Näköjärjestelmän anatomia

Silmä on tärkein näköön liittyvä aistielinkeino (kuva 1). Valoaallot kulkeutuvat sarveiskalvon läpi ja tulevat silmään pupillin kautta. Sarveiskalvo on silmän päällä oleva läpinäkyvä peite. Se toimii esteenä silmän sisäosan ja ulkomaailman välillä, ja se osallistuu silmään tulevien valoaaltojen tarkentamiseen. Pupilli on silmän pieni aukko, jonka läpi valo kulkee, ja pupillin koko voi muuttua valon määrän ja emotionaalisen kiihtymyksen mukaan. Kun valon määrä on alhainen, pupilli laajenee tai laajenee, jotta silmään pääsee enemmän valoa. Kun valon määrä on suuri, pupilli supistuu eli pienenee vähentääkseen silmään pääsevän valon määrää. Pupillin kokoa säätelevät lihakset, jotka ovat yhteydessä iirikseen, joka on silmän värillinen osa.

Kuvio 1. Pupillin koko. Silmän anatomia on havainnollistettu tässä kaaviossa.

Pupillin läpi kuljettuaan valo ylittää linssin, kaarevan, läpinäkyvän rakenteen, jonka tehtävänä on lisätä tarkennusta. Linssi on kiinnitetty lihaksiin, jotka voivat muuttaa sen muotoa auttaakseen tarkentamaan valoa, joka heijastuu läheltä tai kaukaa tulevista kohteista. Normaalinäköisellä henkilöllä linssi tarkentaa kuvat täydellisesti silmän takaosassa olevaan pieneen syvennykseen eli foveaan, joka on osa verkkokalvoa eli silmän valoherkkää limakalvoa. Fovea sisältää tiheään pakkautuneita erikoistuneita valoreseptorisoluja (kuva 2). Nämä valoreseptorisolut, joita kutsutaan kävyiksi, ovat valoa havaitsevia soluja. Kävyt ovat erikoistuneita valoreseptorityyppejä, jotka toimivat parhaiten kirkkaissa valo-olosuhteissa. Käpyläsolut ovat erittäin herkkiä akuuteille yksityiskohdille, ja niiden avaruudellinen erottelukyky on valtava. Ne osallistuvat myös suoraan kykyymme havaita värejä.

Vaikka käpyjä on keskittynyt foveaan, jossa kuvat yleensä tarkentuvat, sauvat, toinen valoreseptorityyppi, sijaitsevat kaikkialla muualla verkkokalvolla. Sauvat ovat erikoistuneita fotoreseptoreita, jotka toimivat hyvin hämäräolosuhteissa, ja vaikka niiltä puuttuu käpyjen spatiaalinen erottelukyky ja väritoiminnot, ne osallistuvat näkemiseen hämärässä ympäristössä sekä liikkeen havaitsemiseen näkökentän reuna-alueilla.

Kuva 2. Verkkokalvo. Kuvassa on esitetty kahdenlaisia fotoreseptoreita. Käpyjen väri on vihreä ja sauvojen sininen.

Me kaikki olemme kokeneet sauvojen ja käpyjen erilaisen herkkyyden siirtyessämme kirkkaasti valaistusta ympäristöstä hämärään ympäristöön. Kuvittele, että menet katsomaan blockbuster-elokuvaa kirkkaana kesäpäivänä. Kun kävelet kirkkaasti valaistusta aulasta pimeään teatteriin, huomaat, että sinun on heti vaikea nähdä juuri mitään. Muutaman minuutin kuluttua alat sopeutua pimeyteen ja näet teatterin sisätilat. Kirkkaassa ympäristössä näkökykyäsi hallitsi pääasiassa kartioiden toiminta. Kun siirryt pimeään ympäristöön, sauvatoiminta hallitsee, mutta siirtyminen vaiheiden välillä tapahtuu viiveellä. Jos sauvasi eivät muunna valoa hermoimpulsseiksi niin helposti ja tehokkaasti kuin niiden pitäisi, sinulla on vaikeuksia nähdä hämärässä, mikä tunnetaan nimellä yösokeus.

Sauvat ja käpyjä ovat yhteydessä (useiden interneuronien kautta) verkkokalvon gangliosoluihin. Verkkokalvon gangliosolujen aksonit yhtyvät ja poistuvat silmän takaosan kautta näköhermoksi. Näköhermo kuljettaa näkötiedot verkkokalvolta aivoihin. Näkökentässä on kohta, jota kutsutaan sokeaksi pisteeksi: Vaikka pienen kohteen valo kohdistuisi sokeaan pisteeseen, emme näe sitä. Emme ole tietoisesti tietoisia sokeasta pisteestämme kahdesta syystä: Ensinnäkin kumpikin silmä näkee näkökentän hieman eri tavalla, joten sokeat kohdat eivät ole päällekkäisiä. Toiseksi näköjärjestelmämme täyttää sokean pisteen niin, että vaikka emme pysty reagoimaan näkökentän kyseisessä osassa esiintyvään visuaaliseen informaatioon, emme myöskään ole tietoisia siitä, että informaatio puuttuu.

Kummastakin silmästä lähtevä näköhermo yhtyy juuri aivojen alapuolella kohdassa, jota kutsutaan näköhermonhaaraksi. Kuten kuvasta 3 käy ilmi, optinen chiasma on X:n muotoinen rakenne, joka sijaitsee aivan aivokuoren alapuolella aivojen etuosassa. Optisen chiasmin kohdalla tieto oikeasta näkökentästä (joka tulee molemmista silmistä) lähetetään aivojen vasemmalle puolelle, ja tieto vasemmasta näkökentästä lähetetään aivojen oikealle puolelle.

Kuva 3. Tässä kuvassa näkyy näköhermo aivojen etuosassa ja reitit takaraivolohkoon aivojen takaosassa, jossa visuaaliset aistimukset prosessoidaan mielekkäiksi havaintoiksi.

Aivojen sisälle päästyään visuaalinen informaatio lähetetään useiden rakenteiden kautta takaraivolohkoon aivojen takaosaan prosessoitavaksi. Visuaalista informaatiota saatetaan käsitellä rinnakkaisissa reiteissä, joita voidaan yleisesti kuvata ”mitä-reitiksi” (ventraalinen reitti) ja ”missä/miten”-reitiksi (dorsaalinen reitti). ”Mikä-rata” liittyy kohteen tunnistamiseen ja tunnistamiseen, kun taas ”missä/miten-rata” liittyy sijaintiin avaruudessa ja siihen, miten tietyn visuaalisen ärsykkeen kanssa voi olla vuorovaikutuksessa (Milner & Goodale, 2008; Ungerleider & Haxby, 1994). Esimerkiksi kun näet pallon vierivän kadulla, ”mikä polku” tunnistaa, mikä esine on, ja ”missä/miten polku” tunnistaa sen sijainnin tai liikkeen tilassa.