Masarykova univerzita v Brně. Barvocit, poruchy, profesní požadavky. Lékařská fakulta. Bakalářská práce. Studijní obor: Optometrie

Masarykova univerzita v Brně Lékařská fakulta

Barvocit, poruchy, profesní požadavky Bakalářská práce

Vedoucí práce: MUDr. Petr Kus

Autor: Petra Šanovcová Studijní obor: Optometrie Brno, květen 2009

Prohlašuji, že jsem svou bakalářskou práci zpracovala samostatně a v seznamu uvedeném na konci této práce jsem uvedla všechny použité literární a odborné zdroje.

V Brně dne 1. 5. 2009

Šanovcová Petra

Děkuji panu MUDr. Petru Kusovi za vedení a připomínky v průběhu psaní mé bakalářské práce.

Obsah

1

Úvod .......................................................................................................................... 6

2

Historické poznatky .................................................................................................. 7

3

Anatomie zrakového ústrojí ...................................................................................... 9 3.1 Oční koule (bulbus oculi) .................................................................................. 9 3.1.1 Tunica fibrosa (zevní vrstva) .................................................................. 10

3.1.2 Tunica vasculosa (střední vrstva) ............................................................ 10 3.1.3 Tunica nervosa (vnitřní vrstva) ............................................................... 11 3.2 Zraková dráha ................................................................................................. 15 3.3 Mozková zraková centra ................................................................................. 16 4 Barva a barevný vjem.............................................................................................. 17

5

6

7

8 9

4.1 Světlo .............................................................................................................. 17 4.2 Barva ............................................................................................................... 18 4.3 Míšení barev .................................................................................................... 19 4.4 Barevný chromatický diagram ........................................................................ 19 4.5 Barevný vjem .................................................................................................. 20 4.6 Adaptace.......................................................................................................... 21 Mechanismus barevného vidění .............................................................................. 22 5.1 Fotochemická reakce čípků ............................................................................. 22 5.2 Receptorový potenciál sítnice ......................................................................... 23 5.3 Aktivita horizontálních buněk ......................................................................... 24 5.4 Aktivita gangliových buněk ............................................................................ 25 5.5 Spektrální senzitivita vyšších zrakových center ............................................. 26 Barevné vidění ........................................................................................................ 27 6.1 Spektrální citlivost lidského oka ..................................................................... 27 6.2 Metamerie barev.............................................................................................. 28 6.3 Teorie barevného vidění.................................................................................. 29 Poruchy barevného vidění ....................................................................................... 31 7.1 Poruchy vrozené .............................................................................................. 31 7.1.1 Anomální trichromazie............................................................................ 32 7.1.2 Dichromazie ............................................................................................ 33 7.1.3 Monochromazie ...................................................................................... 34 7.2 Poruchy získané .............................................................................................. 34 Řešení poruch barvocitu.......................................................................................... 36 Vyšetření barvocitu ................................................................................................. 38

9.1

Pseudoisochromatické tabulky ........................................................................ 38

9.2

Holmgrenovy bavlnky ( přádélka) .................................................................. 39

9.3 9.4

Daaova tabulka ................................................................................................ 39 Farnsworth-Munsell 100-Hue test .................................................................. 39

9.5

Lanthony Desaturated D-15 test...................................................................... 40

9.6

Nagelův anomaloskop ..................................................................................... 40

9.7

Signální světla ................................................................................................. 41

10

Profesní požadavky na barvocit .......................................................................... 41

11

Závěr ................................................................................................................... 44

Seznam literatury ………………………………………………………………………45

1 Úvod Zrak je pro člověka jedním z nejdůležitějších smyslů. Zprostředkovává nám asi 80% informací o světě kolem nás. Je nepostradatelný pro správný vývoj psychiky a motoriky jedince. Člověk, jehož zrak není plně funkční, bývá často omezen, popřípadě vyřazen z běžného každodenního života, a tím částečně ze společnosti. Důležitost barvocitu si mnoho z nás ani neuvědomuje a pocítí nedostatky až při jeho omezení či ztrátě. Barvy nás provázejí celý náš život a významně ho ovlivňují. Pomocí barev dostáváme o světě a prostředí, ve kterém se pohybujeme, přesnější informace. Nezanedbatelnou úlohu hrají také ve vztahu k naší psychice, pocitům a tedy samotnému prožívání. Některé barvy mají moc vyvolávat v nás pocit tepla, některé naopak pocit chladu. Vznik samotného barevného vjemu je velmi složitou záležitostí, kterou se budu v této práci snažit objasnit. Kromě anatomického vybavení potřebného ke vzniku tohoto vjemu, zde bude popsán mechanismus vzniku barevného vjemu jako reakce na světlo určité vlnové délky. Dále se budu zabývat poruchami barvocitu, které mohou být způsobeny různými příčinami a následně mohou pro postiženého člověka být důvodem omezení v běžném životě. Důležitost barevného vidění se projevuje na každém kroku, ale v některých oblastech lidského života pocítíme jeho význam obzvlášť. Nepostradatelnost dokonalého barevného vidění je často kritériem pro přijetí na některé speciální školy a následný výkon určitého povolání. Proto zde budou popsány vyšetřovací metody, které slouží k odhalení případných odchylek barevného vidění. V této práci jsem se zaměřila na barvocit, jeho poruchy a následná omezení, které z nich vyplívají.

-6-

2 Historické poznatky Barvami a jejich vnímání se v historii vědy věnovala řada badatelů. Postupně se odhalovaly nové poznatky, které napomohly k vysvětlení mechanismu barevného vidění. První teorie týkající se barev byly zaznamenány již ve starověku, z této doby můžeme jmenovat například všestranného filozofa a vědce Aristotela (384-322 př. n. l.), který se domníval, že musí existovat spojitost mezi barvami a světlem. Podle jeho názoru lze vytvořit jakoukoliv barvu na základě protikladů světla a tmy. Dalším myslitelem, který se zabýval barvami byl v dobách renesance Leonardo da Vinci (1452-1519), který barvu začal považovat za optický jev. Přelomové zjištění v oblasti fyziky barev bylo poté učiněno jedním z největších fyziků všech dob Issacem Newtonem (1643-1727). Ten rozkladem paprsku pomocí prismatu zjistil, že bílý paprsek není nejjednodušší, bezbarvý, ale že je to naopak soubor paprsků všech barev – tzn. barevné spektrum. Newton se kromě fyziky barev věnoval také myšlenkám nad fyziologií barevného vnímání. Byl zastáncem korpuskulární teorie, korpuskule jsou podle jeho názoru různobarevné a jejich smíšením vzniká bílé světlo, podobně jako směs prášků různých barev bude bělavá, přestože si každý prášek ponechá svou vlastní barvu. Oko podle něj obsahuje velké množství částic, z nichž každá reaguje na určitou barvu. O sto let později na počátku 19. století anglický lékař Thomas Young (1773 -1829), který kromě jiných objevů dokázal vlnovou podstatu světla svým pokusem se svíčkou, popírá, že by bylo možné, aby sítnice lidského oka obsahovala pro každou barvu zvláštní fotoreceptor. Dospěl k názoru, že při takovém množství barevných odstínů by nestačila kapacita sítnice a navíc, jak by asi musely být takové receptory na sítnici rozmístěny, aby při dopadu barevného obrazu, byly všude adekvátní reakce. Proto poprvé vyslovil myšlenku tří druhů receptorů, které jsou vnímavé pro tři základní barvy a tyto barvy se potom nějakým způsobem dále mísí. Tento předpoklad oprášil o padesát let později německý fyzik a fyziolog Herman von Helmholtz (1821-1894), který dále pokračoval v upřesňování této teorie. Výsledkem práce obou těchto badatelů je tzv. trichromatická teorie neboli Young-Helmholtzova teorie barevného vidění. Proti trichromatické teorii se následně ohradil německý fyziolog Ewald Hering (1834-1918), který publikoval tzv. teorii oponentních barev. Tvrdil, že na sítnici jsou přítomny tři páry receptorů odpovídající komplementárním barvám. Jeden z této dvojice -7-

reaguje na určitou barvu a druhý naopak na barvu oponentní. Různými výzkumy, jako byl například v roce 1964 průkaz existence tří fotosenzitivních receptorů s různou maximální citlivostí, za který byla o tři roky později vědcům H. K. Hartlinovi (Anglie) a G. Waldovi (USA) udělena Nobelova cena za lékařství, byla dokázána částečná platnost obou těchto teorií. Trichromatická teorie popisuje děje na sítnici, zatímco Hering svou teorii chybně umístěnou také na sítnici prezentuje pochody kódování barevné informace v dalších strukturách zrakového systému, což ve 20. století objasnili vědci Leo Hurvich a Dorothea Jameson, kteří tvrdí, že signály opouští sítnici již zformovány a toto formování probíhá dle oponentního systému barev hyperpolarizací či depolarizací buněčné membrány v horizontálních buňkách sítnice. Za zmínění určitě stojí další významný průkopník v oblasti barevného vidění, jakým byl anglický přírodovědec John Dalton (1766-1844), který poprvé popsal barvoslepost. Sám byl těžkým protanopem a jeho výzkumy velmi významnou měrou přispěly k objasnění poruch ve vnímání červené a zelené barvy. Na jeho počest byla proto barvoslepost pojmenována Daltonismem. (15, 23, 29)

-8-

3 Anatomie zrakového ústrojí Zrakové ústrojí je tvořeno očními bulby, které jsou spolu s přídatnými očními orgány uloženy v očnici, dále pak zrakovou dráhou a mozkovými zrakovými centry.

3.1 Oční koule (bulbus oculi) Oční koule je párový orgán, který má přibližně kulovitý tvar a je uložen v kostěné schránce (očnici). Jeho předozadní délka je průměrně 24 mm u dospělého jedince. Stěnu očního bulbu tvoří tři vrstvy: •

Tunica fibrosa

•

Tunica vasculosa

•

Tunica nervosa

Obsah oční koule tvoří oční čočka, jejíž hlavní funkce spočívá v procesu akomodace, komorová voda, která vyplňuje přední a zadní komoru oční, a sklivec, který zaujímá asi 8O% nitroočního prostoru.

