Oog (anatomie) | orgaan voor het waarnemen van licht zodat organismen kunnen zien

Het menselijk oog bestaat uit verschillende onderdelen. Deze onderdelen zijn al dan niet hetzelfde bij andere dieren. Het zijn:

• Hoornvlies: De buitenste, transparante laag die de iris en pupil beschermt.
• Pupil: De zwarte cirkel in het midden van het oog, waardoor het licht passeert.
• Iris: De kleurrijke cirkel van het oog rond de pupil. Hij kan bruin, blauw, groen, enz. zijn. Zijn belangrijkste functie is het regelen van de hoeveelheid licht die het oog binnenkomt.
• Sclera: Het grote, witte veld rond de iris dat de oogbol in vorm houdt.
• Lens: Achter het hoornvlies bevindt zich een transparante bioconvexe lens met een zeer korte brandpuntsafstand, die in het midden van de oogbol wordt gehouden met behulp van de ciliaire spieren.
• Netvlies: Heeft de cellen die licht omzetten in zenuwimpulsen.
• Oogzenuw: De zenuw die het oog met de hersenen verbindt. Optische informatie wordt naar het achterste gedeelte van de hersenen gebracht voor verwerking: zie hersenschors.

Vandaag de dag zijn er tien verschillende soorten ogen bekend. De meeste manieren om een beeld vast te leggen zijn minstens één keer geëvolueerd.

Eén manier om ogen te categoriseren is te kijken naar het aantal "kamers". Eenvoudige ogen bestaan uit slechts één holle kamer, eventueel met een lens. Samengestelde ogen hebben veel van dergelijke kamers met hun lenzen op een convex oppervlak.

Ogen kunnen ook worden ingedeeld naar de manier waarop de fotoreceptor is gemaakt. Fotoreceptoren zijn ofwel gekilled, ofwel rhabdomic, en sommige anneliden bezitten beide.

Eenvoudige ogen

Pit ogen

Pitogen zitten in een holte in de huid. Dit verkleint de hoek waaronder het licht kan binnendringen. Zo kan het organisme zeggen waar het licht vandaan komt.

Dergelijke ogen komen in ongeveer 85% van de phyla voor. Ze zijn waarschijnlijk ontstaan vóór de ontwikkeling van complexere ogen. Pitogen zijn klein. Ze bestaan uit ongeveer honderd cellen, die ongeveer 100 µm beslaan. De richtinggevoeligheid kan worden verbeterd door de grootte van de opening te verkleinen en door een reflecterende laag achter de receptorcellen aan te brengen.

Pinhole-oog

Het gaatjesoog is een geavanceerde vorm van het putjesoog. Het heeft verschillende onderdelen, met name een kleine opening en een diepe pit. Soms kan de opening worden veranderd. Het komt alleen voor bij de Nautilus. Zonder lens om het beeld scherp te stellen, geeft het een wazig beeld. Bijgevolg kunnen nautilussen geen onderscheid maken tussen objecten met een afstand van minder dan 11°. Een kleiner diafragma geeft een scherper beeld, maar laat minder licht door.

Sferisch gelensd oog

De resolutie van pitogen kan sterk worden verbeterd door een materiaal toe te voegen om een lens te maken. Dit verkleint de straal van de onscherpte, en verhoogt de resolutie die kan worden bereikt. De meest elementaire vorm is nog te zien bij sommige gastropoden en anneliden. Deze ogen hebben een lens met één brekingsindex. Het is mogelijk een beter beeld te krijgen met materialen met een hoge brekingsindex die naar de randen toe afneemt. Hierdoor wordt de brandpuntsafstand kleiner en kan zich een scherp beeld vormen op het netvlies.

Dit oog creëert een beeld dat zo scherp is dat beweging van het oog een aanzienlijke onscherpte kan veroorzaken. Om het effect van de oogbeweging tijdens de beweging van het dier te minimaliseren, hebben de meeste van deze ogen stabiliserende oogspieren.

De ocellen van insecten hebben een eenvoudige lens, maar hun brandpunt ligt altijd achter het netvlies. Ze kunnen nooit een scherp beeld vormen. Dit beperkt de functie van het oog. Ocelli (pitvormige ogen van geleedpotigen) vervagen het beeld over het hele netvlies. Ze reageren zeer goed op snelle veranderingen in lichtintensiteit over het hele gezichtsveld - deze snelle reactie wordt nog versneld door de grote zenuwbanen die de informatie naar de hersenen sturen. Door het beeld scherp te stellen, wordt het beeld van de zon ook op enkele receptoren gericht. Deze kunnen mogelijk worden beschadigd door het intense licht; door de receptoren af te schermen wordt een deel van het licht tegengehouden en hun gevoeligheid verminderd.

