Øjet: opbygning, funktion og syn hos mennesker og dyr

Det menneskelige øje er sammensat af flere forskellige dele. Disse dele er måske eller måske ikke de samme hos andre dyr. De er:

• Hornhinde: Det yderste, gennemsigtige lag, der beskytter iris og pupil.
• Pupil: Den sorte cirkel i midten af øjet, som lyset passerer igennem.
• Iris: Den farverige cirkel i øjet omkring pupillen. Den kan være brun, blå, grøn osv. Dens vigtigste funktion er at regulere mængden af lys, der kommer ind i øjet.
• Sclera: Det store, hvide felt omkring regnbuehinden, der holder øjeæblet i form.
• Linse: Bag hornhinden er der en gennemsigtig biokonveks linse med meget kort brændvidde, som holdes fast i midten af øjenkuglen ved hjælp af ciliarmusklerne .
• Nethinde: Har de celler, der omdanner lys til nerveimpulser.
• Synsnerven: Nerve: Nerven, der forbinder øjet med hjernen. Optisk information føres til den bageste del af hjernen til behandling: se hjernebarken.

I dag kender man ti forskellige øjentyper. De fleste måder at optage et billede på har udviklet sig mindst én gang.

En måde at kategorisere øjne på er at se på antallet af "kamre". Simple øjne består kun af ét konkavt kammer, måske med en linse. Sammensatte øjne har mange sådanne kamre med deres linser på en konveks overflade.

Øjnene kan også inddeles efter, hvordan fotoreceptoren er lavet. Fotoreceptorerne er enten kugleformede eller rhabdomiske, og nogle annelider har begge dele.

Simple øjne

Øjne

Pitøjnene sidder i en fordybning i huden. Dette reducerer de vinkler, hvorfra lyset kan trænge ind. Det gør det muligt for organismen at sige, hvor lyset kommer fra.

Sådanne øjne findes hos ca. 85 % af stammerne. De opstod sandsynligvis før udviklingen af mere komplekse øjne. Huleøjne er små. De består af op til omkring hundrede celler, der dækker omkring 100 µm. Retningsbestemtheden kan forbedres ved at reducere åbningens størrelse og ved at anbringe et reflekterende lag bag receptorcellerne.

Pinhole øje

Pinhole eye er en avanceret form for pit eye. Det har flere kendetegn, især en lille åbning og en dyb grube. Nogle gange kan blænden ændres. Den findes kun hos Nautilus. Uden en linse til at fokusere billedet giver det et uskarpt billede. Derfor kan Nautilus ikke skelne mellem objekter med en afstand på mindre end 11°. Hvis blænden blev formindsket, ville det give et skarpere billede, men ville lukke mindre lys ind.

Sfærisk linseøje

Opløsningen af pitøjne kan forbedres meget ved at tilføje et materiale til at lave en linse. Dette vil reducere radius af sløringen og øge den opløsning, der kan opnås. Den mest grundlæggende form kan stadig ses hos nogle snegle og annelider. Disse øjne har en linse med ét brydningsindeks. Det er muligt at få et bedre billede med materialer, der har et højt brydningsindeks, som aftager mod kanterne. Dette mindsker brændvidden og gør det muligt at danne et skarpt billede på nethinden.

Dette øje skaber et billede, der er skarpt nok til, at bevægelse af øjet kan forårsage betydelig sløring. For at minimere virkningen af øjets bevægelse, mens dyret bevæger sig, har de fleste af disse øjne stabiliserende øjenmuskler.

Insekternes ocelli har en simpel linse, men deres brændpunkt ligger altid bag nethinden, og de kan aldrig danne et skarpt billede. Dette begrænser øjets funktion. Ocelli (øjnene af pit-typen hos leddyr) slører billedet på hele nethinden. De er meget gode til at reagere på hurtige ændringer i lysintensiteten i hele synsfeltet - denne hurtige reaktion accelereres yderligere af de store nervebundter, der haster informationen til hjernen. En fokusering af billedet vil også medføre, at solens billede bliver fokuseret på nogle få receptorer. Disse kan muligvis blive beskadiget af det intense lys; hvis receptorerne afskærmes, vil noget af lyset blive blokeret og deres følsomhed reduceret.