Obr.1: Průřez bulbem (34)

-9-

3.1.1 Tunica fibrosa (zevní vrstva) Tato vrstva dává oku ochranu a udržuje jeho formu. Je tvořena rohovkou a bělimou. (7)

Rohovka (cornea) Tato průhledná, lesklá, hladká blána zaujímá zhruba 1/6 očního bulbu a tvarově odpovídá horizontálně uložené elipse. Obsahuje velké množství nervových zakončení, je nejcitlivější tkání lidského těla. Za normálního stavu je bezcévná a její výživa je zajištěna komorovou vodou a slzami. Skládá se z pěti vrstev, jenž jdou v předozadním směru, tedy od vnějšího (hraničícího se vzduchem) k vnitřnímu povrchu do přední komory, v pořadí: přední epitel, Bowmanova membrána, stroma, Descementova membrána a endotel. Rohovka je velmi důležitým optickým médiem oka a vykazuje lomivost

zhruba

+43dpt

z +58dpt

celkového

lomivého

aparátu

v klidovém

(neakomodačním) stavu. (1,7)

Bělima (sclera) Tuhá blanka pokrývající asi 5/6 bulbu. Je neprůhledná, tvořená kolagenním vazivem, které obsahuje řídký cévní systém. V závislosti na věku má modrobílou až nažloutlou barvu. Její tloušťka se pohybuje v rozmezí od 0,3-1,2 mm v závislosti na lokaci, nejsilnější je v zadní části bulbu. V přední části je kryta spojivkou a v oblasti limbu přechází v rohovku. Její hlavní funkcí je udržovat tvar bulbu, chránit nitrooční tkáně a slouží jako úpon okohybných svalů. (1,7)

3.1.2 Tunica vasculosa (střední vrstva) Tato vrstva, jinak také nazývaná živnatka (uvea), zahrnuje tři oddíly: duhovku, řasnaté tělísko a cévnatku. Její hlavní funkcí, jak už název napovídá, je funkce vyživovací. (1, 7)

Duhovka (iris) Odděluje přední a zadní komoru oční. Uprostřed duhovky se nachází kruhový otvor zvaný zornice. Velikost zornic se mění za pomoci dvou hladkých svalů – svěrače a rozvěrače v závislosti na osvitu či vlivem akomodačního procesu. Funkcí duhovky je

- 10 -

tedy regulovat množství světla vstupujícího do oka. Její barvu ovlivňuje množství pigmentu. (1, 7)

Řasnaté tělísko (corpus ciliare) Řasnaté tělísko je lokalizováno mezi kořenem duhovky a končí v oblasti ora serrata, kde přechází do cévnatky. Má trojúhelníkovitý tvar a je tvořeno svalovinou a pojivovou tkání. Kromě produkce komorové vody je díky své svalovině nezastupitelné v procesu akomodace. Ciliární sval se prostřednictvím závěsného aparátu čočky podílí na změně zakřivení nitrooční čočky, což je principem akomodace, kdy se tímto způsobem upravuje její optická mohutnost. (1, 7)

Cévnatka (choroidea) Pokračováním

řasnatého tělíska je blána hnědočervené barvy, která se

rozprostírá mezi bělimou a sítnicí. Její hlavní úlohou je výživa vnějších vrstev sítnice, tyčinek a čípků. (1, 7)

3.1.3 Tunica nervosa (vnitřní vrstva) Tato vnitřní vrstva je tvořena sítnicí.

Sítnice (retina) Jedná se o velmi jemnou, transparentní blanku růžového zbarvení, která je volně přiložena na cévnatce a pevně fixována pouze v oblasti papily a ora serrata. Můžeme na ní rozlišit dvě části. Část optickou, která v oblasti ora serrata přechází v část slepou, kde jsou již výrazně redukovány světločivé elementy, které úplně chybí v místě papily neboli slepé skvrny (místo výstupu nervových vláken ze sítnice do zrakového nervu). Hlavní úlohou sítnice je přijímat do oka dopadající světelné paprsky a následně je přeměňovat na elektrické impulsy, které jsou dále vedeny cestou zrakové dráhy do mozku. Tato přeměna je velmi složitým fotochemickým procesem, který bude vysvětlen dále. (1, 7)

- 11 -

Buňky sítnice K tomu, aby byl proces přeměny světelné energie na elektrickou a její následný přenos možný, slouží v sítnici několik druhů buněk. K přijmutí a zpracování světelného impulsu slouží citlivá vrstva světločivých elementů (fotoreceptorů) - tyčinek a čípků. K dalšímu vedení elektrického impulsu jsou potom určeny bipolární a gangliové buňky. Dále můžeme v sítnici mluvit ještě o buňkách podpůrných a asociačních. (1, 7)

Neurosmyslové buňky Tyčinky Jejich počet v sítnici je uváděn zhruba v počtu 120 milionů. Slouží především k perifernímu vidění a vidění za šera. Tomu také odpovídá jejich lokace na sítnici, s výjimkou fovea centralis jsou zastoupeny v různé hustotě v celé sítnici až k ora serrata. Na každé tyčince můžeme rozeznávat dva hlavní úseky – vnější a vnitřní. Vnější úsek je dále rozdělen na dvě části – vnější a vnitřní výběžek. Vnější výběžek obsahuje disky, kde je lokalizován zrakový purpur (rhodopsin), což je na světlo citlivá substance obsažená pouze v tyčinkách, která umožňuje svou chemickou přestavbou tvorbu nervového vzruchu. Vnitřní úsek tyčinky poté tvoří buněčné jádro a nervové vlákno, které dále vede do nitra sítnice a zde se spojuje s bipolárními buňkami. (1, 7)

Čípky Druhým typem fotoreceptorů obsažených v sítnici jsou čípky. Čípky zajišťují barevné vidění a vidění za světla. Jejich počet se pohybuje okolo 6-7 milionů, což je ve srovnání s tyčinkami velmi malý počet. Na sítnici jsou rozmístěny nerovnoměrně, největší počet jich nalezneme v oblasti makula lutea (žluté skvrny) o průměru 3-5 mm, kde se nachází i místo nejostřejšího vidění fovea centralis o průměru 1,5 mm uprostřed s foveolou, která obsahuje pouze čípky. Z toho vyplívá, že nejvyšší schopnost rozlišovat barvy je ve žluté skvrně a směrem k okraji sítnice ubývá. Můžeme rozlišit 3 typy čípků: •

L-čípky – čípky s max. citlivostí pro červenou barvu

•

M-čípky – čípky s max. absorpcí zelené barvy

•

S-čípky - s max. citlivostí v modré oblasti spektra

které jsou zastoupeny v poměru 32:16:1 (nejvíce L a nejméně S). Čípky se svou stavbou velmi podobají tyčinkám, jsou jen trochu tvarově odlišné (podoba břichaté lahve). Opět na nich můžeme rozlišit dvě hlavní části – periferní - 12 -

a centrální oddíl. Zevní výběžek periferního oddílu vyplňují příčné membranózní disky (sakuly), které jsou oproti tyčinkám tenčí a více nahromaděné. Jsou to vlastně oploštělé váčky tvořené lipoproteinovou membránou, které jsou vyplněny fotosenzitivním pigmentem – jodopsinem. Jodopsin se vyskytuje ve třech formách, proto také tři typy čípků s různou citlivostí na různé vlnové délky. Vnitřní výběžek čípku má prakticky stejné složení jako u tyčinek. Obsahuje mitochondrie, Golgiho aparát, drsné a hladké endoplazmatické retikulum a poměrně hojná zrna glykogenu. Celkově je periferní úsek u čípků robustnější a jeho tvar by se dal přirovnat ke kuželu. Tento tvar se částečně mění v závislosti na umístění. Mírně se zužuje v oblasti centra z důvodů většího nahuštění čípkových buněk. Centrální oddíl obsahuje buněčné jádro, které je větší než u tyčinek. Čípkové nervové vlákno je objemnější a po vstupu do plexiformní vrstvy sítnice se rozšiřuje v tangenciální ploténku, k níž se přikládají výběžky bipolárních a horizontálních buněk. (1, 7)

Obr.2: Typy fotoreceptorů (40)

Bipolární buňky Bipolární buňky jsou nervové buňky, které mají synaptická spojení s gangliovými buňkami, na které následně převádí informace, které přijímají z fotoreceptorů. Propojení mezi fotoreceptory a bipolárními buňkami může být dvojího druhu. První, který odvádí informace pouze z oblasti fovey, je propojení monosynaptické neboli individuální. Dochází k propojení jednoho fotoreceptoru s jednou bipolární buňkou a následně s jednou gangliovou buňkou. Mimo foveu, čili hlavně v případě tyčinkových buněk, můžeme pozorovat difúzní propojení. Toto spojení odvádí vzruchy z více světločivých buněk na jednu bipolární buňku, ty se pak sdružují

- 13 -

a jsou synapticky připojeny na jednu gangliovou buňku. Na bipolární buňku může být současně připojen čípek i tyčinka. Fotoreceptory spolu s bipolárními buňkami představují ganglion retina. (1, 7)

Gangliové buňky Gangliové neboli multipolární buňky jsou neurony, jejichž výběžky představují první neuron zrakové dráhy. Jejich neurity se po výstupu ze sítnice sdružují do zrakového nervu a vedou informaci až do primárního zrakového centra (corpus geniculatum laterále). Opět můžeme rozlišit dva druhy gangliových buněk, monosynaptické a difúzní. (1, 7)

Asociační buňky Dalším druhem buněk, které se v sítnici vyskytují, jsou buňky asociační. Mezi tyto buňky můžeme zařadit buňky amakrinní a buňky horizontální. Jejich zvláštností je, že jejich výběžky vedou vzruchy oběma směry. Což v důsledku znamená, že na nich nerozlišujeme klasicky neurity a dendrity. O horizontálních buňkách bude pojednáno dále. (1, 7)

Podpůrné buňky Mezi ně řadíme Mullerovy buňky a neuroglie. Neuroglie mají svůj význam jako podpůrná tkáň centrálního nervového systému. Oba dva typy mají též vyživovací funkci. (1, 7)

Na rozdíl od některých živočišných druhů, jako jsou například láčkovci či měkkýši, má člověk sítnici inverzního charakteru, což znamená, že čivá část není přivrácena ke světelnému zdroji. Světlo, které se dostává na sítnici, musí při cestě k samotným fotoreceptorům projít vrstvou gangliových a bipolárních buněk. Po samotném podráždění fotoreceptoru se paprsek zabrzdí o pigmentovou vrstvu sítnice, která ho pohlcuje, tím se předchází jeho odrazu (zpětnému chodu). (1, 7, 30)

- 14 -

Celková architektura sítnice je nejčastěji popisována v deseti vrstvách: 1. vrstva pigmentových buněk 2. vrstva periferních oddílů tyčinek a čípků 3. zevní hraniční membrána 4. zevní jádrová vrstva (jádra tyčinek a čípků) 5. zevní plexiformní vrstva (vrstva vláken – neurity fotoreceptorů, dendrity bipolárních buněk – synapse mezi nimi) 6. vnitřní jádrová vrstva (těla bipolárních buněk) 7. vnitřní plexiformní vrstva (vrstva vláken – neurity bipolárních buněk, dendrity gangliových buněk – synapse mezi nimi) 8. vrstva gangliových buněk (těla gangliových buněk) 9. vrstva nervových vláken ( dendrity gangliových buněk) 10. vnitřní hraniční membrána

(1, 7)

Obr.3: Stavba sítnice (44)

3.2 Zraková dráha K tomu, aby se dostala zraková informace až do mozkových center, slouží zraková dráha. Probíhá od fotoreceptorů sítnice až do mozkové kůry okcipitálního laloku. Můžeme na ní rozlišit tři neurony. První neuron tvoří axony gangliových buněk, druhý potom nervová vlákna, která vychází z primárního zrakového centra (corpus geniculatum laterale) a třetí neuron zrakové dráhy představují vlákna Gratioletova svazečku. (1, 7)

- 15 -

Průběh zrakové dráhy Výběžky gangliových buněk opouští sítnici v místě zvaném papila (papilla nervi optici), které se nachází na zadním pólu oka a díky tomu, že se v něm nenachází žádné světločivé buňky je mu přezdíváno slepá skvrna. Po výstupu z bulbu přijímají tyto již myelinizovaná vlákna své obaly a ve formě zrakového nervu (fasciculus nervi optici) míří do chiasmatu. Chiasma se nachází ve střední jámě lební nad hypofýzou a můžeme ho nazvat spojovacím mostem mezi oběma zrakovými nervy. Dochází zde k částečnému překřížení (semidekuzaci) nervových vláken vedených zrakovými nervy. Nekříží se vlákna z temporálních částí sítnice (nasálních polovin zorného pole) a kříží se naopak vlákny z nasálních polovin sítnice. Makulární vlákna, která pro nás budou z hlediska barevného vidění zvláště důležitá, se těsně před chiasmatem rozdělují na dva svazečky, horní a dolní. Dolní nese vlákna, která probíhají přímo a horní naopak vlákna, která se kříží. Toto křížení se odehrává v zadní části chiasmatu. Poté se makulární vlákna opět přesouvají do středu optického traktu, tak jak tomu bylo již v případě očního nervu. Z chiasmatu vystupují optické trakty (tractus optici), které již obsahují vlákna vedoucí informace z obou očí. Ve středním mozku dochází k jejich vstupu do primárního zrakového centra (corpus geniculatum laterale). Corpus geniculatum laterale představuje konec prvního neuronu zrakové dráhy. Je tvořeno šesti vrstvami šedé hmoty mozkové a podle velikosti zde můžeme rozeznat dva typy buněk, tzv. magnocelulární neurony a parvocelulární neurony. V procesu barevného vidění je významná hlavně parvocelulární dráha, která jak studie dokazují vede informace o barvocitu a rozlišovací schopnosti. Tyto neurony se nachází hlavně ve vrstvách 3-6. Z corpus geniculatum laterale vychází poté široký vějířovitý svazek bílé mozkové hmoty, který se nazývá Gratioletův svazeček (radiatio optica). Je vlastně třetím neuronem zrakové dráhy a vede informace do korových center okcipitálního laloku.

