За све протезе ока на којима се тренутно ради потребан је добро развијен и очуван кортекс у потиљачном делу мозга, што је срећом, углавном испуњен услов. Бионичко око сигурно има будућност, јер је већ успешно примењено, у додуше релативно малом броју случајева, али ће бити потребно још доста времена пре него што постане реалност.
Проф. др Момчило Б. Ђорђевић
У Америци и у бившем Совјетском Савезу још пре 45 година почело се с ласерском корекцијом кривине рожњаче, што је данас још увек најбољи начин лечења неких поремећаја вида, а нарочито кратковидости. Али слепило је одувек било велики проблем и због тога се већ више деценија ради на примени имплантата као замене за један део мрежњаче, као и на електронским чиповима који би преузели њену функцију. Бионичко око је намењено само онима који имају очувану перцепцију светлости и слепима који су раније видели. Кад смо у нечијој близини, оно што одмах видимо, хтели или не хтели, то су његовe или њене очи. По њиховом облику, међусобном размаку и по њиховом сјају, стичемо први, често трајни утисак o саговорниковом карактеру.
Очи су настале пре 500 милиона година. Оне су најистуренији део мозга и његов једини видљиви физички изданак, који му служи за успостављање контакта са околином и светом. Светлосни надражаји из околине долазе до ока као једног од чула и пријемника централног нервног система, транспортују се до специфичних делова мозга, где се интегришу и претварају у свесни доживљај. Људске очи лако виде око десет сложених сцена у секунди истовремено фокусирајући стереоскопске слике које су, у суштини, сцене на различитим растојањима. Функције ока не захтевају запошљавање великих површина мозга јер је из еволутивног развоја произашло да површина мождане коре и дела мозга који прима и обрађује визуелне информације представља тек 1 одсто мождане масе, док са тежином тела, која је варијабилна, није ни у каквој сразмери.
Organum visus
Око је у анатомској номенклатури на латинском језику означено као organum visus. Својим лоптастим обликом, званим очна јабучица, смештено је у очној дупљи лобање из које провирује само његова предња половина. Очна јабучица и очни живац главни су делови органа вида, а уз њих су одговарајући мишићи, затим капци и цео систем за производњу и елиминацију суза.
Очна јабучица (лат. bulbus oculi) облика je шупље кугле испуњене прозрачним садржајем кроз који пролази и прелама се светлост, да би на крају пала на задњи део шупљине, која је изнутра и позади прекривена мрежњачом (лат. retina). Мрежњача у оку има улогу филма у фотографском апарату. Као што је око слепо без мрежњаче, тако је и камера безвредна без филма. Линија која спаја предњи пол, тј. најиспупченији део очне јабучице, и задњи пол, одакле излази очни живац, дугачка је 24 mm.
Она се по својој дужини разликује за милиметар од вертикалног и хоризонталног дијаметра очне јабучице, а подешена је тако да светлосни зраци из бесконачности пролазе кроз најповршнији део очне јабучице, тј. рожњачу, потом зеницу, сочиво и стакласто тело, да би на крају дошли до мрежњаче где се сједињују дајући обрнуту слику посматраног објекта. Оно штo је у стварности горе, на мрежњачи је доле. Међутим, као у тамној комори за развијање филмова, тако се и у дубини и тмини свести, слика на мрежњачи обрће и доживљава онако каква је у природи.
Унутрашња структура ока
Уколико је повећан притисак у очној јабучици, настаје прастара болест глауком, а разлог је поремећена концентрација глутамата, једне од најважнијих аминокиселина у мозгу. Болест је често наследна. Повећани притисак у оку преноси се на очни живац, што без лечења, после неког времена, може довести до слепила.
Рожњача (лат. cornea) је закривљена површина на предњем полу очне јабучице, прекрива дужицу и зеницу и потпуно је провидна, јер не садржи крвне судове који би могли бити препрека светлосним зрацима. Њена моћ преламања светлости је 43 диоптрије, што је знатно више у поређењу са очним сочивом. Величина јој је 11 mm вертикално, а 12 mm хоризонтално, у њој су завршеци нерава, тако да сваки њен додир и с најмањом честицом чврсте конзистенције изазива бол, а некад и замућење ока. Вежњача (лат. conјunctiva) препознатљива је по крвним судовима који су лако видљиви кадгод дође до инфекција, најчешће прашином или после претераног дугог уживања у алкохолу. За лечење у првом случају најбоља је маст хлорамфеникол 1% , а за други случај мања количина алкохола.
