Focus vragen
H7
F1: How might sophisticated eyes like ours have evolved from primitive beginnings?
In sommige vroege voorouders van gewervelde dieren, werden fotoreceptoren
geconcentreerd en vormden licht detecterende organen of oogvlekken, net onder de huid.
Deze organen hebben mogelijk in eerste instantie ingeschakelde circadiane ritmes - de
cyclische biologische veranderingen die de dag vergezellen - nacht licht-donker cyclus. Meer
dan opeenvolgende generaties, hebben mogelijk de extra functie van reageren op schaduwen
verkregen, wat zou kunnen helpen roofdieren te kunnen detecteren.
De huid die de oogvlekken bedekte werd transparant door de natuurlijke selectie, waardoor
zowel meer licht als duidelijkere schaduwen mogelijk zijn. De vlekken zijn geleidelijk naar
binnen verplaatst, in met vloeistof gevulde kuilen onder de transparante huid, om verblinding
verminderen en het dier in staat stellen de richting te detecteren van waaruit: veranderingen in
verlichting plaatsvinden.
De daaropvolgende evolutie leidde tot de verdikking van een van de membranen die elke
oogvlek bedekken om een ruwe huid te vormen om de lens, die misschien alleen heeft
gediend om het licht te vergroten van de fotoreceptoren.
Met verdere evolutionaire verfijning werd de lens in staat gebracht om een beeld te
projecteren op de bekleding van fotoreceptoren. Door dergelijke geleidelijke stappen, in
combinatie met passende veranderingen in het zenuwstelsel systeem, het vermogen van
primitieve organismen om verschuivingen in licht en donker te detecteren, evolueerde naar
het vermogen om de vormen van dingen te zien en uiteindelijk in het wonderbaarlijk
complexe en precieze visuele vermogen van nu.
F2: How do the cornea, iris, and lens help to form images on the retina?
De voorkant van de oogbol wordt bedekt door het hoornvlies, een transparant weefsel dat
helpt om het licht dat er doorheen gaat te focussen.
Direct achter het hoornvlies bevindt zich de gepigmenteerde, donutvormige iris, die de
kleur van het oog geeft. De iris is ondoorzichtig, dus het enige licht dat het binnenste van het
oog binnenkomt, is het licht dat door een gat gaat dat de pupil wordt genoemd, het zwart
lijkende centrum in de iris. Spiervezels in de iris maken het mogelijk om de diameter van de
pupil te vergroten of verkleinen om meer of minder licht binnen te laten.
Achter de iris bevindt zich de lens, die bijdraagt aan het focusproces dat door het hoornvlies
is gekomen. In tegenstelling
tot het hoornvlies is de lens
verstelbaar; het wordt
bolvormiger wanneer wordt
scherpgesteld op objecten
dicht bij het oog en vlakker
wanneer wordt scherpgesteld
op objecten die verder weg
zijn.
1
,F3: How are cones and rods distributed on the retina, and how do they respond to light?
● Kegels zijn het meest geconcentreerd in de fovea, dat gespecialiseerd is voor hoge
gezichtsscherpte (het vermogen om kleine details te onderscheiden). Kegeltjes zijn
scherp gefocust in kleurenzicht, maakt zicht mogelijk bij fel licht.
● Staafjes daarentegen komen overal in het netvlies voor (periferie), behalve in de
fovea. Staafjes maken zicht mogelijk bij weinig licht.
F4: How do cone vision and rod vision differ?
● Kegelzicht, ook wel fotopisch zicht of helder lichtzicht genoemd, is gespecialiseerd
voor hoge scherpte (het vermogen om fijne details te zien) en voor kleurwaarneming.
● Rod vision, ook wel scotopisch zicht of zicht bij weinig licht genoemd, is
gespecialiseerd in gevoeligheid (het vermogen om te zien bij zeer weinig licht). Rod
vision mist scherpte en het vermogen om kleuren te onderscheiden
F5: What is the chemical basis for dark adaptation and light adaptation? Why do we
see mostly with cones in bright light and with rods in dim light?
Rhodopsine, de fotochemische staaf, is veel gevoeliger voor licht dan de kegel fotochemische
stof. Fel licht zorgt ervoor dat rodopsine uiteenvalt in twee inactieve stoffen, waardoor de
staafjes niet meer functioneren. Wanneer je voor het eerst van fel licht in een donkere kamer
stapt, zie je misschien niets omdat je staven nog steeds inactief zijn.
Na enkele ogenblikken in het donker begint rodopsine echter te regenereren, je staafjes
worden weer gevoelig en je ziet geleidelijk meer en meer (donkeradaptatie). De snellere
afname in gevoeligheid die optreedt nadat u een felle lamp aandoet of in zonlicht stapt, wordt
lichtadaptatie genoemd. De iris draagt bij aan deze adaptieve processen door de pupil te
verwijden bij weinig licht en te vernauwen bij fel licht.