3.3 Mozková zraková centra Ve střední oblasti týlního laloku kolem fissura calcarina se nachází area striata (area 17), ve které končí vlákna zrakové dráhy. Toto zrakové centrum je konečnou stanicí pro příjem zrakových impulsů. Další zraková centra area parastriata (area 18) a peristriata (19) potom slouží k dalšímu zpracování barevné informace. (1, 7)

- 16 -

Obr.4: Schéma zrakové dráhy (36)

4 Barva a barevný vjem 4.1 Světlo Elektromagnetické spektrum vlnění zahrnuje několik druhů záření o různých vlnových délkách. Mezi jednotlivými druhy záření nejsou přesné hranice a někdy se dokonce částečně překrývají, či do sebe plynule přecházejí. Světlo tvoří pouze malou část elektromagnetického vlnění. Mezi elektromagnetické vlnění patří vlny s velmi malou vlnovou délkou (kosmické záření, rentgenové záření), světelné vlny i vlny s většími vlnovými délkami, než jsou vlnové délky světla (infračervené záření, vlny zprostředkovávající přenos televizního a rozhlasového signálu). (9, 14)

Obr.5 : Elektromagnetické spektrum a viditelné světlo (38)

- 17 -

Viditelné světlo, které nás bude zajímat nejvíce, je úsek elektromagnetického vlnění v rozmezí vlnových délek zhruba 370-760nm, který má stejně jako další druhy elektromagnetického vlnění charakteristické vlastnosti. Ke svému šíření nepotřebuje žádné látkové prostředí, šíří se tedy například i vakuem. Rychlost světla ve vakuu je univerzální konstantou, jejíž velikost je určena hodnotou c= 299 792 458 m/s. Jako ostatní druhy vlnění je charakterizováno vlnovou délkou λ =

c , kde f je f

frekvence. Světlo o různých vlnových délkách vyvolává v lidském oku zrakový vjem o různé barvě. (9, 14)

Kromě vlnových vlastností světla byla prokázána i jeho kvantová povaha. Můžeme ho definovat jako tok kvant elektromagnetického záření, tzv. fotonů. Při vzájemném působení látky a záření v podobě částic zvaných fotony dochází k předávání energie. Energie takového fotonu může být využita ke zrušení určité chemické vazby. Tento poznatek je v podstatě základem barevného vidění. Foton dopadající na sítnici způsobí rozrušování vazeb světločivých pigmentů, což je prvním krokem v mechanismu barevného vidění, jak bude vysvětleno dále. (14, 22)

4.2 Barva Pojem barvy by se dal definovat z několika hledisek. Barvou bychom se mohli zabývat z čistě fyzikálního hlediska a popsat ji jako rozklad světla na jednotlivé barevné složky. My však budeme pro naše potřeby přiřazovat barvě tzv. subjektivní přívlastek a budeme se jí zabývat jako psychofyziologickým vjemem, který nám zprostředkovává naše oko. Z kolorimetrického hlediska lze barvě přiřadit tři základní charakteristiky – barevný tón, sytost a jas. Barevný tón je určen vlnovou délkou záření (fyzikální charakteristika) dopadajícího na sítnici, dá se také označit jako převládající spektrální barva. Sytost barvy je určena obsahem bílé neboli množstvím bílého světla smíšeného s danou barvou. Můžeme mluvit o čistotě barvy. Spektrální barvy jsou čisté bez příměsi a mají tudíž 100% sytost. Se snižující se sytostí barva bledne, až nakonec zanikne v bílé. Jas barvy se odvíjí od intenzity světelného zdroje nebo je naopak určen absorbující příměsí. (19, 22)

- 18 -

4.3 Míšení barev V praktickém životě se barvy vyskytují jako monochromatické (barvy jedné vlnové délky) pouze zřídka. Ve většině případů jde o směsi světla různých vlnových délek v různé intenzitě a my je vidíme jako určitý barevný odstín. Míšením tedy vznikají barvy nečisté neboli odstíny. (19)

Aditivní míšení Je založeno na poznatku, že ze tří základních spektrálních barev ve vhodných intenzitách –červené, zelené a modré, můžeme míšením vytvořit jakýkoliv barevný odstín. Matematicky se dá tento postup vyjádřit rovnicí: B = αČ + βZ + γM kde B je výsledná barva a koeficienty α , β , γ představují intenzity původních základních barev. Bílá barva vzniká při rovnoměrném míšení všech tří základních barev, a proto výsledná rovnice vypadá následovně: B = 0,33Č + 0,33Z + 0,33M . (19)

Obr.6 : Aditivní míšení barev (42)

4.4 Barevný chromatický diagram Barevný chromatický diagram nebo také kolorimetrický trojúhelník byl sestaven pro přesné vyjádření barevného odstínu Mezinárodní komisí pro osvětlování (CIE). Rohy tohoto trojúhelníku jsou tvořeny třemi základními spektrálními barvami (červená, zelená, modrá) a po jeho obvodu můžeme pozorovat vlnové délky těchto čistých spektrálních barev, které plynule přecházejí jedna v druhou. Určitý odstín, který se nachází v prostoru tohoto trojúhelníku můžeme potom lokalizovat

- 19 -

a tedy přesně

spočítat, pokud vytvoříme spojnice mezi spektrálními barvami v tomto grafu. Logicky se tedy ve středu trojúhelníku nachází barva bílá. Ve spodní části vidíme purpurové barvy, kterým nejsou přiřazeny vlnové délky, protože tvoří spojnici mezi červeným a modrým koncem spektra. Kdybychom tento trojúhelník promítli do prostoru, dostáváme kouli, pomocí které můžeme vyjádřit všechny modely barev se zohledněním odstínu, sytosti a jasu. Pokud smísíme základní barvy ve stejném poměru dostáváme barvu bílou. Toho můžeme dosáhnout také tak, že smísíme dvě komplementární neboli doplňkové barvy, což jsou takové, které stojí v trojúhelníku proti sobě a svou povahou se tedy nejvíce liší. Takovýchto dvojic je celá řada, mezi základní patří červená a zelená, modrá a oranžová či žlutá a fialová. (19, 22)

Obr.7 : Barevný chromatický diagram (37)

4.5 Barevný vjem Výsledný barevný vjem je kromě základních charakteristik ovlivňován ještě dalšími faktory. K vyvolání kvalitního barevného počitku je potřeba minimální velikost stimulu 15˚. V případě, že je barevný stimul menší, je barevná odpověď do značné míry snížena. Důležitou roli hraje také umístění barevného stimulu na sítnici . Jak již bylo popsáno, nejvíce barevných světločivých buněk se nachází ve fovea centralis, což ji

- 20 -

předurčuje k nejpřesnějšímu rozlišení barev. Směrem od tohoto místa do periferie počet čípků ubývá, a s tím i schopnosti vnímat barvy. Důsledkem toho je, že barevné světlo je vnímáno jako bílé a barevné plochy jako šedé či černé. Velmi důležitá je také intenzita stimulu, která musí být pro vznik barevného vjemu nad určitou prahovou hodnotu, abychom mohli barvu vůbec vnímat a naopak nesmí přesáhnout určitou hraniční hodnotu oslnění, kdy by se schopnost vnímat barvy opět radikálně snížila. Nelze opomenout ani aktuální stav adaptace sítnice. (15, 16)

4.6 Adaptace Adaptace sítnice je schopnost přizpůsobit se různým světelným podmínkám a zachovat tak schopnost vidění. Rozlišujeme adaptaci na světlo a tmu. Zatímco adaptace na světlo je prakticky okamžitá (obvykle několik vteřin), adaptace na tmu je mnohem pomalejší a obvykle trvá 40-60 minut. To jak rychle se dokáže naše sítnice adaptovat, je velmi individuální a v některých případech může dokonalá adaptace přesáhnout i 60 minut. Podstatou adaptace na tmu je regenerace fotosenzitivního pigmentu. Adaptace na tmu má dvě fáze a citlivost receptorů se postupně zvyšuje. V první fázi (zhruba 5-10 minut) můžeme na adaptační křivce pozorovat rychlou adaptaci čípků, na kterou následně navazuje pomalá adaptace tyčinek (asi 30 minut). To znamená, že v rámci adaptace, se pro určité snížení intenzity osvětlení (jasu) mění funkce sítnice. Od vidění fotopického, kdy je citlivost oka vůči světlu nižší, ale dobře rozeznáváme barvy a drobné detaily, se adaptuje na vidění skotopické, kdy vzrůstá světelná citlivost, ale ostatní rozlišovací schopnosti jsou potlačeny. Dochází tedy k potlačení funkce čípků, a tudíž i fovey centralis. (15, 16)

Obr.8: Křivka adaptace na tmu (40) - 21 -

5 Mechanismus barevného vidění Mechanismus barevného vidění je velmi složitý proces, na jehož počátku prochází světelné paprsky různých vlnových délek dioptrickou soustavou oka až k sítnici. Zde dochází k podráždění fotoreceptorů, které je výsledkem řady chemických procesů, na jejichž konci je výsledný elektrický impuls. Toto podráždění je ze sítnice cestou zrakové dráhy vedeno až do mozku, kde je složitými nervovými pochody nejen ve zrakovém centru, ale i ostatních částech mozku, které jsou vzájemně propojeny, vytvořen barevný zrakový vjem. (24)

