Ihmettelen ihmiselimistön ihmeellisyyksiä – ihme nro 4 – näkökyky

Suomalainen ei usko ennenkuin näkee. Näkökyky on yksi kiehtovimpia asioita ihmiselimistössämme. Näkemisen biokemia ei ehkä ole ihan sitä mitä olit kuvitellut. Kuvittele vähemmän ja nauti turpaduunarin näennäisesti mukavista selityksistä.

.

.

.

Me näemme informaatiota fotonien muodossa, ei niinkään kuvia (tms.) sellaisenaan. Näkeminen alkaa sillä, että erityiset fotonit osuvat silmän verkkokalvolle tietyllä energialla.

Fotonin eli valokvantin löysi aikoinaan professori Albert Einstein. Hän huomasi atomin energiatilan muutoksissa, että elektronit saattoivat napata itseensä energiaa muista kemiallisista yhdisteistä. Huipulla kuitenkin tuulee aina, eli noustessaan korkeammalle energiatasolle, elektronin energia tipahti äkkiä alemmalle tasolle ja silloin saattoi vapautuva energia emittoitua fotonina.

Suurimmasta osasta esineitä, kuvista ja ylipäätänsä kaikesta katselemisen arvoisesta ympärillämme irtoaa fotoneja, joita silmämme valoreseptorit ottavat talteen ja muodostavat siitä kuvan aivoissamme. Valon energia voidaan silmässä näppärästi kääntää aaltopituuksiksi, joita aivomme kykenevät koodaamaan väreiksi.

Värejä ei oikeastaan ole olemassakaan! Ne ovat aivotyöskentelyn tulosta. Valon joka liikkuu aaltopituudella 700 nanometriä useimmat ihmisistä (paitsi värisokeat) osaavat tulkita punaiseksi ja sinistä valoa nähdään aaltopituudella 500 nanometriä.

silmät_auki

Tiedemiesten suunnittelemat ja toteuttamat kokeet ovat joskus aivan fantastisen kiehtovia. Vuonna 1979 neurobiologian emeritusprofessori Denis Baylor Stanfordin yliopistosta kehitti King-Wai Yau ja Trevor Lamb -nimisten kollegoiden kanssa koesarjan, jossa noukittiin esille yksi (1) yksittäinen fotoreseptori (tässä tapauksessa ns. sauvasolu). Tälle sauvasolulle annettiin erittäin heikko valoimpulssi. Ehkä niinkin heikko impulssi, että vain yksi fotoni kerrallaan lähestyi fotoreseptoria. Tästä huolimatta, se riitti fotoreseptorille, sillä sauvat ovat erittäin herkkiä. Tosin ne eivät kykene näkemään värejä. Ne näkevät vain valoa. Silloin kun valoa on niinkin vähän liikkeellä kuin Baylorin kokeessa ei silmä voikaan nähdä muuta kuin valoa korkeintaan harmaan eri värisävyissä. Kaikki on harmaata heikossa valossa. Se tuli todistettua.

Osana ihmisen selviytymistarinaa kaikkien vaarojen keskellä on juuri tämä ilmiömäinen kyky nähdä heikossakin valossa jotakin. Jotain liikahti viidakon pimeydessä! Se oli signaali esi-isällemme, että hänen on syytä olla varuillaan, vaara vaanii puskassa.

Baylor työryhminen osoitti, että valon näkeminen on lapsellisen yksinkertaista biokemiaa: 11-cis-retinaali -niminen mutkalle mennyt molekyyli yhdistetään proteiiniin nimeltään opsiini. Tälle annetaan usein nimeksi rodopsiini. Kun tämä retinaali ottaa vastaan fotonin, se oikenee oitis ja muuttuu all-trans-retinaaliksi. Samalla tila käy ahtaaksi opsiinimolekyylin sisällä ja se paukahtaakin rikki singauttaen samalla hermosignaalin aivojen visuaalisen osa-alueen suuntaan. Näkeminen suoranaisesti siis kuluttaa ja rikkoo retinaalia ja opsiinia. Retinaalia saadaan A-vitamiinista (oikeastaan beeta-karoteenista).