F6: How does the trichromatic theory explain the three-primaries law? How was the
theory validated by the discovery of three cone types?
Volgens de trichromatische theorie komt kleurenvisie voort uit de gecombineerde activiteit
van drie verschillende soorten receptoren, die elk het meest gevoelig zijn voor een ander
golflengtebereik.
Er bestaan inderdaad drie soorten kegeltjes in het menselijk netvlies, elk met een andere foto
chemische stof die het het meest gevoelig maakt voor het licht binnen een bepaalde
golflengte band. Elke gegeven golflengte produceert een unieke verhouding van activiteit in
de drie kegel types, en die verhouding levert de initiële code die ons in staat stelt om
verschillende golflengten als verschillende kleuren te zien.
F7: Why does vision in some people obey a two-primaries law rather than the three-
primaries law, and why are these people not good at picking cherries? How does the
color vision of most non primate mammals, and that of most birds, differ from that of
most humans?
De meest voorkomende vormen van dichromie zijn de afwezigheid van de normale
fotochemische stof voor ofwel de "rode" of de "groene" kegeltjes als gevolg van een defect in
het gen dat die fotochemische stof produceert. Omdat het defecte gen recessief is en de genen
2
, voor zowel de "rode" als de "groene" fotochemicaliën zich op het X-chromosoom bevinden,
komt deze eigenschap veel vaker voor bij mannen dan bij vrouwen. Mannen hebben maar één
X-chromosoom, geërfd van de moeder, dus een enkel defect gen op dat chromosoom kan
kleurenblindheid veroorzaken
Veel mensen met rood-groene kleurenblindheid weten het niet en vragen zich misschien af
waarom bepaalde perceptuele taken die moeilijk voor hen zijn, gemakkelijk zijn voor
anderen. De rood-groene kleurenblindheid van een man werd pas ontdekt toen hij zijn familie
vertelde hoeveel hij de perceptuele vaardigheid van kersenplukkers bewonderde: "Tenslotte,"
zei hij, "het enige dat hen vertelt dat het een kers is, is het is rond en de bladeren niet. Ik snap
gewoon niet hoe ze ze in die bomen vinden!'
De meeste niet-primaire zoogdieren, waaronder honden en katten, hebben slechts twee
soorten kegeltjes - overeenkomend met onze "blauwe" en "groene" kegeltjes - en hebben
dezelfde moeilijkheid om kleuren te onderscheiden aan het lange-golflengte-uiteinde van het
spectrum als mensen die rood-groen kleurenblind. De meeste vogels hebben daarentegen vier
soorten kegels. Vogels zijn sterk afhankelijk van hun gezichtsvermogen om hun vlucht te
leiden en voedsel te vinden, en ze hebben een beter kleurenzicht ontwikkeld dan dat van ons.
Naast "rode", "groene" en "blauwe" kegels hebben ze een vierde set kegels die maximaal
gevoelig zijn voor golflengten in het ultraviolette bereik
F8: How does the opponent-process theory explain (a) the law of complementarity in
color mixing and (b) the complementarity of afterimages?
Deze theorie verklaart de feiten van complementaire kleuren. Een mengsel van golflengten
van de blauwe en gele delen van het spectrum, of van de groene en rode delen, lijkt wit
(kleurloos maar helder) omdat de twee reeksen golflengten elkaar opheffen in hun effecten op
kleur detectoren, maar samenwerken om helderheid detectoren te exciteren.
De tegenstander-proces theorie verklaart ook een ander psychologisch fenomeen, de
complementariteit van nabeelden. Beschouw het voorbeeld van groen dat rood wordt in het
nabeeld. Terwijl u naar de afbeelding staart, raken de neuronen in het netvlies die het sterkst
reageren op het groen lijkende (middellange golflengte) licht vermoeid. Daarom, wanneer je
je ogen verplaatst naar het witte papier (dat alle golflengten weerkaatst), reageren die
neuronen niet zo sterk als ze normaal zouden doen, maar andere neuronen, inclusief die
welke reageren op rood lijkend (lange golflengte) licht, reageert wel sterk.
F9: How has the opponent-process theory been validated in studies of the activity of
neurons that receive input from cones?
De theorie werd bevestigd door de ontdekking van visuele neuronen die zich gedragen zoals
de theorie voorspelde.
Het netvlies bevat inderdaad drie soorten kegeltjes, in overeenstemming met de
trichromatische theorie van Young en Helmholtz. Maar de kegeltjes voeden zich met
ganglioncellen (de neuronen van de oogzenuw) in een patroon dat de trichromatische code
vertaalt in een tegenstander-procescode, in overeenstemming met de theorie van Hering.
3