5.1 Fotochemická reakce čípků Jak již bylo popsáno v anatomickém popisu čípků, jejich vnější segment obsahuje fotosenzitivní pigment nazývaný jodopsin. Jodopsin se skládá ze dvou složek. První, pro všechny tři typy čípků stejná, je retinal neboli retinalaldehyd (aldehyd vitaminu A), který se ve své klidové formě vyskytuje v 11-cis izomeru. Druhou složkou je bílkovinný nosič opsin, který se vyskytuje ve třech formách podle odlišné chemické struktury, která se liší v několika aminokyselinových zbytcích. Tato odlišná struktura způsobuje to, že každý ze tří typů čípků vykazuje maximální spektrální citlivost pro jinou oblast barevného spektra, tedy krátkovlnnou, středovlnnou a dlouhovlnnou. Proces přeměny světelné energie na elektrický impuls se také jinak nazývá fotoelektrická transdukce. Světlo přicházející na sítnici je zachyceno retinalem, který zareaguje svojí aktivací. Následuje celá kaskáda reakcí, na jejichž konci je vznik receptorového potenciálu. Aktivace retinalu probíhá přestavbou (izomerací) z jeho klidové formy 11-cis na all-trans retinal. All-trans-retinal je dále enzymaticky přeměněn na all-trans-retinol za pomoci all-trans-retinol dehydrogenasy. Tyto reakce probíhají ve vnějším segmentu tyčinek. All-trans-retinol je hned transportován do pigmentového epitelu, kde ho specifická izomerasa konvertuje na 11-cis-retinol. Ten je transportován zpět do vnějšího segmentu tyčinek a reoxidován na 11-cis-retinal. Tímto je připraven k nové vazbě na bílkovinu a k obnově celého jodopsinu. Při reakci retinalu na foton a jeho přestavbě z 11-cis na all-trans se automaticky trhá z vazby na bílkovinný nosič opsin. Změna konfigurace opsinu následně způsobí, že se naváže na regulační bílkovinu G-protein, tím dochází k jeho aktivaci. Aktivovaný

- 22 -

G-protein poté tvoří vazbu s GTP (guanosintrifosfát). Tím, že G-protein vytvořil vazbu s GTP, došlo k jeho rozštěpení na dvě podjednotky. Odštěpená inhibiční podjednotka poté zaktivuje katalyzátor další chemické reakce PDE (fosfordiesteráza), která katalyzuje hydrolýzu cGMP (přeměna na 5´GMP). V této fázi dochází ke klesající koncentraci

cGMP

(cyklický

guanosinmonofosfát).

Důsledkem

toho

dochází

k uzavírání sodných kanálků na membráně (komunikace mezi extracelulární tekutinou a cytoplazmou čípkových buněk), jejichž pootevření bylo závislé na vazbě se zmíněným cGMP. Následkem uzávěru sodných kanálků dochází k poklesu koncentrace sodíku uvnitř buňky, a tím se mění klidový pozitivní potenciál na membráně, který byl zajištován pootevřenými kanálky pro sodík, dochází k hyperpolarizaci membrány (membránový potenciál se stává negativním v extracelulárním zápisu). Takto vzniklý receptorový potenciál je dále šířen prostřednictvím synaptických spojení na horizontální buňky. Obnova klidového potenciálu na membráně je potom spojena se znovuotevřením sodných kanálů, které je ovlivňováno opět cGMP. Po uzavření kanálků došlo nejenom k poklesu sodíkových iontů v buňce, ale snížila se také koncentrace vápenátých iontů (jejich vstup byl inhibován, zatímco únik byl nezměněn). Výsledkem poklesu vápenatých iontů uvnitř buňky je aktivace guanylát cyklasy, která má na starosti zvýšenou produkci cGMP z GTP a navíc inhibuje aktivovanou PDE. Oba tyto děje tedy přispěly k znovuobnovení původního rovnovážného stavu. (2, 16, 24)

5.2 Receptorový potenciál sítnice Foton (světelný podnět) způsobuje hyperpolarizaci receptorové buňky. Ve tmě procházejí od vnitřního směrem k vnějšímu segmentu světločivých buněk proudy, které jsou způsobeny zvýšenou propustností sodných kanálků (sodíko-draslíková pumpa). To udržuje vnější a vnitřní segment v relativně klidném depolarizovaném stavu (iontová rovnováha). Dopadem fotonu se zvýší elektrická impedance v zevním segmentu, a důsledkem toho dojde k omezení propustnosti pro sodík, sníží se tok depolarizačních proudů a dochází tak k hyperpolarizaci buňky. Fotoreceptory jsou jedinými receptory v lidském těle, které reagují na podráždění hyperpolarizací (zvýšením polarizace). Receptorový potenciál roste se zvyšující se intenzitou světelného podnětu až do určitého bodu (amplitudy). Při dalším zvyšování intenzity osvětlení již neroste, jen dochází k prodlužování jeho trvání. Čípkový

- 23 -

potenciál má obecně rychlejší průběh než tyčinkový. Takto vzniklý potenciál můžeme detekovat pomocí elektroretinogramu. Potenciály jsou snímány akční referentní elektrodou, která je zabudována nejčastěji ve speciální kontaktní rohovkové čočce ve spolupráci s indiferentní elektrodou na ušním lalůčku nebo čele. Výsledkem je potom zápis charakteristického průběhu tohoto potenciálu, kde můžeme zaznamenat odpověď na osvětlení nejenom samotných fotoreceptorů, ale také činnost bipolárních a horizontálních buněk a dokonce pigmentových buněk sítnice. Zápis se zobrazuje ve tvaru vln, které jsou buď negativní (vlna a-fotoreceptoryhyperpolarizace) nebo pozitivní. U čípků pozorujeme ostrý začátek i konec, zatímco tyčinky vykazují ostrý začátek, po němž následuje pomalé odeznívání. To je také příčinou odlišného zápisu retinogramu v době adaptace na tmu a na světlo, kdy se mění dominance tyčinek a čípků. (15, 16)

Obr.9: Elektroretinogram sítnice (15)

Do systému zpracování barevné informace se zapojují čípky, buňky horizontální a gangliové. Aktivita bipolárních a amakrinních buněk nebyla v tomto procesu zatím prokázána, mají pouze převodní funkci. Takto připravený receptorový potenciál je vlastně předzpracovanou informací pro vyšší zraková centra. (15)

5.3 Aktivita horizontálních buněk Horizontální buňky se synapticky spojují s fotoreceptory sítnice. Spolu s fotoreceptory a bipolárními buňkami vytvářejí tzv. triády. Vzruchy mezi nimi jsou vedeny horizontálně, kolmo na svislé vedení mezi neurony. Slouží k zajištění integrace většího počtu neurosmyslových elementů. Vzruch, který je na ně převeden pomocí synapse, způsobí jejich stimulaci a stejně jako u fotoreceptorů dochází k hyperpolarizaci. Odpovědí na toto podráždění jsou tzv. S-potenciály. Podle reakcí na jednotlivé části barevného spektra rozeznáváme dva typy horizontálních

- 24 -

buněk. První L-typ buněk reaguje na všechny vlnové délky spektra stejně a jeho odpověď se úměrně zvyšuje s narůstající intenzitou osvětlení. Druhý typ, tzv. C-typ, reaguje na různé vlnové délky spektra specificky, je tedy velmi významný v procesu barevného vidění. Jeho význam spočívá v tzv. oponentním kódování barevné informace, které je založeno na převodu informace ze tří typů čípků na dva druhy různě reagujících horizontálních buněk. Princip spočívá v tom, že jedna skupina buněk C-typu je maximálně hyperpolarizována zelenou barvou a naopak maximálně depolarizována červenou barvou, což znamená, že tyto barvy jsou k sobě oponentní a opačným způsobem mění membránový potenciál buňky, tento systém se nazývá R-G systém (Red and Green). Druhým systémem je Y-B systém (Yellow and Blue), kde k maximální depolarizaci dochází při osvitu vlivem žluté barvy a naopak krátkovlnná část spektra (modrá barva) vyvolává maximální hyperpolarizaci buněčné membrány. Informace z fotoreceptorů byla tímto způsobem převedena na hyperpolarizaci a depolarizaci, což je kód, který je vlastní nervovému systému. (15, 16)

5.4 Aktivita gangliových buněk Další zpracování barevné informace zajišťují gangliové buňky. Gangliové buňky bývají označovány jako buňky s jednoduchou oponencí. Můžeme na nich odlišit dvě hlavní části, centrum a periferii, které se nachází v kruhovém receptivním poli. Centrum a periferie reagují na osvětlení každá jiným způsobem, opačně. Můžeme mluvit o tzv. „on“ a „off“ reakci. Depolarizace buněčné membrány připadá „on“ reakci, což je vlastně reakce při začátku stimulace světlem. Hyperpolarizace představuje „off“ reakci, která je odpovědí na ukončení stimulace. Podle lokalizace „on“ a „off“ reakce můžeme rozdělit gangliové buňky na dva typy. První má „on“ reakci v centru a „off“ v periferii, u druhého typu je tomu naopak. V případě, že by došlo k současnému osvětlení obou částí receptivního pole, dochází k jejich vzájemnému utlumení. Aktivita buňky se zcela zablokuje. U gangliových buněk byla zcela jasně prokázána spektrální senzitivita. Při podráždění dlouhovlnným světlem (červená) dochází k „on“ reakci, „off“ reakce je odpovědí na zelenou barvu. Velmi podobné chování potom zaznamenáváme v případě žluté a modré barvy. Neurity gangliových buněk se sbíhají k papile zrakového nervu a po opuštění sítnice se organizují ve zrakový svazek. Jako vlákna zrakového nervu potom vedou

- 25 -

předzpracovanou barevnou informaci do vyšších zrakových center, nejprve konkrétně do CGL (corpus geniculatum laterale). (15, 16)

5.5 Spektrální senzitivita vyšších zrakových center Cestou zrakového nervu se barevná informace dostává nejprve do corpus geniculatum laterale. Toto primární zrakové centrum se skládá ze šesti vrstev šedé mozkové hmoty. Ve vrstvách 3-6 se nachází parvocelulární neurony (tzv. P buňky). Do těchto buněk přicházejí informace především z oblasti fovey, nesou informaci o vnímání barev. Receptivní pole těchto neuronů jsou velmi podobná receptivním polím gangliových buněk, a to jak tvarem, tak vlastnostmi. Můžeme na nich rozlišit centrum a periferii, kde opět funguje oponentní systém červená-zelená a žlutá-modrá s ohledem na začátek a ukončení stimulace světelnými paprsky. Dále se informace o barvě dostává do mozkové kůry. Primární zrakovou korovou oblastí je area striata (area 17) v okcipitálním laloku. V area striata končí vlákna Gratioletova svazečku (zraková dráhy) a je zde vlastně konečná přijímací stanice zrakových impulsů. Dochází zde ke zpracování barevné informace a přípravě této informace pro detailní analýzu v různých částech mozku. Sítnice a její jednotlivé úseky mají v area striata své určité místo a přesnou prostorovou projekci. Informace z makuly se promítají do kaudální poloviny zrakového kortexu a jejich projekční pole je stejně velké jako projekční pole celé zbývající sítnice. Receptivní pole neuronů zrakové kůry mají úplně odlišné vlastnosti oproti receptivním polím gangliových buněk a corpus geniculatum laterale. Odlišnosti nalezneme nejen ve tvaru pole, ale také v chování, konkrétně odpověď na začátek a konec osvětlení je neznatelná. Systém dvojité oponence buněk je zachován a ve svém chování se nejvíce podobá horizontálním buňkám. Ještě v nedávné době byla oblasti area striata připisována daleko důležitější role ve zpracování zrakového vjemu. V současné době se v souvislosti s touto oblastí mluví spíše o koordinačním centru. Konkrétně v případě barevné informace víme, že buňky area striata vnímají vlnovou délku, ale nedávají informaci o vnímané barvě. Dále se informace dostává z area striata do další oblasti mozkové kůry - area parastriata (area 18) pomocí kratších vláken a delších komisurálních vláken, která jsou spojena se stejnými druhostrannými okrsky mozkové kůry. Area parastriata má rozhodující úlohu