Tässä löytyy siis aika luonnollinen selitys sille miksi meidän kannattaa popsia porkkanoita, muita vihanneksia ja nauttia voita. Sillä jos ei voita, silloin häviää kyky nähdä hyvin pimeässä. On olemassa joitakin yöeläimiä, joilla on erityisen ovelasti kehittynyt verkkokalvo. Kalvolla on heijastava pinta, jonka ansiosta silmään tullut olemattoman heikko valo heijastuu uudelleen sauvasoluihin tehostaen näin valon määrää. Yöeläin pystyy näin näkemään paremmin hämärässä. Tämä kalvo heijastaa sopivassa kulmassa nähtynä valoa takaisin niin, että tällaiset silmät näyttävät loistavan esimerkiksi taskulampun valossa. Tästä tulee nimitys ”kissansilmä”, jota joskus käytetään polkupyörän takaheijastimesta.

Kun valo osuu riittävän moneen sauvasoluun, aivoille on aika helppo työ muodostaa siitä selkeä kuva. Vielä toistaiseksi kuva on mustavalkoinen. Väritelkkaria aivot katsovat vasta jos fotonit osuvat toisentyyppisiin valoreseptoreihin nimeltään tappisolut. Sauvoista poiketen, tapit eivät ole kovinkaan herkkiä aistimaan valolähteitä. Tarvitaan siis runsaasti valoa jos aiomme nähdä värejä.

Silmissämme on noin 120 000 000 sauvasolua, mutta vain 6 000 000 tappisolua. Meillä on kolmenlaisia tappeja ottamaan vastaan spektrin eri värisävyjä mahdollisimman tehokkaasti. On tappeja jotka reagoivat punaiseen väriin ja sitten tappeja joilla tapitetaan vihreää ja sinistä valoa.

Myös tapeissa on retinaalia, mutta opsiini-proteiineja on kolmenlaisia. Tarvitaan useista tapeista koostuvaa informaatiota tätä tehtävää varten erikoistuneille hermosoluille, jotka kykenevät erottelemaan tappien tuottaman informaation ja lähettämään tästä tiedon aivoille.

Verkkokalvon solujen kautta valoinformaatio kulkee hermosolujen kautta erityistä näkörataa pitkin aivoihin. Aluksi signaalit kulkevat näköhermoa pitkin optiseen kiasmaan, josta jatkaa ns. näköjuoste kohti ulompaa polvitumaketta. Optisessa kiasmassa näköinformaatio menee ristikkäin siten, että vasemmasta silmästä peräisin oleva informaatio kulkeutuu oikeaan aivonpuoliskoon, ja päinvastoin. Myös oikean silmän vasen näkökenttä (nenälinjasta vasempaan) kulkeutuu oikeaan aivopuoliskoon ja vasemman silmän oikea näkökenttä (nenälinjasta oikeaan) kulkeutuu vasempaan aivopuoliskoon.

Tunnet ehkä jonkun, jolla on värisokeus. Tämä ihminen on muutoin todennäköisesti ihan tolkullisessa kunnossa, mutta hänellä on heikentynyt kyky erotella vihreän ja punaisen värisävyjä. Värisokea näkee toki värejä, mutta jos hän on puna-vihreä-sokea, nämä mainitut värit liukuvat toisiinsa. Tutkimusten mukaan useimmat värisokeat kuitenkin pystyvät erottelemaan punaisen ja sinisen värin toisistaan ja sanomaan esimerkiksi, että tuo punainen väri näyttää lämpimämmältä kuin tuo sininen. Vain täysin värisokeat ihmiset, eli ne ihmiset, joilla tappien toiminta on kokonaan jäänyt (synnynnäisesti) kehittymättä, ovat aidosti värisokeita.

Ihminen on erityisasemassa (yhdessä apinoiden kanssa) sen suhteen, että me voimme nähdä kaikkia eri vihreän, punaisen ja sinisen värisävyjä. Tämä on kehitysbiologian kannalta selitys sille miten ihminen kykenee näkemään pieniä punaisia marjoja keskellä vihreää lehtikasvua.

Alkoholia ja tupakkaa kannattaa varoa, sillä tutkimusten mukaan nämä yhdistetään heikentyneeseen näkökykyyn. Alkoholi on hermomyrkky, joten suuret annokset voivat vahingoittaa silmänpohjaa. Tupakointi on tunnetusti haitallista silmien terveydelle ja on riskitekijä monissa näkökykyä haittaavissa silmäsairauksissa, kuten esimerkiksi kaihissa, silmänpohjan rappeumassa ja kuivasilmäisyydessä.