Запаљење ока
Рефрактивна хирургија
У Америци и у бившем Совјетском Савезу још пре 45 година почело се с ласерском корекцијом кривине рожњаче, што је данас још увек најбољи начин лечења неких поремећаја вида, а нарочито кратковидости. Ласери раније нису били довољно снажни нити савршени, тако да је њихов зрак био превише широк, тј. „туп“, а и такт емитовања светлости из ласера није најбоље одговарао очним хирурзима.
У новије време, односно у последњих 20 година, ласери су побољшани и, што је још важније, техника којом се утврђује степен деформитета рожњаче до те мере је усавршена да се милиони људи у свету одлучују да своје наочаре одбаце једанпут заувек и подвргну се такозваној рефрактивној хирургији, која уз помоћ ласера и вештог хирурга враћа оштрину вида на нормалне вредности. Када се 2003. године за ову врсту операције одлучио и Тајгер Вудс, чувени играч голфа и медијска звезда, сви кратковиди су се машили за своје наочаре желећи да им кажу збогом.
Ласерска корекција вида
Да би се операција могла извести потребан је аберометар који уз помоћ 168 светлосних снопова усмерених према мрежњачи омогућава компјутерско израчунавање оптичких грешака, у ствари разлоге кратковидости, далековидости или, пак, астигматизма. Када се утврди и установи проблем, онда на дело ступа ласер који просеца рожњачу, толико да се она одиже као поклопац, а онда се обрађује и „пунктира“ тако што сваки ласерски зрак од 0.7 mm уклања око 500 нанометара (милијардитих делова метра) рожњаче. На тај начин смањује се кривина и мења степен преламања светлости. На крају, враћа се одигнути део рожњаче и тиме се операција завршава.
Цео процес траје врло кратко, бескрван је и безболан пошто се пре операције у око укапа анестетик. Ласер емитује зраке у ритму од 1 фемтосекунде, тј. 0,000000000000001 секунди. Нажалост, ласерском техником не лече се поремећаји вида особа млађих од 18 година, јер им око још увек расте, нити код болесника са дијабетесом и глаукомом.
Aнатомија ока
Беоњача (лат. sclera), површински гледано, највидљивији је део очне јабучице. Њена бела боја типична је за човека и не виђа се чак ни међу човеколиким приматима. Милионима година беoњача је служила као знак распознавања између хомо сапијенса и човеколиких примата, који су се у еволутивном развоју раздвојили пре 7 милиона година. Због своје јасно беле боје, која се разликује од боје лица, посматрач може и на растојању од двадесет метара по њеном положају закључити на коју страну гледа њен власник не окрећући главу.
Ја имам шарене очи
Дужица или шареница (лат. iris) део је ока који се види одмах иза рожњаче. Од ње је одвојена једном малом комором испуњеном очном водицом, која, такође, прелама светлост. Главна функција дужице је акомодација вида на близину и даљину и ограничење количине светлости која пролази кроз зеницу на путу ка задњем делу очне јабучице, где су смештене фотосензорне ћелије.
Боје очију
До пре 10.000 година сви људи били су тамнооки због високе концентрације меланина у дужици. Меланин је пигмент који даје боју оку, коси и кожи, што је генски условљено. У свету и већини земаља, данас је 55 до 79 одсто тамнооких људи, а у Африци, источној и југоисточној Азији, осим тамне скоро да друге боје очију и нема. Плавооких има између 8 до 10 одсто, а половина од тога су Скандинавци. Зелена боја очију је најређа и не прелази 2 одсто, а највише их је у Северној, Централној и Западној Европи. Остатак су варијације других боја. Хетерохромија, тј. различита боја левог и десног ока, виђа се ретко, свега у 1 одсто људи.
Очи Дејвида Боувија
Дужица је одавно заузела водеће место у биометријском идентификационом систему чија је најпоузданија јединица до скоро био отисак прста. Нови биометријски систем заснован је на инфрацрвеном скенирању дужице и конвертовањем слике у дигиталну форму, тј. у бројке које представљају референтни биометријски образац. Вероватноћа грешке, односно подударности изгледа и других физичких особина дужице у две различите особе, на осамстомилионитом је децималу. Интернационална цивилна авијацијска организација (ИЦАО) издала је још 2006. године посебне пасоше за своје клијенте са унетим подацима о дужици који се проверавају брзим ласерским очитавањем у трајању од 10 стотинки секунде.