- 26 -

v rozlišení jasu a barvy. Spolu s další oblastí area peristriata poté vytváří tzv. asociační centra. Zde se potom odehrává samotná tvorba celkového zrakového vjemu. Komplexně se zde hodnotí to, co vidíme a porovnává se se zrakovou pamětí. Area peristriata (area 19) slouží hlavně k ucelení zrakových informací s ostatními smysly, fatickými a mentálními aktivitami. V oblasti area peristriata se nachází malý okrsek s označením V8 dle Brodmana, který je přímo určen ke zpracování barevného vnímání. Proces zpracování barevné informace v mozku je velmi složitý. I se stále se zvyšujícím pokrokem v oblasti výzkumu, nemáme stále přesné informace o všech procesech a pochodech, které se v oblasti mozkové kůry odehrávají. (7, 15)

6 Barevné vidění Vnímání barev je velmi složitý proces, na němž se podílí několik činitelů. Pro vznik barevného vjemu je potřeba světlo určité vlnové délky, které se odrazí od určitého předmětu a následně putuje do oka, kde podráždí fotoreceptory sítnice. Poté je toto podráždění vedeno pomocí zrakové dráhy do mozku, kde dochází ke vzniku samotného barevného vjemu. Dá se tedy říci, že barva z fyzikálního hlediska neexistuje, a to, že barvu vnímáme je reakce, ve smyslu vzniku barevného vjemu, na světlo určité vlnové délky.

6.1 Spektrální citlivost lidského oka Oko člověka je citlivé na část elektromagnetického spektra v rozmezí zhruba 370-760nm, což je tzv. viditelné spektrum. V tomto rozmezí, které jsme uvedli, není ve všech místech citlivost stejná. Nejvyšší rozlišovací cit vykazuje lidské oko za fotopických podmínek pro střední část těchto hodnot, což je rozmezí zhruba 430-690nm. Je to vlastně nejsvětlejší část barevného spektra a je definována žlutozelenou barvou. Směrem ke konečným úsekům se potom citlivost snižuje, nejnižší je v oblasti červené a fialové barvy, čemuž také odpovídá stavba sítnice, která proto obsahuje vyšší počet čípků s maximální absorpcí v oblasti červené části spektra. Fyziologicky dokážeme rozlišit až 160 barev v rozsahu viditelného spektra. Pokud budeme brát v úvahu barvy různé sytosti a jasu, můžeme mluvit o rozlišení až 600 tisíc

- 27 -

odstínů, přičemž je pro rozlišení jednotlivých vlnových délek rozhodující jejich rozdíl alespoň 1nm. Vnímání jedné barvy jako takové není až tak podstatné, jako srovnávání této barvy s okolními. Lidské oko reaguje spíše na drobné rozdíly při vzájemném porovnávání barev,

než

aby

dokázalo

vyhodnotit

jednu

izolovanou

barvu.

Rozdíly barev v barevném spektru nemusí přesně odpovídat změnám vlnových délek. V některých případech odlišíme barvy, které se svými vlnovými délkami jen nepatrně liší, v jiném úseku spektra bychom takto malý rozdíl vlnových délek ani nepozorovali a považovali bychom barvy za totožné. Citlivost na odstíny jednotlivých barev je velmi závislá na okolním osvětlení. Jak už bylo uvedeno, za fotopických podmínek je vykázána nejvyšší citlivost pro barvu žlutozelenou, což odpovídá vlnové délce 555nm. Pokud by došlo ke zvyšování intenzity osvětlení velmi podstatně ubývá sytosti barev. Červená, žlutá a zelená se začínají jevit jako žlutá. Modrozelená, modrá a fialová se začínají podobat modré. Při dalším zvyšování intenzity bychom docílili toho, že by nebylo možné již jednotlivé barvy odlišovat. Citlivost by se snižovala od krátkých vlnových délek směrem k dlouhovlnnému části spektra (červené). V případě snižování intenzity osvětlení bychom tuto hodnotu posunovali směrem ke krátkovlnnému úseku spektra. Nejvyšší citlivost by se potom udávala zhruba v 500nm, což odpovídá modrozelené barvě. V praxi by to znamenalo to, že pokud bychom pacientovi předložili dva stejně světlé (tmavé) obrazce, jeden v modrém a druhý červeném tónu, jevil by se za normálního až zvýšeného osvětlení jasnější ten červený. Kdybychom intenzitu osvětlení snížili bude to naopak a při dalším snižování by se postupně ztrácela plně schopnost barevného vidění, v důsledku toho, že funkci vidění přebírají namísto čípků tyčinky.

Tento přesun maximální spektrální citlivosti ke

kratším vlnovým délkám v závislosti na snižování intenzity osvětlení se nazývá podle svého objevitele Purkyňův jev. (15, 16)

6.2 Metamerie barev S intenzitou osvětlení a vnímáním barev souvisí také pojem metamerie barev. Metamerie je jev, kdy můžeme za určitých podmínek vnímat barvy s rozdílným spektrálním složením jako totožné. Dochází k tomu, že zrakový systém oka nerozlišuje spektrální složení. Dvě vlnové délky pak mohou stimulovat čípky stejně, i když mají

- 28 -

různé spektrální složení. Dvě takovéto barvy, které vyvolají stejný stimul, nazýváme metamerním párem. Rozlišujeme dva druhy metamerie, podle toho, co je příčinou. První druh je metamerie vlivem osvětlení. Některé barvy tvoří metamerií pár v případě určitého druhu osvětlení, například umělého. Pokud změníme osvětlení na klasické denní světlo, můžeme mezi těmito barvami pozorovat patrný rozdíl. Další druh metamerie je vlivem pozorovatele. Pokud vedle sebe postavíme dva pozorovatele, kteří budou mít trochu odlišné barevné vnímání či budou barvu pozorovat pod různými úhly, může dojít k tomu, že jeden udá obě barvy jako totožné a druhý bude vidět mezi těmito barvami rozdíl. (22)

6.3 Teorie barevného vidění Vznik barevného vjemu se v dějinách snažila vysvětlit celá řada vědců. Existuje několik teorií, které se snaží vysvětlit barevné vidění odlišným způsobem. V současné době se do popředí dostává hlavně teorie Young-Helmholtzova a Heringova.

Young-Helmholtzova teorie Tato teorie, jinak také nazývaná trichromatická teorie vidění, je výsledkem práce tří vědců. Základy teorie položil T. Young, principem se zabýval M.V. Lomonosov a samotnou teorii poté propracoval H.Helmholtz. Teorie popisuje mechanismus kódování barevné informace a je založena na poznatku, že míšením tří základních monochromatických (nasycených) barev můžeme získat jakýkoliv barevný odstín. Třemi základními barvami máme na mysli červenou, zelenou a modrou. To potvrzuje existenci tří druhů čípkových receptorů v sítnici lidského oka, které mají každý maximální citlivost v jiné části barevného spektra (dlouhovlnnou, středovlnnou a krátkovlnnou). V případě podráždění jednoho typu receptoru dochází ke vjemu jedné barvy, dojde-li k podráždění dvou nebo všech tří typů čípků, dochází ke vzniku směsného barevného odstínu. Vnímaná barva je tedy výsledkem míšení více spektrálních barev a je závislá na tom, jak jsou od sebe původní barvy vzdáleny ve spektru. Bílá barva je výsledkem rovnoměrného podráždění všech tří typů receptorů a vzniká tedy míšením základních spektrálních barev ve stejném poměru. Když nedojde k podráždění žádného ze tří typů čípků, dochází k vjemu černé barvy. (6, 23, 29)

- 29 -

Heringova teorie Podle Heringovy teorie se v sítnici lidského oka nachází tři hypotetické látky. První z nich je určena k vidění červené a zelené. Podle toho, která barva světla převažuje, se neustále mění jejich rovnováha. Druhá substance je určena žluté a modré barvě a třetí pak bílé a černé. Tyto tři základní dvojice barev nazývá prabarvami. Červené, žluté a bílé světlo vede k disimilaci (rozkladu) příslušných hypotetických látek, naopak zelené, modré a „černé“ světlo (temno) vede k asimilaci (skladný děj) hypotetické látky. Barevný vjem je tedy potom výsledkem asimilačních a disimilačních pochodů, které neustále probíhají ve třech hypotetických látkách. Jedná se vlastně o jakýsi oponentní systém kódování barevné informace. (6, 23, 29)

Vědci se dlouhou dobu domnívali, že Young-Helmholtzova a Heringova teorie si navzájem odporují. Dalšími výzkumy se ale ukázalo, že obě teorie mají v procesu barevného vidění význam a zjednodušeně můžeme říci, že dnes se razí názor kombinace těchto teorií. Vědci se v současné době domnívají, že proces vnímání barev se skládá přinejmenším ze dvou fází. Na úrovni receptorů probíhá podle Young-Helmholtzovy teorie, ale signály z čípků zřejmě procházejí na úrovni nervových buněk kódovacím mechanismem, jehož princip popsal Hering (a chybně ho umístil na úroveň receptorů). V nervovém zpracování barevné informace jde o procesy vzruchu a útlumu. Barevný signál "vypnout!" nebo "zapnout!"se pak předává vyšším zrakovým centrům. (6, 23, 29)

Obr.10: Spojení teorií Young-Helmholtzovy a Heringovy (33)

- 30 -

7 Poruchy barevného vidění Studiem poruch barevného vidění se zabýval již kolem roku 1798 anglický fyzik John Dalton, odtud dřívější název pro barvoslepost-daltonismus. Barvoslepost, takto je označována porucha ve vnímání jednotlivých barevných tónů. Rozlišujeme barvoslepost částečnou (anomální trichromazie, dichromazie), při které postižený rozeznává jen některé barevné tóny a barvoslepost úplnou (monochromazii), kdy pacient vnímá okolní svět jako na černobílé fotografii, čili nerozlišuje žádnou z barev a má k dispozici jen různé stupně jasu. Jako normálního trichromata označujeme člověka, jehož barvocit je neporušen. Má tedy k dispozici všechny tři typy receptorů a míšení barev je ve správném poměru. Poruchy barevného vidění můžeme dle etiologického hlediska rozlišit na vrozené a získané. (5, 16)

7.1 Poruchy vrozené Poruchy barvocitu jsou nejčastěji vrozené neboli primární. Jsou přenášeny na základě genetické informace. Jejich dědičnost je recesivní a jsou vázány na chromozom X. Z toho vyplívá, že postiženi jsou hlavně muži a ženy jsou především přenašečkami (konduktorkami). Matky přenáší tuto informaci na své syny, dcery jsou postiženy jen zcela výjimečně. Výskyt vrozených poruch barevného vidění v populaci se uvádí zhruba kolem 8,5%. Z toho je 8% mužů a jen 0,5% žen. (5) Výskyt poruch barvocitu je také vztahován k různým lidským rasám. Nejčastěji se tyto vady podle průzkumů vyskytují u bělochů a naopak nejméně v případě černochů. Je to způsobeno genetickou predispozicí pro vady na chromozomu X. Lidé, kteří se s poruchou barvocitu již narodili, nemusí svou vadu nijak vnímat. Během života se naučili si barevný vjem spojit s určitým pojmem, který je uváděn okolím jako ta která barva. Výsledkem je to, že takto postižený člověk umí správně pojmenovat danou barvu, i když to, co vnímá, je odlišné od člověka s neporušeným barvocitem. Proto musí být vyšetření takového pacienta založeno nikoli na kvalitě barevného vjemu, ale porovnání dvou zaměnitelných barevných odstínů, které by zdravý člověk bez potíží rozeznal. (6, 18)

- 31 -

Základní rozdělení vrozených poruch barvocitu: •

Anomální trichromazi

•

Dichromazie

•

Monochromazie

7.1.1 Anomální trichromazie Sítnice pacientů s anomální trichromazií obsahuje všechny tři typy čípků, ovšem jeden druh čípků má oslabenou funkci. Důsledkem toho dochází k míšení barev v nesprávném poměru, a tím ke snížení vnímání některé barvy. Pro tyto odchylky používáme příponu -anomálie.