20 thoughts on “Ihmettelen ihmiselimistön ihmeellisyyksiä – ihme nro 4 – näkökyky

Add yours

  1. Äidilläni oli aina ollut hyvä näkö, vielä 92 vuotiaana hän katsoi tv:tä ilman silmälaseja ja luki lehtiä. Hän kehotti minuakin syömään voita, säilyttääkseni näköni. Ainoa ongelma hänellä oli kaihi, mikä haittasi jonkun aikaa näköä, kunnes se leikattiin ja taas näkökyky palasi normaaliksi.

    Tykkää

  2. Kirjoittanut Christer Sundqvist
    ”Ehkä niinkin heikko impulssi, että vain yksi fotoni kerrallaan lähestyi fotoreseptoria. ”

    Tai mielummin satoja. Yhden tai edes kymmenen fotonin olisi hyvin vaikea löytää just sitä oikeeta kohtaa aistinsolusta JA aiheuttaa vielä vuorovaikutus.

    Fotoni on siitä kiva vempele, että se ei liiku viivasuoraan alkuunkaan joten mitkään hilasuotimet tms eivät kerro valon määrää yhden fotonin tarkuudella.

    Puhun nyt matalaenergisisitä fotoneista eli näkyvästä valosta.

    Tykkää

  3. Lisätietoa :
    Heisenbergin epätarkuusperiaate. Suomennettuna Schrodingerin kissa.

    http://fi.wikipedia.org/wiki/Heisenbergin_ep%C3%A4tarkkuusperiaate

    Vai onko kvantimekaniikan perusperiaateet jo rikottu?

    Yhtä fotonia on vielä mahdotomampi kontroloida kuin yhtä kaasuhiukkasta. Näihin ei päde kaava – 1 kpl , 2 kpl , 3 kpl jne vaan että läjä/kasa näitä tekee keskimäärin näin useimiten todenäköisesti ja ehkä.

    Tykkää

  4. Tämä nyt menee hiustenhalkomiseksi, mutta näin olen fotonijutun ymmärtänyt:

    Fotonin nykyaikasen mallin kehitti Einstein. En ottanut huomioon, että joku lukee näitä juttuja niin perusteellisesti virheitä etsien, kuin nimimerkki Pieleen meni. Jotain sentään on voinut mennä oikeinkin jutussani.

    Tykkää

  5. Sundqvist kirjoitti:
    Fotonin nykyaikasen mallin kehitti Einstein. En ottanut huomioon, että joku lukee näitä juttuja niin perusteellisesti virheitä etsien, kuin nimimerkki Pieleen meni. Jotain sentään on voinut mennä oikeinkin jutussani.

    Ei kyllä kehittänyt. Hän selitti valosähköisen ilmiön fotonien avulla. Nykyaikainen malli on Planckin ja ensimmäinen malli on Newtonilta.

    Ei kyseisen virheen lukemiseen tarvita perusteellista lukea vaan ihan perusfysiikan tuntemusta. Itse asiassa kaikki fysikaalisen valo-oppiin liittyvä oli sinne pain. Pistää miettimään, miten ne muut asiat ovat.

    Tykkää

  6. Jännä juttu noi fotonit ja silmä. Eipä taidettaisi tietää maailmankaikkeudestakaan juuri mitään ilman värejä. Esimerkiksi ionisoitunut vety näyttää avaruudessa punaiselta, happi näyttää vihertävältä jne.

    Planck kertoikin sitten jo enempi kuin silmä http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Planck/Planck_reveals_an_almost_perfect_Universe

    Meillä pohjoisessa asustavilla on isommat aivot kuin päiväntasaajalla asustavilla. Aivojen suurempi koko selittyy sillä, että joudumme elämään pimeämmissä olosuhteissa ja tarvisemme suurempaa aivokapasiteettia näkemiseen. Ainakin tämän artikkelin mukaan: http://www.ox.ac.uk/media/news_stories/2011/112707.html

    Nutrigenomisesta näkökulmasta on mielenkiintoista miten esimerkiksi macular degeneraation, eli silmänpohjarappeuman ja muiden vanhojen ihmisten sairaudet saisi vältettyä ruokavaliolla.

    Geneettisesti meissä on niitä jotka herkemmin sen saa kyseisen rappeuman http://www.snpedia.com/index.php/Age_related_macular_degeneration ja niitä jotka eivät saa.

    Pubmedissä on joitain asiaan littyviä kirjoitelmia, kuten tämä http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17684413 … mutta nuo betakaroteeni, sinkki jne tuntuvat toistuvan tutkimuksesta toiseen.

    Silmät ovat myös sielun peili.

