע ושל פרטים קטנים בשדה הראייה. והם פעילים יותר לזיהוי אור שחור/לבן. כמו כן, לוקח להם זמן להתרגל לשינויי אור.
  2. מדוכים cones - ישנם כ־6 מיליון מדוכים ברשתית. אלו תאים קצרים ועבים הפעילים ביום, ונמצאים רק במרכז הרשתית (הנקרא גם Fovea). לתאים אלה תפיסה טובה של צבעים. הם רגישים ביותר לפרטים, ואינם רגישים לשינויי תאורה.
- הגומה המרכזית Fovea (שקע בלטינית) - אזור ברשתית שבו מתבצעת עיקר הראייה - האזור בו נופלת התמונה המתקבלת לאחר מיקודה על ידי הקרנית והעדשה. שטחו כמילימטר וחצי מרובע ובו מרוכזים התאים הרואים בצפיפות גבוהה. הפוטורצפטורים, הממירים את הפוטון האלקטרומגנטי לפולס חשמלי שהופך לאחר מכן למרכיב בתמונה הנראת. הגומה המרכזית מכילה מעל רבע מיליון פוטורצפטורים וללא שכבות נוספות. לכן מקום זה דק ועדין מאוד ולפיכך נתון להפרעות ומחלות רשתית שונות.
- הדיסק האופטי Optic Disk - נקודה על הרשתית שממנה יוצא עצב הראייה אל המוח. בדיסקית אין פוטורצפטורים כלל, מה שגורם לתופעה הקרויה הכתם העיוור Blind Spot - אזור חסר בשדה הראייה בכל עין. המוח משלים את השדה בעזרת המידע שהוא מקבל משתי העיניים, וכך אנו רואים את שדה הראייה כרצף, ולא מבחינים בכתם העיוור.
עצב הראייה Optic Nerve - המגיע מהמוח, ומתחבר אל הרשתית בדיסקית.
הגוף הזגוגי Vitreous Humour - חומר קרישי שקוף, מבוסס מים, הממלא את החלל שבין העדשה לבין הרשתית (האזור האחורי), ומיועד להגן על תאי האור הרגישים מפני מגע ישיר עם הסביבה.
הגוף הריסני Ciliary Body - נמצא בהיקף של העדשה, ומכיל את השריר הריסני Ciliary Muscle אשר גורם לתזוזה של העדשה - לצורך כיוון הפוקוס. בנוסף, אחראי הגוף הריסני על ייצור נוזל ה- Aqueous Humour המזין את העדשה והקרנית.

[עריכה] חלוקה לאזורים וללשכות

האזור הקדמי Anterior Segment - השליש הקדמי של העין - קדמית לעדשה. חלל המכיל נוזל מימי הקרוי Aqueous Humour, ונחלק לשני חללי משנה ("לשכות") המחוברות ביניהן:
- הלשכה הקדמית Anterior Chamber - החלל שבין הקרנית - לבין הקשתית והאישון.
- הלשכה האחורית Posterior Chamber - החלל שבין הקשתית והאישון - לבין הגוף הזגוגי.
האזור האחורי Posterior Segment - שני השלישים האחוריים של העין, מאחורי העדשה. חלל המכיל את הרשתית ואת הגוף הזגוגי.

[עריכה] חלוקה לשכבות

השכבה הסיבית Fibrous Tunic - השכבה החיצונית בגלגל העין שכוללת את הקרנית ואת הלובן.
שכבת כלי הדם Vascular Tunic - השכבה המרכזית בגלגל העין שכוללת את הקשתית, את הגוף הריסי ואת השכבה דמית - כורואיד (Choroid) שהיא שכבה המכילה את כלי הדם.
השכבה העצבית Nervous Tunic - השכבה הפנימית בגלגל העין שכוללת את העצבים ואת הרשתית.

[עריכה] מחלות רשתית שכיחות

AMD ניוון מרכזי בגומה המרכזית (ניוון מקולרי תלוי גיל).
רטיניטיס פיגמנטוזה.
קריעה וניתוק הרשתית: ישנם גורמים אחדים לכך: אסטיגמטיות, סוכרת, חבלה, הצטברות נוזלים מאחורי הרשתית, או כאשר בגיל הגבורה מצטמק נוזל הג'ל בעין ומושך איתו חלק מהרשתית. בחלק גדול של המקרים, למעט סוכרת, ניתן לתקן כירורגית.
עלייה בלחץ התוך-עיני (גלאוקומה) מוביל להרס של עצב הראייה באופן הדרגתי עד אובדן ראייה כמעט מוחלט.
רטינופתיה סוכרתית (סיבוך של מחלת הסוכרת) עלולה להביא לכדי עיוורון.

במספר מחלות ניתן טיפול מניעתי חלקי בגלל רגישות המקום בלייזר מקריש, ולא בלייזר צורב כפי שהיה נהוג בעבר. ואשר יצר נזקי ראייה קשים על מנת לעצור דימומים.

Lebers - ניוון חלקי של הפוטורצפטורים במקולה הגורם לאחוזי ראייה נמוכים ורגישות גבוהה לאור. מקורה במוטציה גנטית מולדת.

[עריכה] אופן פעולתה של העין

עקרון הפעולה של העין מכונה העיקרון הפוטוכימי. בתחתית הפוטורצפטורים נמצאת הלמלה, ובה מספר רב של מולקולות רגישות לאור, מרביתן משתייכות לקבוצת החומרים הקרויים צבענים (או פוטו־פיגמנטים בלעז). פגיעה של פוטונים (חלקיקי אור) במולקולות אלו גורמת להן לשינויים כימיים הכרוכים בשחרור אנרגיה, ואלה אמורים לגרום לגירויים עצביים. בכל עין ישנם פוטורצפטורים המכונים "תאי אור" (On Cells), ופוטורצפטורים המכונים "תאי סגור" (Off Cells). תאים אלה הם בעצם תאי עצב (נוירונים), השונים משאר תאי העצב בגוף בעובדה שיש בהם גוף מיוחד ובו מספר שכבות של צבען הלוכד פוטונים. כשתאי האור קולטים פוטונים, הם פולטים אנרגיה המועברת בצורת דופק עצבי אל מרכז הראייה במערכת העצבים המרכזית. תאי הסגור, לעומת זאת, פולטים אנרגיה כל עוד ישנו חושך. אך כאשר פוגעת בהן קרן אור, הם מפסיקים לפלוט אנרגיה. בעזרת שני סוגי התאים, יכול המוח לייצר תמונה מאורגנת של אור וחושך על שדה הראייה.

מאחר והעין האנושית יוצרת דמות באמצעות עדשה מרכזת, מתקבלת על הרשתית דמות ממשית והפוכה, שמגיעה כך למוח דרך עצב הראייה והמוח יוצר ממנה תפיסה של דמות ישרה, בתהליך שמעורבים בו מנגנונים נוספים, כמו זה של חוש שיווי-המשקל. תינוקות עד סמוך לגיל שנה אכן חווים תמונת עולם מהופכת, משום שמרכז העיבוד המתאים במוח עדיין אינו מפותח דיו. גם ניסויים שנערכו בבוגרים באמצעות משקפיים מהפכי דמות הומחשה פעילותו של מרכז כזה - לאחר תקופת הסתגלות של כשבועיים, חזרו המשתתפים בניסוי, לראות כרגיל. יתר על כן, גם לאחר הסרת משקפיים אלה, הם שוב ראו במהופך, עד לתקופת הסתגלות נוספת.