Podle chybně vnímané barvy můžeme anomální trichromazii rozdělit na: •

Protanomálie – porucha vnímání červené, způsobená nedostatečným množstvím čípků s citlivostí na tuto barvu. Vyskytuje se asi u 1% mužů.

•

Deuternomálie – nejčastější porucha, postiženo je přibližně 5% mužů. Nedostatečná funkce čípků se zde projevuje v zelené oblasti barevného spektra.

•

Tritanomálie – poměrně vzácně se vyskytující porucha vnímání modré barvy. Vzniká v důsledku genového kódování u B-receptorů. Není vázána na pohlaví (autozomální), čili postihuje ve stejné míře ženy i muže. S touto poruchou se často pojí i porucha vnímání žluté barvy. (6, 17, 18)

Obr.11: Protanomálie (39)

Obr.12: Deuternomálie (39)

Obr.13: Tritanomálie (39)

- 32 -

7.1.2 Dichromazie Dichromazie jsou nejvíce zastoupenými vrozenými vadami barevného vidění. Lidé trpící touto vadou mají k dispozici pouze dva typy čípků, jeden typ úplně chybí. Důsledkem toho je, že jsou schopni kvalitně rozlišit pouze ty barvy, které lze namíchat ze dvou základních barev, které jim jejich sítnice umožňuje vnímat. Při dichromazii existuje v barevném spektru místo, kde smíšením dvou barev je vidět barvu bílou, tomuto bodu říkáme neutrální bod. Pro tyto odchylky používáme příponu – anopie. Podle chybějící barvy rozdělujeme dichromazii na: •

Protanopie – porucha vidění červené barvy neboli slepota pro červenou barvu. Postižený nemá problémy rozeznat pouze červenou barvu, ale odchylně vnímá i barvy v modrozelené oblasti barevného spektra, kde se nachází i jeho neutrální bod. Tyto barvy poté rozlišuje pouze podle jejich sytosti a jasu. Její výskyt je asi 1% mužů v populaci.

•

Deuteranopie – je nejvíce zastoupeným typem dichromazie s výskytem 1,1 % mužů v populaci. Je to porucha vidění zelené barvy. Postižený opět nevnímá odlišně pouze tuto barvu, ale celé barevné spektrum je posunuto směrem k červenému konci, čili má problémy vnímat kvalitně i ostatní barvy spektra, hlavně v červenozelené oblasti. Jeho neutrální bod se jeví jako šedé místo v oblasti, kde člověk s normálním barvocitem vidí modrozelenou barvu.

•

Tritanopie – je poměrně vzácná, vyskytuje se jen asi u 0,001% mužů v populaci. Je to porucha vnímání modré barvy. Spektrum takto postiženého člověka je zkráceno na krátkovlnném konci, šedě se jeví dotyčnému barva v místě míšení zelené a modré. (6, 17, 18)

Obr.14: zleva - Normální trichromazie, Protanopie, Deuteranopie, Tritanopie (39)

- 33 -

7.1.3 Monochromazie Monochromazie neboli totální barvoslepost se vyznačuje absolutní ztrátou barevného vidění. Pacientovi se okolní svět jeví jako na černobílé fotografii, čili rozlišuje pouze různé odstíny šedé podle stupně jasu. Jedná se o úplný výpadek systému čípků. Je poměrně vzácná. Monochromazii můžeme rozdělit na dva typy: •

Nepravá monochromazie (achromatopsie) – jedná se o tzv. čípkovou slepotu, čili je porušeno vidění čípků. Tato forma bývá ve většině případů spojena s dalšími komplikacemi. U takto postižených pacientů často sledujeme snížený visus, nystagmus a v některých případech světloplachost.

•

Pravá monochromazie – tzv. čípková barvoslepost, nebývá provázena dalšími nedostatky. (5, 17)

Obr.15: Monochromazie (39)

7.2 Poruchy získané Získané neboli sekundární poruchy barvocitu se objevují během života jedince. Na rozdíl od poruch vrozených se ve většině případů vyznačují nestálostí, čili se mohou časem zlepšovat či zhoršovat. Mohou být důsledkem fyziologického stárnutí organismu nebo jako následek některých patologických procesů. Mezi nejčastější příčiny patří: •

Katarakta – následkem kalení čočky v závislosti na jejím stárnutí se mění její průhlednost. To je příčinou její menší propustnosti pro světlo kratších vlnových délek, zhoršuje se vidění v modré oblasti barevného spektra. Samotné kalení čočky může být zapříčiněno také traumatem, systémovým onemocněním nebo nadměrným dlouhodobým vystavení oka infračervenému záření (tzv. sklářská katarakta). (4)

•

Věkem podmíněná makulární degenerace (VPMD) - slábnutím výživy sítnice v oblasti makuly způsobené úbytkem kapilár v choriokapilaris dochází k nedostatečné výživě pigmentového epitelu a fotoreceptorů. To má za následek kromě snížení zrakové ostrosti také poruchy ve vnímání barev. Rozlišujeme dvě formy této nemoci, suchou a vlhkou. Postihuje až 35% populace nad 75 let a je - 34 -

považována za civilizační chorobu. (4) •

Diabetická retinopatie – je typickou komplikací metabolického onemocnění diabetes mellitus. Velmi podobně jako u VPMD dochází k nedostatečné výživě sítnice, což vede k hypoxii, která je poté stimulem k tvorbě nových cév. Tyto novotvořené cévy následně velmi často praskají a dochází ke krvácení do sklivce, který se kalí, a na sítnici je tedy dodáváno daleko menší množství světelných paprsků. Důsledkem samotné hypoxie jsou změny na pigmentovém epitelu a fotoreceptorech. (4)

•

Glaukom – onemocnění, při kterém nejčastěji v důsledku částečného uzávěru komorového úhlu, dochází k nepoměru odtoku a produkce komorové tekutiny. Tato tekutina se hromadí, dochází ke zvyšování nitroočního tlaku. To má velmi neblahý vliv na čípky sítnice, dochází ke změnám barevného vidění a to typicky v oblasti modré a žluté barvy spektra. (4)

•

Toxické otravy – některé toxické látky působí patologické změny na sítnici nebo na zrakovém nervu. To je příčinou barvosleposti. Nejprve bývá postižena oblast modré a žluté barvy, později také oblast červenozelené. Mezi rizikové látky patří například některá hnojiva, rozpouštědla a také některé léky jako antibiotika, chemoterapeutika či kardiaka. (4, 18)

•

Postižení mozkových center – v případě, že dochází k nedostatečnému zásobení kyslíkem, dochází k poškození mozkové kůry. To může být následkem některých otrav či mozkových příhod. Jako následek takového poškození může vzniknout: Achromatopsie – porucha schopnosti vnímání barev, kdy je postižena buď

jedna

hemisféra

mozku

v oblasti

V4,

mluvíme

tak

o hemiachromatopsii, nebo obě hemisféry najednou, což se nazývá bilaterální achromatopsie. Někteří pacienti postižení achromatopsií nerozlišují žádnou barvu a vnímají pouze různé odtíny šedé. Někdy dochází k poruše pouze v oblasti určitých barev a pacient tak dokáže rozeznat alespoň některou z barev spektra. S touto poruchou bývají většinou spojeny výpadky v zorném poli. (3) Agnózie barev – nejedná se vlastně o poruchu barvocitu jako takovou, pacient je většinou normální trichromat, ale v důsledku poškození na úrovni mozkových center nedokáže barvu rozpoznat a přiřadit ji

- 35 -

k danému předmětu. (10) Anomie barev – pacient nedokáže barvy správně pojmenovat. Dyschromatopsie – pacient zaměňuje barvy mezi sebou. Chromatopsie – jedná se o tzv. barevné vidy, které mají většinou přechodný charakter. Některé předměty se při této vadě mohou zdát nezvykle barevné. Rozlišujeme několik druhů chromatopsií podle toho jakou barvu spektra představují. Mluvíme o

erythropsii – červené

vidění, které může být také způsobeno silným oslněním oka, dále o xantopsii – žlutavé vidění, které patří k nejčastějším a může být též způsobeno žloutnutím optických médií v důsledku hepatitidy či otravy některými látkami jako je např. santonin. Chloropsie – zelené vidění, cyanopsie – modré vidění a iantinopsie – fialové vidění nejsou až tak obvyklým jevem. Mezi velmi vzácné poruchy potom patří tzv. fantomová chromatopsie, která je popisována u nevidomých pacientů, kteří popisují náznaky vnímání barev během spánku. Příčina je připisována stimulaci buněk v kůře mozkové v oblasti V4. (6, 18) •

Další příčiny – mezi dalšími příčinami získaných poruch barvocitu můžeme jmenovat například rohovkový edém, který se projevuje barevnou duhou kolem světelných zdrojů. Dále avitaminózu A, kdy vlivem nedostatku tohoto vitaminu dochází k poškozování receptorů sítnice. Změny v oblasti barevného vidění, které jsou často spojené se snížením zrakové ostrosti, může také vyvolat vasokonstrikce cév, které dodávají potřebné množství kyslíku, při migréně.(5, 6)

8 Řešení poruch barvocitu Při řešení poruch barvocitu je zásadní rozdíl v tom, jestli je vada vrozená či získaná. V případě získané vady barevného vnímání musíme uvažovat případnou progresi, ustálení či naopak zlepšování vady. Některé takto vzniklé vady se postupem času samy upraví, a proto by nebylo na místě nějak zásadně zasahovat. V případě získaných poruch, kde nepředpokládáme nějaké výrazné zlepšení, přistupujeme k řešení. Nejčastěji se snažíme vyloučit samotnou příčinu, která vadu způsobuje. Jako příklad můžeme uvést operativní odstranění zakalené čočky u katarakty, kdy se tato