Denne hurtige reaktion har ført til forslag om, at insekternes ocelli primært bruges under flyvning, fordi de kan bruges til at opdage pludselige ændringer i, hvilken vej opad der er (fordi lys, især UV-lys, der absorberes af vegetation, normalt kommer ovenfra).

Refraktiv hornhinde

Øjnene hos de fleste landlevende hvirveldyr (samt hos nogle edderkopper og insektlarver) indeholder en væske, der har et højere brydningsindeks end luften. Hornhinden er skarpt buet og bryder lyset mod brændpunktet. Linsen behøver ikke at foretage al brydningen. Dette gør det lettere for linsen at justere fokus, hvilket giver en meget højere opløsning.

Reflektorøjne

I stedet for at bruge en linse er det også muligt at have celler inde i øjet, der fungerer som spejle. Billedet kan så reflekteres, så det fokuseres på et centralt punkt. Denne konstruktion betyder også, at en person, der kigger ind i et sådant øje, vil se det samme billede som den organisme, der har dem.

Mange små organismer som f.eks. rotifers, copeopoder og platyhelminthes bruger dette design, men deres øjne er for små til at give brugbare billeder. Nogle større organismer, f.eks. kammuslinger, bruger også reflektorøjne. Kammuslingen Pecten har op til 100 millimeter store reflektorøjne, som omkranser kanten af dens skal. Den registrerer bevægelige objekter, når de passerer forbi på hinanden følgende linser.

Sammensatte øjne

Sammensatte øjne er anderledes end simple øjne. I stedet for at have ét organ, der kan opfatte lys, består de af mange af disse organer. Nogle sammensatte øjne har tusindvis af dem. Det resulterende billede sammensættes i hjernen på grundlag af signalerne fra de mange øjenelementer. Hver sådan enhed kaldes ommatidium, flere kaldes ommatidia. Ommatidia er placeret på en konveks overflade, og hver af dem peger i en lidt forskellig retning. I modsætning til simple øjne har sammensatte øjne en meget stor synsvinkel. De kan registrere hurtige bevægelser og undertiden lysets polarisering.

Sammensatte øjne er almindelige hos leddyr, annelider og nogle toskallede bløddyr.

Udviklingen af øjnene begyndte med de simpleste lysfølsomme pletter i encellede organismer. Disse øjenpletter gør ikke andet end at registrere, om omgivelserne er lyse eller mørke. De fleste dyr har et biokemisk "ur" indeni. Disse simple øjenpletter bruges til at justere dette daglige ur, som kaldes cirkadisk rytme. Nogle snegle ser f.eks. slet ikke noget billede (billede), men de fornemmer lys, hvilket hjælper dem med at holde sig ude af skarpt sollys.

Mere komplekse øjne har ikke mistet denne funktion. En særlig type celler i øjet opfatter lys til et andet formål end at se. Disse celler kaldes ganglieceller. De er placeret i nethinden. De sender deres oplysninger om lys til hjernen ad en anden vej (retinohypothalamusbanen). Disse oplysninger justerer (synkroniserer) dyrets døgnrytme til naturens lys/mørke-cyklus på 24 timer. Systemet fungerer også for nogle blinde mennesker, som slet ikke kan se lys.

Øjne, der er lidt bedre, er formet som kopper, så dyret kan se, hvor lyset kommer fra.

Mere komplekse øjne giver den fulde fornemmelse af synet, herunder farve, bevægelse og tekstur. Disse øjne har en rund form, som gør, at lysstrålerne fokuserer på den bageste del af øjet, kaldet nethinden.

Andre

Gode flyvere som fluer og honningbier eller insekter, der fanger bytte, som f.eks. gudmænd eller guldsmede, har specialiserede zoner af ommatidia, der er organiseret i et fovea-område, som giver et skarpt syn. I denne zone er øjnene fladtrykt, og facetterne er større. Udfladningen gør det muligt for flere ommatidia at modtage lys fra et punkt. Dette giver en højere opløsning.

Kroppen af Ophiocoma wendtii, en slags skørstjerne, er dækket af ommatidia, hvilket gør hele dens hud til et sammensat øje. Det samme gælder for mange chitoner.