Као зеница ока
Зеница (лат. pupila) кружни је отвор на дужици, делује као бленда на фотографском апарату, а пречника је од 2 до 4 mm по сунчаном дану, односно 2 до 8 mm кад нема сунца. Мишићи у дужици добијају сигнале за промену пречника зеница преко живаца, директно из мозга, и увек реагују симетрично. Зенице на јакој светлости су уске, један милиметар или мање, што је увек нормална рефлексна реакција кратког трајања. Међутим, наркотици, нарочито у већим дозама, сужавају зенице докле год их има у телу.Људске очи У обради емоционалних сигнала долази до промене дијаметра зеница: нарочито под утицајем беса или стреса, а нарочито страха за живот, зенице се шире. У таквим случајевима расте концентрација адреналина у телу и буди се аутономни нервни систем који није под утицајем воље.
Међутим, зенице се шире и кад је неко заљубљен и кад види вољену особу. То су ситуације у којима делују окситоцин и допамин, тзв. „хормони љубави“, релаксирајући мишиће дужице. Свака разлика у пречнику зеница, нарочито после повреде мозга, буди сумњу на излив крви и уклештење 3. можданог живца чија влакна преносе сигнале до мишића дужице. То објашњава призоре у којима виђамо лекаре или физиотерапеуте спортских клубова, који после повреде главе свог играча утрчавају у терен и прво што ураде јесте да прегледају зенице знајући да једнострано проширење указује на притисак изливене крви. Међутим, преглед зеница у првим минутима после повреде нема много смисла, будући да је за појаву проширене зенице због крви у глави потребно најмање 45 минута, при чему у таквим случајевима повређени скоро никада није при свести.
Рене Магрит: Лажно огледало (1929)
Кад су у питању повреде у саобраћају и кад хитна помоћ пристиже у првих пола сата, корисна је процена брзине којом се зенице сужавају под утицајем светлости. Пре 25 година појавили су се први комерцијални пупилометри, тј. инструмент са две дигиталне камере, две диоде које емитују инфрацрвене зраке и једног микропроцесора, дисплеја на малој плочи од течних кристала. Да би се очитала брзина промена пречника зеница и њена упоредна ширина, пупилометар се држи на 3 cm од ока. Камера снима кратки видеофилм о промени ширине зенице, пре и у току „флеша“ беле светлости, који траје 200 милисекунди.
Штапићи и чепићи
Сочиво (лат. lens) је смештено иза дужице и зенице, по облику је биконвексно и има снагу преламања светлости од 10 диоптрија. Својом задњом површином лежи уваљено у желатинозну масу која је стакласте боје. Његова највећа дебљина је 3,7 mm, док му је пречник тј. екватор, 9-10 mm. Када сочиво преломи светлосне зраке, они у нормалном оку падају тачно на централну јамицу на очном дну, означену као жута мрља. При посматрању предмета изблиза, сочиво се испупчи и јаче прелама зраке – и обрнуто.
Акомодација ока гледањем предмета изблиза или велике даљине, могућа је захваљујући мењању кривине сочива која зависи од танких мишићних влакана лепезасто учвршћених око екватора сочива. Кад се мишићна влакна скрате, мења се постојећа кривина. После 45. године живота, губитак еластичности сочива обично се надокнађује наочарима.
Влакна која чине сочиво временом бубре и групишу се стварајући у његовој средини грудву, тако да после 45. године сочиво више није провидно и не прелама светлост као раније. Такво стање описује се као катаракта или брана светлу (cataracta, лат. брана), познато је вековима, а лечи се хируршки још од античких времена.
Катаракта
Данас се замућено сочиво одстрањује микрохируршки и замењује вештачким. Операција катаракте је у рукама искусних офталмолога доведена до савршенства. Стакласто тело (лат. corpus vitreum) главни је али не и најважнији садржај очне јабучице. Налази се иза сочива и у себи има око 98 одсто воде. Површина стакластог тела је гушћа од његове унутрашње масе, која сопственим притиском даје облик очној јабучици, а мрежњачу држи стално затегнутом у задњем делу ока. Ако се тај притисак смањи, мрежњача се може наборати и одлубити, што је чест случај код јако кратковидих и старих особа.