- 36 -

čočka poté nahrazuje umělou nitrooční čočkou a pacientovi se opět plně vrací jeho barevné vnímání. Jako další můžeme jmenovat transplantaci rohovky v případě rohovkové léze, či odstranění zákalů ve sklivci pomocí metody pars plana vitrektomie, kdy se poté takto odstraněná tkáň nahrazuje fyziologickým roztokem. Vrozená porucha barvocitu je vada většinou stálá a léčba je prakticky nemožná. Přistupujeme tedy alespoň ke korekci takovéto vady. Změny ve vnímání barev můžeme potlačit aplikací různého typu filtrů. Tyto filtry mohou být ve formě brýlových skel nebo kontaktních čoček. V současné době se velmi diskutuje o použití tzv. systému ChromaGenTM . V souvislosti s tímto systémem mluvíme nejčastěji o gelové kontaktní čočce, která má přesný odstín zabarvení v místě zornice. Pacientovi aplikujeme kontaktní čočku tohoto typu monokulárně na nedominantní oko, přičemž je podmínka, aby byly obě oči vidoucí. Po výběru vhodného odstínu filtru je výsledek přezkoušen na pseudoisochromatických tabulkách. Pomocí tohoto barevného filtru se na sítnici dostávají pozměněné vlnové délky jednotlivých barev a do zrakových center v mozku se tedy dostávají rozdílné barevné informace z oka, které filtr před sebou má a z oka dominantního, které ho nemá. Spojením těchto dvou informací v mozkovém centru dostáváme nový barevný vjem, který má mnohem vyšší kvalitu. Dvoj až trojnásobně. Uvádí se přibližně, že zdravý člověk dokáže rozlišit 10 tisíc barevných odstínů, člověk s defektem barvocitu asi 2 tisíce, což se po aplikaci systému ChromaGenTM zlepšuje zhruba na 6 tisíc. Diskutabilní se stávají jeho nežádoucí účinky, mezi kterými můžeme jmenovat například zhoršení prostorového vidění, někteří nositelé uvádějí větší počet vnímaných barev, než které mají vidět ve skutečnosti, některé barvy se pacientům mohou dokonce mihotat. U nás se tato metoda úpravy barevných poruch prakticky nepoužívá, v zahraničí se používá, ale není příliš rozšířena. (11, 20)

Obr.16: Příklady filtrů ChromaGenTM (32) - 37 -

9 Vyšetření barvocitu Vyšetření barvocitu je jedním ze základních očních vyšetření. Mělo by být provedeno již při nástupu dítěte do školy, aby se odhalily včas případné poruchy a následně se mohly řešit. Informace o stavu barvocitu je potom velmi důležitá hlavně při výběru budoucího povolání dítěte. K vyšetření barvocitu se používá nejrůznějších metod a přístrojů, jejichž principem je odlišení jednotlivých barevných odstínů. Při vyšetřování je velmi důležité správné osvětlení prostor, ve kterých je prováděno. Pacient by měl být u většiny testů vyšetřován monokulárně. (5, 6)

9.1 Pseudoisochromatické tabulky Jsou jednou z nejjednodušších a základních testovacích metod, které se dostalo několika přepracování od různých autorů ( Stilling, Ishihara, Rabkin, Velhagen). Pacientovi předkládáme zhruba do vzdálenosti jednoho metru tabulku, na níž má pacient za úkol rozpoznat číslice, písmena či různé geometrické tvary, které jsou tvořeny ze skvrn (bodů) o stejném barevném odstínu a různém jasu. V případě, že má člověk neporušený barvocit orientuje se podle tónů barev a znaky bez potíží od okolního pole, tvořeného skvrnami jiného odstínu, rozpozná. V případě nějaké poruchy barvocitu se pacient orientuje podle jasu, znaky mu splývají s okolím a tudíž je nerozpozná vůbec nebo jen velmi těžko. Metoda je založena na principu splývání záměnných barev. Tato vyšetřovací metoda odhaluje přítomnost poruchy, ne však její kvantitativní charakter. Vyšetřovaný by měl znak rozlišit během 15 vteřin. U tohoto vyšetření je velmi důležité ideální osvětlení místnosti, pacient by neměl být v době vyšetření unavený a jeho zraková ostrost by měla dosahovat alespoň 6/18. (5, 6, 13)

Obr.17: Příklady pseudoisochromatických tabulek (31)

- 38 -

9.2 Holmgrenovy bavlnky (přádélka) K dalším nenáročným metodám vyšetření barvocitu patří Holmgrenovy bavlnky. Je to soubor svazečků bavlnek v různých barevných odstínech a sytostech. Pacientovi předložíme vzorek určité barvy a vyzveme ho, aby vybral vzorky o stejném barevném tónu. Vyšetřovaný s neporušeným barvocitem vybere tyto vzorky bez problémů, zatímco člověk s porušeným barvocitem, řídící se podle jasu, vybere vzorky i s jiným barevným tónováním a některé správné ponechá bez povšimnutí. (13, 18)

9.3 Daaova tabulka Na podobném principu jako Holmgrenovy bavlnky je založena Daaova tabulka. Je tvořena deskou, na které jsou v deseti řadách bavlkami o různém barevném odstínu a sytosti vyšity malé obdélníčky. Každá řada čítá sedm obdélníčků. Úkolem pacienta je potom označit řady, kde se barevné tóny bavlnek významně liší a kde naopak ne. (6, 13)

9.4 Farnsworth-Munsell 100-Hue test Tento test je tvořen lištou, která obsahuje 85 vzorků v podobě barevných terčů, které se od sebe vzájemně liší odstínem (Hue-odstín). Jejich jas i sytost je u všech vzorků stejná. Pacient má za úkol seřadit tyto vzorky podle pořadí v barevném spektru. Vyšetřující poté vyhodnotí správnost testu podle čísel, které jsou na spodní straně jednotlivých terčíků. Tento test je vhodný pro vyšetření vrozených i získaných anomálií ve vnímání barev. Existují i zjednodušené verze tohoto testu, které mají pouze 15 terčíků a jsou oblíbené pro svou menší časovou náročnost. (4, 5, 16)

Obr.18: Farnsworth-Munsell 100-Hue test (43)

- 39 -

9.5 Lanthony Desaturated D-15 test Je obdobou Farnsworth-Munsellova 100-Hue testu,obsahuje ale pouze 15 terčů, jejichž barvy jsou desaturované (nejsou syté), což v důsledku znamená, že barvy terčů nejsou čisté, ale mají v sobě určitý podíl bílé barvy. Tím se stává tento test ještě o něco obtížnější. Výsledky tohoto testu se poté zaznamenávají do diagramu, na kterém můžeme pozorovat záměny barev či které barvy pacient přeskočil. (4, 5, 16)

Obr.19: Lanthony Desaturated D-15 test (41)

9.6 Nagelův anomaloskop Tento přístroj je určen k podrobnějšímu vyšetření odchylek ve vnímání barev. Umožňuje nám získat informaci o přítomnosti, typu a kvantitativní charakteru dané vady. Ve své podstatě se jedná o spektrální fotometr (modifikaci spektroskopu). Pacientovi je nabízeno kruhové světelné pole, rozdělené na horní a dolní polovinu. Dolní polovina svítí čistou žlutou barvou, odpovídající spektrální čáře sodíku (589nm). Horní polovina obsahuje směs červené barvy (spektrální čára rtuti – 671nm) a zelené barvy (spektrální čára lithia – 546nm). Vyšetřovaná osoba má za úkol měnit poměr mezi těmito dvěma barvami pomocí ovládání v podobě otočných šroubů a docílit ucelení barvy celého kruhového pole na žlutou barvu. Principem vyšetření je tedy aditivní míšení barev a následné porovnání vzniklé barvy s barvou předem danou. Poměr barev nám poté pomůže odhalit vadu. Obecně platí, že pacient s protanopií, resp. protanomálií, potřebuje více červené barvy, pacient s deuteranopií, resp. deuteranomálií, více zelené barvy při míšení. Výsledek vyšetření se následně udává v tzv. kvocientu anomálie (AQ), pro něhož platí rovnice:

AQ =

N (73 − P) P(73 − N )

kde P je díl červené barvy, (73-P) se rovná dílu zelené barvy a výrazy N a (73-N) odpovídají středním normálovým hodnotám. Výsledek AQ = 1 potom přísluší člověku

- 40 -

s normálním neporušeným barvocitem. Hodnoty 0,7 až 1,4 se považují v normě. Deuteranomal má poté výsledný kvocient vyšší než jedna a protanomal naopak nižší než jedna. (4, 5, 16)

Obr.20: Anomaloskop (35)

9.7 Signální světla Tento přístroj slouží k vyšetřování barvocitu pro účely ověření způsobilosti k řízení motorových vozidel. Pacientovi jsou postupně nabízeny pomocí světelné projekce tři základní barvy (signální světla): červená, žlutá a zelená. Vyšetřující má možnost měnit sytost těchto barev pomocí přimíchávání bílého světla.

10 Profesní požadavky na barvocit Zrak jako celek má pro většinu povolání zásadní důležitost. Při posuzování pracovní způsobilosti nebo volbě povolání je nutné zohlednit, zda daný uchazeč má dostačující kvalitu zrakového orgánu pro výkon zvoleného povolání, přičemž některé druhy profesí, jako jsou například letci či řidiči, mají specifické nároky. Je potřeba zhodnotit, jak velký vliv bude mít stav zraku uchazeče na kvalitu vykonané práce, případně jaká rizika by představovala práce člověka s poruchou zrakového orgánu v daném oboru. Názorným příkladem může být řidič z povolání, který může díky své poruše zrakových funkcí ohrožovat ostatní účastníky dopravního provozu. (21) Cílem posuzování způsobilosti k výkonu práce je, aby uchazeč postačil na výkon svého povolání a mohl jej vykonávat bezpečně.(21) - 41 -

Při vyhodnocování stavu zraku daného člověka přezkušujeme nejen zrakovou ostrost, zorné pole či binokulární spolupráci obou očí, ale samozřejmě také i barvocit. V současné době se řídí posuzování zdravotní způsobilosti k práci směrnicí č. 49 ministerstva zdravotnictví platnou od roku 1967, kde je v příloze č.1 uveden seznam kontraindikací pro nábor do některých profesních oborů. Dokonalé vidění, kterým máme na mysli zrakovou ostrost, prostorové vidění a v mnoha případech také neporušený barvocit, je vyžadováno u některých speciálních profesí jako jsou jeřábníci, požárníci, řidiči sanitních vozů a např. pyrotechnici. Dále tato příloha obsahuje zvláštní požadavky na sluch a zrak pro pracovníky námořní a říční plavby, u nichž je kromě jiného specifický požadavek na barvocit. Při vstupní a následně i při periodických prohlídkách musí uchazeč bezpečně rozpoznat zelenou, červenou, žlutou a modrou barvu při vyšetření umělým světelným zdrojem s barevnými filtry, pokud nebyl zjištěn normální barvocit podle Stillingových pseudoisochromatických tabulek. Výjimku tvoří pracovníci strojní a pomocné skupiny, u nichž není vyšetření barvocitu nutností.(21, 28) Další speciální vyhlášky ministerstva dopravy upravují podmínky zdravotní způsobilosti civilního i vojenského letového personálu nebo způsobilost osob při provozování dráhy a drážní dopravy. Konkrétně vyhláška 101/1995sb., která je v pozměněné úpravě neustále v platnosti, ve své příloze č.1 zabývající se podmínkami zdravotní způsobilosti žadatelů o vydání průkazu způsobilosti k řízení drážního vozidla a osob řídících drážní vozidlo na železničních dráhách, uvádí poruchu barvocitu jako jednu z vad, které podmiňují zdravotní nezpůsobilost k výkonu tohoto povolání.(21, 26) Zkoušky barvocitu se provádí také při posuzování způsobilosti k řízení motorových vozidel, které upravuje vyhláška ministerstva zdravotnictví 277/2004sb. Tato vyhláška ve své příloze č.3 uvádí závažné poruchy barvocitu v oblasti základních barev jako stav ovlivňující bezpečnost provozu na pozemních komunikacích a u kterého lze žadatele nebo řidiče uznat za zdravotně způsobilého k řízení motorového vozidla pouze na základě závěrů odborného vyšetření. (21, 27) Obecně lze tedy říci, že neporušený barvocit je jedním z kritérií pro výkon určitých druhů povolání a již při přijímání na určité obory středních škol musí budoucí studenti prokazovat zdravotní způsobilost, jejíž součástí je i neporušené vnímání barev. Kromě již zmíněných profesí bych ráda uvedla některá umělecká povolání jako jsou například grafici, aranžéři, fotografové či filmaři. I při volbě těchto povolání hraje neporušený barvocit důležitou roli a střední školy při přijímání studentů uvádí ve svých požadavcích i dokonalý barvocit. (8) - 42 -

Dalšími profesemi, kde se uvádí požadavek na barvocit jsou například elektrikáři či elektroinstalatéři, kde by mohla případná porucha barvocitu ohrozit bezpečnost práce. Nelze nezmínit ani některé profese ve farmaceutickém (laborant), potravinářském či oděvním průmyslu (barvič látek), kde by odchylka v barevném vnímání mohla působit také problémy, či být dokonce kontraindikací pro výkon daného povolání.

