Hoe wordt licht in het oog vertaald naar een beeld?

Hoe kan het dat je in die kleine oogbollen de hele ruimte om je heen kunt waarnemen? Hoe past alles in je ogen, want de kamer is toch veel groter dan je ogen zelf? Met name de ontwikkeling van het oog is een bijzonder fenomeen, aangezien het oog perfect gemaakt lijkt te zijn voor het opvangen en doorgeven van licht vanaf een voorwerp en dat wordt uiteindelijk vertaald naar een beeld. Net als een camera. Mensen hebben zich kennelijk laten inspireren door de natuur om ook een beeld te kunnen vertalen (naar een foto)...

Zintuigen

Als eerste is het de vraag hoe het mogelijk is dat levende wezens zoals dieren en mensen iets kunnen waarnemen? Er zijn een aantal zintuigen bekend, zoals het gehoor, het evenwicht, de reuk, de smaak, het gevoel en het zicht. Deze zintuigen zorgen ervoor dat wij in contact staan met de buitenwereld, we kunnen waarnemen wat er om ons heen gebeurt en we kunnen daardoor keuren wat we binnenkrijgen, zoals ons voedsel.

De ontwikkeling van het oog

De vraag nu is hoe zoiets ingewikkelds als het oog is ontstaan in de ontwikkeling van het leven. Evolutie is de theorie volgens Charles Darwin, waarbij de ene soort geleidelijk kan veranderen in een andere soort. Daarbij is bijvoorbeeld een rudimentair orgaan, een orgaan dat geen functie meer heeft maar nog wel aanwezig is in een lichaam, een aanwijzing voor de overgang van een soort naar een nieuwe soort. Want een walvis bijvoorbeeld heeft in zijn lichaam nog restanten van heupbeenderen, een aanwijzing dat hij ooit gelopen zou hebben, ooit een landdier was? Is een walvis geëvolueerd tot een waterdier? Daar gaan we vanuit. Volgens de evolutietheorie zijn eenvoudige levensvormen in de loop der miljoenen jaren veranderd in telkens meer ingewikkelde levensvormen. Zo ook het oog.

Hoe wordt het licht vertaald dat je iets kunt zien?

Ten eerste is het belangrijk om te weten hoe we iets kunnen zien. We kunnen namelijk alleen de weerkaatsingen van het licht op voorwerpen zien. Immers, in de volledige duisternis zie je niets. Een voorwerp weerkaatst licht en dat licht kaatst alle kanten op. Bedenk maar dat als een paar mensen rondom een vaas met bloemen staan, dan ziet iedereen net weer andere lichtstralen, die zijn afgebogen vanuit diezelfde bloemenvaas. We zien dus allen een iets andere afbuiging van lichtstralen.

Oogvlekken

Er zijn verschillende eenvoudige dieren, die licht kunnen waarnemen, doordat zij lichtgevoelige celonderdelen hebben. Een heel bijzonder dier is het ééncellige oogdiertje, deze gedraagt zich in het donker als een dier en daardoor moet het zelf op zoek gaan naar voedsel. Maar zodra het licht waarneemt met zijn lichtgevoelige vlek, dan kan hij zich richting het licht bewegen. Hij vormt dan bladgroenkorrels, net als planten, waardoor het in staat is om aan fotosynthese te doen. Daardoor kan het oogdiertje zelf voedsel en zuurstof maken en dat is heel bijzonder. Het oogdiertje zit op de grens tussen dier en plant.

Hoe wordt licht 'vertaald' naar een waarneming bij het oogdiertje?

De lichtstralen vallen op de lichtgevoelige vlek, waarin een chemische omzetting plaatsvindt en die verandering neemt het oogdiertje waar.

Het oog

Bij de meer ongewikkelde dieren, zoals zoogdieren, waaronder ook de mens, is het oog uitgebreider: de lichtgevoelige cellen in het netvlies zijn in een soort komvorm naar binnen gevouwen en in de kom zit gelei, het glasachtig lichaam. Voorin het menselijke oog zit een lens, met daarin een lichtdoorlatende heldere vloeistof. Voor de lens zit een gat, dat is de pupil en daarvoor weer het lichtdoorlatende hoornvlies. Alle onderdelen zijn dus lichtdoorlatend. Als licht door het bolle hoornvlies valt en door de bolle lens dan wordt het licht afgebogen naar elkaar toe, richting een brandpunt. Licht wordt ook afgebogen als het door een ander materiaal gaat, bijvoorbeeld een rietje in een glas frisdrank lijkt een knik te maken. Dat komt doordat lichtstralen anders worden afgebogen door lucht en door vloeistof. De lichtstralen komen vanuit de ruimte die je waarneemt binnen in de oogbol en worden naar elkaar toe afgebogen, zodat wij een scherp beeld kunnen vormen.

Hoe wordt licht 'vertaald' naar een waarneming bij de mens?

De lichtstralen vallen op het netvlies, waarin de lichtgevoelige zintuigcellen zitten, de staafjes en de kegeltjes. Er vinden onder invloed van licht chemische veranderingen plaats in deze zintuigcellen, omdat de hierin aanwezige kleurstoffen worden afgebroken (en daarna weer opgebouwd). Aan de staafjes en kegeltjes zitten zenuwcellen verbonden, die door de chemische veranderingen signalen of impulsen doorsturen via de oogzenuw naar de hersenen. Zodra de zenuwimpulsen zijn aangekomen in de hersenen en verwerkt in het zogeheten gezichtscentrum, dan kunnen we iets zien.

Hoe zien we een beeld?

Om te zien hebben we lichtgevoelige celonderdelen nodig. Het oogdiertje heeft een lichtgevoelige vlek, dat zodra er licht opvalt een chemisch signaal afgeeft aan het dier dat slechts uit één cel bestaat, dus geen zenuwstelsel kan hebben. Het dier reageert direct op de chemische omzetting en 'ziet' zo waar de lichtbron is, immers hoe meer licht, hoe meer chemische omzettingen. De meer ingewikkelde dieren hebben in plaats van lichtgevoelige vlekken een ingewikkeld gebouwd lichtopvang- en doorgeefstructuur, het oog dus. Licht wordt in het netvlies omgezet in chemische omzettingen en vertaald naar zenuwimpulsen en die worden in de hersenen vertaald naar een beeld dat we kunnen begrijpen en daardoor kunnen we iets 'zien'.

Samenvattend

Nu weer terug naar de vraag in de inleiding, hoe het kan dat je in die kleine oogbollen de hele ruimte om je heen kunt waarnemen? Lichtstralen worden door de bolvormige ooglens en het hoornvlies afgebogen naar een zg. brandpunt, waardoor we in staat zijn om in die kleine oogbollen allerlei grote voorwerpen en ruimtes scherp waar te nemen. Ga maar na: de kamer of ruimte waar je nu in zit past blijkbaar in zijn geheel in je ogen. Bijkomend verschijnsel van de lichtbreking door het hoornvlies en de ooglens is namelijk dat het beeld in het oog wordt verkleind en omgedraaid (boven en onder en links en rechts), maar je hersenen keren het beeld weer om en vergroten het beeld. Dus al met al is hetgeen wat je ziet een voortdurende berekening van je hersenen.