    Esimerkiksi huumeiden käytön näkee silmistä: LSD:tä tai muuta ”happoa” käyttävien pupillit ovat pienet vaikka olisi miten himmeää. Sellaista ihmistä kannattaa varoa. He ovat arvaamattomia.

    Barbituraatteja (ruohoa jne) käyttävien pupillit ovat taas laajat vaikka olisi miten kirkasta tahansa. Sellaiset huumehörhöt ovat yleensä leppoisia eikä pelkoon ole välttämättä syytä.

    Kuvan nainen on saanut laajentavia silmätippoja ja siksi hän näyttää perusnarkkarilta 🙂

    Silmistä näkee myös monia sairauksia.

    Katsokaapa joskus sellaisen ihmisen silmiä, jolle on vaihdettu mykiö kaihileikkauksessa. Näettekö sellaisen erikoisen kiillon heidän silmissään?

    Tykkää

  7. Pieleen meni, kiitos nyt riittää nöyryytys. Kun Googlella hakee sanoilla ”photon Einstein” saa noin 7 320 000 tulosta. Eli, juuri tuo fotonin moderni käsite pomppaa esiin ja sen loi Einstein. Planck löysi fotonin, siinä olet oikeassa. Pukeudun säkkiin ja sirottelen tuhkaa päälleni…

    Tykkää

  8. Kari Hämälainen kirjoitti: ”Tai mielummin satoja. Yhden tai edes kymmenen fotonin olisi hyvin vaikea löytää just sitä oikeeta kohtaa aistinsolusta JA aiheuttaa vielä vuorovaikutus.”

    Muistini sanoo että aistinsolut reagoivat/ antavat signaalin jo yhden fotonin osuessa. Mutta silloin näkisimme pimeässäkin yksittäisiä väläyksiä, aivot tulevat tässä väliin ja ”suodattavat nämä signaalit pois” ja siksi emme ”havaitse” yksittäisen fotonin signaalia vaan tarvitaan useita fotoneita ennen kuin aivot vaivautuu rakentamaan niistä ”näköhavinnon”. Tarkistan vielä tämän kun on muistinvaralta.

    Tykkää

  9. Jos ja kun alla oleva logiikka pitää kutinsa.

    ”Näköaistin neurologiaa

    … Siksi yksittäinen aistinsolu voi aistia jo yhdenkin fotonin aiheuttaman ärsytyksen.

    No nyt tulemme sitten siihen johtopäätökseen, että sauva- ja tappisoluissa syntyy impulsseja (siis toimintajännite) pimeässä, valossa ne vastaavasti sujuvasti tuottavat lepojännitteen, mutta se ei pääse purkautumaan toimintajännitteeksi eli impulssiksi. Tämä järjenvastainen asiaintila tulee kuitenkin ymmärrettäväksi, jos ajattelemme, että kyseiset solut eivät reagoikaan valon, vaan pimeyden muutoksiin. Kun verkkokalvolla siis vaeltaa jokin muuta ympäristöä tummempi alue, tämän kohdalle osuvissa verkkokalvon soluissa alkaa syntyä impulsseja”

    Ja sitten vielä selitys mistä tulee sanonta ”pitää kutinsa”

    http://www.tiede.fi/artikkeli/kysy/mista_tulee_sanonta_pitaa_kutinsa

    Tykkää

  10. Tuomari kirjoitti:
    ”Nutrigenomisesta näkökulmasta on mielenkiintoista miten esimerkiksi macular degeneraation, eli silmänpohjarappeuman ja muiden vanhojen ihmisten sairaudet saisi vältettyä ruokavaliolla.”

    ”Antioxidant Vitamins and Zinc Reduce Risk of Vision Loss from Age-Related Macular Degeneration”
    http://www.nei.nih.gov/news/pressreleases/101201.asp

    ”Antioxidant vitamin and mineral supplements for preventing age-related macular degeneration.

    AUTHORS’ CONCLUSIONS:
    There is accumulating evidence that taking vitamin E or beta-carotene supplements will not prevent or delay the onset of AMD. There is no evidence with respect to other antioxidant supplements, such as vitamin C, lutein and zeaxanthin, or any of the commonly marketed multivitamin combinations. ”
    http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22696317

    Tykkää

  11. Nimimerkki Pieleen meni. Voisitko kertoa kuka keksi atomipommin, tämä kysymys tuli tänään minulle ajankohtaiseksi eräästä SVT:n ohjelmasta. Ei löytynyt edes googlen avulla oikeaa keksijää tai toisin sanoen en jaksanut etsiä .