- 43 -

11 Závěr Barvy jsou nedílnou součástí našeho života, mají velký význam pro naše vnímání jako celek. Neporušené barevné vnímání je potom předpokladem pro kompletní zrakovou informaci. Mým záměrem bylo v této práci vysvětlit podstatu barevného vidění, jak nám v současné době dovolují poznatky z různých oborů vědy. Je potřeba ale říci, že mnohé ještě stále nebylo vysvětleno a proces barevného vidění je natolik složitý, že nelze vyslovit, že máme kompletní znalosti. Věda jde neustále kupředu a objevují se nové poznatky a řešení problémů. Důkazem toho jsou například nové možnosti léčby zrakových poruch, o kterých se začíná diskutovat. V současné době se ve fázi výzkumu nachází další možné řešení i poruch barvocitu. Kanadští vědci dospěli k názoru, že kmenové buňky odebrané z očního pozadí by mohly sloužit k obnovení fotoreceptorů sítnice u lidí se zrakovými problémy. Na základě testů prováděných na myších se ukázalo, že kmenové buňky ze sítnice mrtvého lidského oka, které byly transplantovány do očí myší, se dokázaly regenerovat a vyvinuly se ve fotoreceptory. Diskutuje se o tom, že by v budoucnu mohly být kmenové buňky využity k léčení degenerativního onemocnění sítnice, což je choroba, na kterou lidstvo stále ještě nemá adekvátní léčbu. (25) Z dosavadních poznatků jsem se snažila o shrnutí tématu barevného vidění, jeho poruch a možností jejich řešení. Dále jsem se zabývala vyšetřovacími metodami, které slouží k odhalování odchylek barvocitu, které jsou v některých případech kontraindikací pro výkon určitých druhů povolání.

- 44 -

Seznam literatury A. Monografie (1). Čech, S.; Horký, D.: Histologie a mikroskopická anatomie pro bakaláře, nakladatelství Masarykova univerzita, Brno 2004, s. 137, ISBN 80-210-3513-7 (brož.)

(2). Dostál, J.: Biochemie pro bakaláře, nakladatelství Masarykova univerzita, Brno 2003, s. 173, ISBN 80-210-3232-4 (brož.)

(3). Koukolník, F.: Lidský mozek: Funkční systémy, norma a poruchy, nakladatelství Portál, Praha 2002, s. 451, ISBN 80-7178-632-2 (váz.)

(4). Kraus, H. et al.: Kompendium očního lékařství, nakladatelství Grada, Praha 1997, s. 341, ISBN 80-7169-079-1

(5). Kuchyňka, P.: Oční lékařství, nakladatelství Grada, Praha 2007, s. 812, ISBN 80-247-1163-X

(6). Kurz, J. et al.: Základy očního lékařství, Státní zdravotnické nakladatelství, Praha 1953, s. 462

(7). Kvapilíková, K.: Anatomie a embryologie oka, vydalo: Národní centrum ošetřovatelství a nelékařských zdravotnických oborů, Brno 2000, s. 206, ISBN 80-7013-313-9

(8). Kvapilíková, K.: Práce a vidění, Institut pro další vzdělávání pracovníků ve zdravotnictví, Brno 1999, s. 122, ISBN 80-7013-275-2

(9). Lepil, O.: Fyzika pro gymnázia – Optika, nakladatelství Prométheus, spol. s. r. o., Praha 2003, s. 205, ISBN 80-7196-237-6

(10).Otradovec, J.: Klinická neurooftalmologie, nakladatelství Grada, Praha 2003, s. 488, ISBN 80-247-0280-0 (váz.)

- 45 -

(11).Petrová, S.; Mašková, Z.; Jurečka, T.: Základy aplikace kontaktních čoček, nakladatelství Národní centrum ošetřovatelství a nelékařských zdravotnických oborů v Brně, Brno 2008, s. 219, ISBN 978-80-7013-470-2

(12).Polášek, J. et al: Technický sborník oční optiky, SNTL Praha, Praha 1975, s. 579

(13).Rutrle, M.: Přístrojová optika, nakladatelství Institut pro další vzdělávání pracovníků ve zdravotnictví v Brně, Brno 2000, s. 179-180, ISBN 80-7013-301-5

(14).Svoboda, E. et al.: Přehled středoškolské fyziky, nakladatelství Prométheus, spol. s. r. o., Praha 2005, s. 497, ISBN 80-7196-116-7

(15).Syka, J.; Voldřich, L.;Vrabec, F.: Fyziologie a patofyziologie zraku a sluchu, nakladatelství Avicenum, Praha 1981, s. 322

(16).Synek, S.; Skorkovská, Š.: Fyziologie oka a vidění, nakladatelství Grada, Praha 2004, s. 93, ISBN 80-247-0786-1 (brož.)

(17).Vlková, E.; Pitrová, Š.; Vlk, F.: Lexikon očního lékařství, nakladatelství František Vlk, Brno 2008, s. 607, ISBN 978-80-239-8906-9

(18).Vondráček, V.: Vnímání, Zdravotnické nakladatelství Společnosti čs. lékařů a vědeckých zdravotnických pracovníků J. E. Purkyně v Praze, Praha 1949, s. 321

B. Citace článku v časopisu: (19).Anton, M.: Co je barva?. Česká oční optika, Praha : Společenstvo českých optiků a optometristů, 47, 1, od s. 28-30, 3 s. ISSN 1211-233X. 2006.

(20).Anton, M.: Kontaktní a korekční čočky Chromagen a barevné vidění. Česká oční optika, Praha : Společenstvo českých otiků a optometristů, 40, 1, od s. 40-41, 2 s. ISSN 1211-233X. 1999.

- 46 -

(21).Jurečka, T.: Zásady posuzování způsobilosti k práci při vadách zraku a onemocnění očí. Pracovní lékařství, Praha : Česká lékařská společnost J.E.Purkyně, 57, 1, s. 24-26, 3 s. ISSN 0032-6291. 2005.

(22).Křížek, M.: Světlo a barevné vidění. Česká oční optika, Praha : Společenstvo českých optiků a optometristů, 40, 3, od s. 30-31, 2 s. ISSN 1211-233X. 1999.

(23).Kvapilíková, K.: Principy barevného vidění. Česká oční optika, Praha : Společenstvo českých optiků a optometristů, 40, 3, od s.28-29, 2 s. ISSN 1211-233X. 1999.

(24).Kvapilíková, K.: Zrakový purpur. Česká oční optika, Praha : Společenstvo českých optiků a optometristů, 43, 1, s. 26, 1 s. ISSN 1211-233X. 2002.

C. Internetové zdroje: (25).ČTK: Kmenové buňky by mohly být použity k obnově vidění, [on line], poslední revize 22.4.2009. Dostupné z:

(26).Ministerstva dopravy: Vyhláška 101/1995 Sb. Řád pro zdravotní a odbornou způsobilost osob při provozování dráhy a drážní dopravy - Příl. 1

Podmínky

zdravotní způsobilosti žadatelů o vydání průkazu způsobilosti k řízení drážního vozidla a osob řídících drážní vozidlo, [on line], poslední revize 10.4.2009. Dostupné

z:


2CCD0B50AA22/0/1011995uplnezneni2007.doc>

(27).Ministerstva zdravotnictví: Vyhláška 277/2004 Sb. o s stanovení zdravotní způsobilosti k řízení motorových vozidel – Příl. 3 Nemoci, vady, nebo stavy, které vylučují nebo podmiňují zdravotní způsobilost k řízení motorových vozidel, [on line], poslední revize 12.4.2009. Dostupné z:

- 47 -

(28).Ministerstva zdravotnictví: Směrnice č. 49/1967, o posuzování zdravotní způsobilosti k práci – Příl. 3 Zdravotní způsobilost pracovníků námořní a říční plavby k výkonu služby na československých námořních lodích a na plavidlech vnitrozemské říční plavby, [on line], poslední revize 26.4.2009. Dostupné z:

(29).Sovova, V.: Optika, [on line], poslední revize 21.4.2009. Dostupné z:

(30).Studentka: Fyziologie smyslové soustavy, [on line], poslední revize 21.4.2009. Dostupné z:

D. Zdroje obrázků: (31).Geocities: Color Blindness, [on line], poslední revize 14.4.2009. Dostupné z:

(32).ChromaGen: Genlenses, c2009, [on line], poslední revize 5.4.2009. Dostupné z:

(33).Masaryk, R: Všeobecná psychológia – Vnímanie a predstavy, [on line], poslední revize 5.4.2009. Dostupné z:

(34).Ocniordinacezlin: Foto – Oční koule, [on line], poslední revize: 24.4.2009. Dostupné z:

(35).OCULUS: Produkts – HMC Anomaloskop, [on line], poslední revize 23.4.2009. Dostupné z: - 48 -



(36).Old.lf3.cuni: Anatomie – zraková dráha, [on line], poslední revize: 24.4.2009. Dostupné z:

(37).PALADIX foto-on-line: Barevný chromatický diagram (CIE 1931), c2009, [on line], poslední revize 6.4.2009. ISSN 1213-5704. Dostupné z:

(38).PALADIX foto-on-line: Elektromagnetické spektrum, ISSN 1213-5704, poslední revize 4.3.2009. Dostupné z:

(39).Perret-optic: Farbsehen, [on line], poslední revize 3.4.2009. Dostupné z:

(40).Psu: Fotoreceptory, Adaptace na tmu, [on line], poslední revize 27.3.2009. Dostupné z:

(41).Richmondproducts: Lanthony Desaturated Color Test, [on line], poslední revize 16.4.2009. Dostupné z:

(42).Wikipedia: AdditiveColorMixing, [on line], poslední revize 4.3.2009. Dostupné z:

- 49 -

(43).X-rite: Farnsworth - Munsell 100 Hue Test, [on line], poslední revize 4.4.2009. Dostupné z:

(44).Zelený zákal: Histologie oka, c2009, [on line], poslední revize 6.4.2009. ISSN 1803-0181. Dostupné z:

- 50 -