Мрежњача је дебела 27 милиметара и има 9 слојева од којих је најповршнији прекривен сензорним ћелијама типичног облика. Једна врста ћелија подсећа на штапиће и одликује се способношћу пријема и разликовања интензитета светлости. У штапичастим наставцима ћелија налазе се нарочити пигменти који на светлости нестају, а у мраку се регенеришу и поново заузимају своје место.
Међутим, ћелије које подсећају на конусне чепиће, специјализоване су за рецепцију боја. Најгушће су у централној јамици мрежњаче, удаљеној неколико милиметра од места на коме ганглијске ћелије мрежњаче својим дугим наставцима образују очни живац, који потом одлази уназад да би се завршио у потиљачном делу коре великог мозга, где се процесуирају примљени подаци. У мрежњачи су штапићи двадесет пута гушћи од чепића по јединици површине. Фоторецепторске ћелије мрежњаче усмерене су или ка извору светлости или у страну, што је дизајн који омогућава директно или индиректно фокусирање предмета.
Тек што соко има око
Оштрина перцепције на даљину директна је функција броја фоторецептора, угла под који је око постављено, способности фокусирања и мождане интерпретације виђеног.
Совин поглед
Очи већине птица постављене су на бочним деловима главе, тако да сваким оком осматрају објекте на одговарајућим странама. На тај начин покрива се огромно видно поље: голуб без окретања главе осматра поље широко 300 степени, а детлић читавих 360 степени. Међутим, због таквог положаја очију птице теже процењују растојања и немају добру дубину вида.
Ширина видног поља осматраног са два ока (бинокуларни вид) због тога је ограничена. Сова има очи на предњој страни главе као и човек, и зато ограничено видно поље, за разлику од детлића који нема ограничења јер види и с леђа.
Фабулозна оштрина вида сокола и неких других убица из ваздуха последица је потпуног одсуства крвних судова у мрежњачи тако да су избегнуте сенке и смањења количине светлости која допире до фоторецептора. Соко располаже једним плочастим израштајем по средини мрежњаче, који стоји вертикално и из кога се луче посебне хранљиве материје. Осим тога, соко у свом бришућем лету према земљи и неком мишу осмотреном са висине од два километра, не користи праволинијски пут већ се обрушава у спирали, тако да свој плен прати гледајући га с бока.
За разлику од људског ока, чепићи у рожњачи сокола луче уљане капљице које омогућавају перцепцију ултраљубичасте светлости. То му олакшава препознавање жртава са даљине (углавном птице и перната живина), будући да птичје перје рефлектује ултраљубичасту светлост мање таласне дужине од околних предмета. С друге стране, европски јастреб, који се виђа како кружи изнад аутопутева и околних њива, лако проналази и најмање мишеве и друге глодаре јер они мокраћом и фецесом обележавају пут којим се крећу, што је видљиво у ултраљубичастом спектру. Осматрајући широку површину прекривену вегетацијом, јастреб лако идентификује поља са глодарима и ситним птицама, тако да не губи време у нападима на циљеве са статистички мало вероватним успехом.
Орлов поглед
Оштрина вида се описује као способност разликовања двеју тачака које су једна уз другу. Уопштено, оштрина вида људи и птица могу се поредити, јер им је видни апарат по оптичким принципима скоро идентичан. Ипак, орлови, соколи и неке друге грабљивице из ваздуха виде два или три пута боље од човека. Соко распознаје инсекте дугачке свега два милиметра са растојања од 18 метара. Осим тога, оптички систем птица на молекуларном нивоу осећа утицај магнетног поља Земље тако да се, слично лососу, оне с лакоћом оријентишу током миграција.
Сузе нису само за плакање
Сузе су израз емоција људи, али лекари и психолози мисле да оне носе и многе друге поруке. Хемијском анализом састава суза и очне водице која испуњава очне коморе, стичу се нова сазнања и разумевање биохемије разних болести попут глаукома, катаракте и дијабетеса.Реј Чарлс и Барбара Стрејсенд: Crying Time Сузе се луче из сузних жлезда, смештених у горњем делу спољашњег угла ока, а састоје се од по два режња од који је један невидљив јер је позади у очној дупљи, а да би се видео треба одићи горњи капак. Жлезда је дугачка око 2 cm, а широка око 10 mm. Сузе из ње сливају се преко површине ока и одржавају га влажним. Потом се скупљају у унутрашњем углу ока, а одатле улазе у каналић широк 3 mm, усмерен према носу у коме се сузе изливају при дну носне шупљине.
Сузе помажу одржавању влаге на површини ока, а кад нам нешто упадне у око или кад љуштимо црни лук, оне садрже 98 одсто воде и служе детоксикацији, док сузе због емоција носе у себи хормоне стреса.
Плакање је једна од природних реакција тела проузрокована емоцијама. Кад год се плаче због осећања која је тешко савладати, онда се психолошка реакција претвара у физичку. Дугим плакањем из тела се ослобађају ендогене опојне материје познате као ендорфини, чиме се ублажава физички и емоционални бол, а нарочито туга.
Истраживачи који се баве плакањем тврде да је оно корисно још од првог дана живота, кад новорођенче заплаче. Први глас новорођенчета по изласку из материце на светлост дана од суштинског је значаја. Док су у материци, бебе добијају кисеоник преко пупчане врпце, а кад се роде, од ње се одвајају и почињу сопствено дисање. Први плач новорођеног детета помаже избацивању воде из плућа, носа и уста чиме почиње адаптација живота у спољашњем свету. Чак и онда када плућа у 32. недељи трудноће нису потпуно развијена (сазревају у 36. недељи), одлични су изгледи да ће новорођенче преживети. Супротно веровању, ниједна беба пре рођења не плаче у материци Нечије сузе у ситуацијама пуним напетости делују умирујуће; без обзира ко плаче, сузе увек изражавају жељу за помирењем и неку врсту предаје.
Очна протеза: бионичко око
Слепило је одувек било велики проблем и због тога се већ више деценија ради на примени имплантата као замене за један део мрежњаче, као и на електронским чиповима који би преузели њену функцију. Још 1988. године, дефинисан је тзв. Retinal Implant Project, на коме и данас раде Харвард, Масачусетска болница, Масачусетски институ за технологију и више великих медицинских и технолошких центара у свету.
Имплант
У бионичком оку се електронски стимулишу ганглијске ћелије мрежњаче и дегенерацијом проређене фоторецепторске ћелије малог али најважнијег поља на мрежњачи, званог макула (лат. macula lutea), чије су димензије 3-5 милиметара у дијаметру. Остали део мрежњаче намењен је периферном виду. У макули здравог ока увек је велика концентрација фоторецепторских жуто пигментисаних ћелија (отуд латински придев lutea, тј. жута), што је неопходно за добар вид. Међутим, између 45. и 85. године старости, догађа се њена дегенерација са учесталошћу од 8-7 одсто, што није мало. У свету је 2021. године било 200 милиона оболелих, а уколико учесталост буде стабилна, пројектује се 229 милиона за 2040. годину.
Бионичко око има нарочито добру перспективу за случајеве запаљења ретине, познато каo retinitis pigmentosa, што је назив за скуп наследних болести које погађају мрежњачу. Запаљење узрокује дегенерацију неколико слојева ћелија на позадини ока, где су фоторецептори, штапићи и чепићи. На периферији од центра ретине, тј. макуле, налазе се штапићи, док су у самом центру чепићи одговорни за централни вид и препознавање боја. Болест се препознаје рано, али се њена прогресија наставља јер за њу нема лека. Њена учесталост је 1 на 3-4.000 људи у свету.
Бионичко око, прототип компаније Bionic Vision
Циљ којем се тежи у раду на бионичком оку је бајпас оштећених фоторецептора и обезбеђивање електростимулације ганглијских ћелија у последњем слоју мрежњаче, које одатле својим дугачким наставцима, тј. аксонима, образују очни живац чији је завршетак у кори потиљачног режња мозга. Два микрочипа стављају се преко мрежњаче, а енергију добијају нарочито прилагођеним ласером у оквиру наочара. Визуелни подаци из околине долазе до ласера помоћу микрокамера, а онда се емитују према чиповима на мрежњачи.
Кад се само помисли на нежну мрежњачу и на манипулације чиповима који се у њу имплантирају, онда постаје јасно колика је опасност мале непрецизности за губитак ионако минимално очуваног вида.
Бионичко око је намењено само онима који имају очувану перцепцију светлости и слепима који су раније видели. За све протезе ока на којима се тренутно ради потребан је добро развијен и очуван кортекс у потиљачном делу мозга, што је срећом, углавном испуњен услов. Бионичко око сигурно има будућност, јер је већ успешно примењено, у додуше релативно малом броју случајева, али ће бити потребно још доста времена пре него што постане реалност.
(РТС)