Deze snelle reactie heeft geleid tot suggesties dat de ocellen van insecten vooral tijdens de vlucht worden gebruikt, omdat ze kunnen worden gebruikt om plotselinge veranderingen in de richting omhoog te detecteren (omdat licht, vooral UV-licht dat door vegetatie wordt geabsorbeerd, meestal van boven komt).

Refractief hoornvlies

De ogen van de meeste gewervelde landdieren (evenals die van sommige spinnen en insectenlarven) bevatten een vloeistof die een hogere brekingsindex heeft dan de lucht. Het hoornvlies is scherp gebogen en buigt het licht naar het brandpunt. De lens hoeft niet alle breking te doen. Hierdoor kan de lens de focus gemakkelijker aanpassen, voor een veel hogere resolutie.

Reflecterende ogen

In plaats van een lens is het ook mogelijk om cellen in het oog te hebben die als spiegels werken. Het beeld kan dan worden gereflecteerd om op een centraal punt scherp te stellen. Dit ontwerp betekent ook dat iemand die in zo'n oog kijkt, hetzelfde beeld ziet als het organisme dat het heeft.

Veel kleine organismen zoals rotiferen, copeopoden en platyhelminthes gebruiken een dergelijk ontwerp, maar hun ogen zijn te klein om bruikbare beelden te produceren. Sommige grotere organismen, zoals sint-jakobsschelpen, gebruiken ook reflectorogen. De sint-jakobsschelp Pecten heeft tot 100 millimeter grote reflectorogen langs de rand van zijn schelp. Hij detecteert bewegende voorwerpen wanneer deze de opeenvolgende lenzen passeren.

Samengestelde ogen

Samengestelde ogen verschillen van eenvoudige ogen. In plaats van één orgaan dat licht kan waarnemen, hebben ze vele van dergelijke organen. Sommige samengestelde ogen hebben er duizenden. Het resulterende beeld wordt in de hersenen samengesteld op basis van de signalen van de vele oogcellen. Elk van die eenheden wordt ommatidium genoemd, meerdere worden ommatidia genoemd. De ommatidia bevinden zich op een convex oppervlak, dat elk in een iets andere richting wijst. In tegenstelling tot eenvoudige ogen hebben samengestelde ogen een zeer grote gezichtshoek. Ze kunnen snelle bewegingen waarnemen, en soms ook de polarisatie van het licht.

Samengestelde ogen komen veel voor bij geleedpotigen, anneliden en sommige tweekleppige weekdieren.

De evolutie van de ogen begon met de eenvoudigste lichtgevoelige vlekken in eencellige organismen. Deze oogvlekken doen niets anders dan detecteren of de omgeving licht of donker is. De meeste dieren hebben een biochemische 'klok' in zich. Deze eenvoudige oogvlekken worden gebruikt om deze dagelijkse klok, die het circadiane ritme wordt genoemd, bij te stellen. Sommige slakken, bijvoorbeeld, zien helemaal geen beeld (foto), maar ze voelen licht, waardoor ze uit fel zonlicht kunnen blijven.

Complexere ogen hebben deze functie niet verloren. Een speciaal type cellen in het oog neemt licht waar voor een ander doel dan zien. Deze cellen worden ganglioncellen genoemd. Ze bevinden zich in het netvlies. Zij sturen hun informatie over licht langs een andere weg (de retinohypothalamische tractus) naar de hersenen. Deze informatie past het circadiane ritme van het dier aan (synchroniseert) aan de natuurlijke licht-donkercyclus van 24 uur. Het systeem werkt ook voor sommige blinden die helemaal geen licht kunnen zien.

Ogen die iets beter zijn, hebben de vorm van een kopje, waardoor het dier weet waar het licht vandaan komt.

Complexere ogen geven het volledige gezichtsvermogen weer, inclusief kleur, beweging en textuur. Deze ogen hebben een ronde vorm waardoor lichtstralen zich concentreren op het achterste deel van het oog, het netvlies.

Andere

Goede vliegers zoals vliegen of honingbijen, of prooi-vangende insecten zoals bidsprinkhanen of libellen, hebben gespecialiseerde zones van ommatidia die georganiseerd zijn in een fovea-gebied dat scherp zicht geeft. In deze zone zijn de ogen afgeplat en zijn de facetten groter. Door de afplatting kunnen meer ommatidia het licht van een punt opvangen. Dit geeft een hogere resolutie.

Het lichaam van Ophiocoma wendtii, een soort broze ster, is bedekt met ommatidia, waardoor zijn hele huid een samengesteld oog wordt. Hetzelfde geldt voor veel chitons.