    Tykkää

  12. Näkemistapahtuma on siis aivoissa. Kuitenkin me näemme kaike aivojemme ulkopuolella, itsemme ulkopuollella. Näkeminen on siis projektio, heijastus, mielikuvituksen tuote.
    Ihminen näkee kolme väriä.
    Lintu näkee lisäksi ultravieoletin eli nelljä väriä. Pitää nähdä myyrän virtsa, jotta saa pyydystettyä myyrän.
    Liskot näkevät myös neljä väriä-
    Menetimme 4-värinäön kun olimme päästäisen kokoisia dinosaurusten aikana.
    Nelijalkaiseet ystävämme ovat värisokeita, kkoira ja lehmä eiväät näe punaissta, vaikka härkätaistelijan viitta onkin punainen. se on katsojia varten niinkuin kissan ruuan punainen väri on ihmistä varten lisätty.

    Tykkää

  13. Ilkka härkönne kirjoitti: ”Näkeminen on siis projektio, heijastus, mielikuvituksen tuote.”

    Silmälaseja tarvitsevat ovat huomanneet miten siirryttäessä voimakastaittoisempaan linssiin ja katsottaessa linssin reunoista suoria kohteita ne vääristyvät selvästi mutta muutaman viikon kuluttua aivot ovat muokanneet näkemistä jotta mahdollisismman paljon vääristymästä on korjattu. Kokonaan ei poistu kun linssien läpi katsellaan eri kohdista joista vääristymä näyttää erilaiselta mutta olettaisin että jos katsottaisiin vain yhdestä kohtaa linssiä aivot korjaisivat näkymän lähes virheettömäksi vääristymän suhteen? Eli aivot eivät hyväksy ”vääristynyttä signaalia” vaan korjaavat sen mahdollisuuksiensa rajoissa ”tietäen paremmin”?

    Tykkää

  14. Ilkka Härköseltä fiksu kirjoitus.

    Se mitä silmiin tulee prosessoidaan aivoissa.

    Aivot tulkitsevat silmistä tulevaa dataa mm. aiempien kokemusten perusteella. Siksi esimerkiksi optiset illuusiot (http://en.wikipedia.org/wiki/Optical_illusion), kuten esimerkiksi: http://www.eyetricks.com/illusions.htm toimivat. Samasta syystä silmäimplantteja ei voida tehdä, koska aivot ovat oppineet tulkitsemaan silmistä tulevat impulssit aivoihin tietyllä tavalla.

    Tästä päästäänkin sitten siihen, että jos kerran silmät voivat valehdella, niin entä muut aistit? Mikäli muutkin aistit voivat valehdella, niin emmekö elä ”totuuden illuusiossa” (http://en.wikipedia.org/wiki/Implicit_memory)?

    Käsittääkseni Noora Karma (ja muut suggestoijat) käyttävät juuri tätä menetelmää kun he saavat ihmiset valitsemaan juuri sen mitä hän haluaa. Mainoksiakin pyöritetään juuri tästä syystä. Googlekin tekee businesta sillä, että tietää mitä milloinkin teemme, jotta voi suggestoida meille sopivaa ostettavaa. Ilman ostettavaa maailma ei pyöri, koska maailma toimii vain kulutusta lisäämällä jne.

    Tässä perspektiivissä myös usko ja politiikka ovat illuusioiden luomista siinä missä rajatussa kontekstissa tehdyt tutkimuksetkin.

    Tykkää

  15. Tuomari kirjoitti: ”Samasta syystä silmäimplantteja ei voida tehdä, koska aivot ovat oppineet tulkitsemaan silmistä tulevat impulssit aivoihin tietyllä tavalla.”

    Ei vai?

    ”An Artificial Eye That Can See?

    Scientists say they’ve cracked the neural ”code” in a mouse’s retina to create a device that restores near-normal sight in blind mice. They’ve also claimed to decipher the same code in a monkey’s retina, boosting hopes for a major bionic breakthrough — an artificial human eye that can see.

    ”We can make blind mouse retinas see, and we’re moving as fast as we can to do the same in humans,” lead researcher Sheila Nirenberg, a professor at Weill Cornell Medical College in New York, said in a statement.”

    http://www.livescience.com/22373-an-artificial-eye-that-can-see.html

    Tykkää

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s

Ylös ↑

%d bloggers like this: