Fisiologi Visual (advance, blok 19 ) dr I Njoman Widajadnja, M.Kes, AIFM

FISIOLOGI PENGLIHATAN

Anatomi Bola Mata & Struktur Asesoris Mata Struktur-struktur Asesoris Mata Palpebra/ Kelopak Mata Glandula sebacea & Glandula sudorifera (Commissura lateralis) (Commissura medialis)

Gld. Meibomian/ Tarsalis  infeksi  chalazion Conjunctiva palpebralis & bulbaris

Penglihatan : adalah proses yg menterjemahkan cahaya yang dipantulkan oleh benda menjadi citra di otak. Fotoreseptor di retina mentransduksi energi cahaya menjadi sinyal listrik yg diteruskan ke korteks visual untuk diproses. Jumlah cahaya yg memasuki mata dapat diubah dengan mengubah ukuran pupil

Mata adalah organ tubuh yg berfungsi seperti kamera Mata memfokuskan cahaya pd retina dengan bantuan lensa mata dan apertura / pembukaan pupil yg ukurannya dapat disesuaikan u mengubah cahaya yg masuk ke dlm mata Ada 3 tahap u/ penglihatan

Ada 3 tahap u/ penglihatan Cahaya memasuki mata dan lensa mefokuskan cahaya ke retina Fotoreseptor retina mentransduksi energi cahaya menjadi sinyal listrik Jaras saraf dari retina ke otak mengolah sinyal listrik menjadi citra visual.

Anatomi Mata Mata ada dlm ruang orbita pada tulang wajah tengkorak Memiliki 6 otot rangka ekstrinsik, yg dipersarapi o/ N III, IV, VI Palpebra superior dan inferior menutupi permukaan anterior mata, aparatus lakrimalis (kelenjar dan duktus) senantiasa membasahi mata, yg dirangsang o/ saraf parasimpatis via n VII

Anatomi Bola Mata & Struktur Asesoris Mata Struktur-struktur Asesoris Mata Palpebra/ Kelopak Mata Glandula sebacea & Glandula sudorifera (Commissura lateralis) (Commissura medialis)

M. rectus medialis tak terlihat Inervasi: Nervi III, IV, dan VI

Pupil adalah celah / apertura masuknya cahaya, yang bisa berdilatasi dan kontriksi oleh cincin otot pupil yg halus. Warna pupil hitam ditengah cincin berwarna pigmen yg disebut iris Lensa : membatasi ruang mata, depan disebut ruang kamera anterior berisi humor aqueous (yg diproduksi epitel siliaris), dibelakang lensa ada ruang vitreous, yg berisi korpus vitreous, matrik gelatin jernih. Lensa berbentuk bikonvex

Tunica fibrosa: sclera & cornea  lensa kontak (oksigenasi) Ora serrata Ora serrata Tunica fibrosa: sclera & cornea  lensa kontak (oksigenasi) Tunica vascularis/ uvea: choroid, corpus ciliaris (m. ciliaris & processus ciliaris), iris (m. constrictor (parasimpatis) & dilator pupillae (simpatis) Retina

Lensa digantung oleh ligamen yg disebut Zonula Sklera merupakan dinding luar biji mata terdiri dari jaringan penunjang. Kornea (lanjutan sklera), merupakan dinding depan mata, berbentuk cakram transparan Kornea dan lensa sama2 membiaskan cahaya yg ikut memfokuskan cahaya ke retina.

Diskus optikus merupakan neuron jaras visual membentuk n optikus (N Diskus optikus merupakan neuron jaras visual membentuk n optikus (N.II), tidak mengandung reseptor Disebelah lateral diskus terdapat area gelap disebut Fovea berbentuk cincin tipis Makula merupakan lokasi reseptor retina dengan penglihatan tertajam

Nervus Optikus (N.II) menuju ke otak membentuk kiasma optikum, yi tempat bbrp serat saraf bersilangan ke sisi berlawanan Nukleus genikulatum lateralis, pd talamus merupakan tempat saraf bersinap, yang selanjutnya akan menuju ke korteks visual pd lobus osipitalis Jaras kolateral talamus ada yg menuju ke otak tengah, tempat jaras bersinap dg neuron eferen N III, yg mengendalikan diameter pupil (n otonom)

Gelombang cahaya difokuskan oleh lensa yg mana bentuk lensanya dapat disesuaikan oleh kontraksi atau relaksasi otot siliaris Cahaya diubah menjadi energi listrik oleh fotoreseptor retina, dan sinyal dihantarkan melalui neuron bipolar ke sel ganglion yg aksonnya membentuk n. Optikus (N.II)

IMPULS SARAF Lapisan berpigmen Lapisan fotoreseptor (sel konus & basilus) Lapisan sel bipolar Lapisan sel ganglion CAHAYA

Lapisan fotoreseptor: Sel konus (“cone”): 6 juta; cahaya terang; warna (biru, hijau, merah); fovea centralis (macula lutea); kebutaan Sel basilus (“rod”): 120 juta; cahaya temaram; rabun malam Blind spot (discus opticus);

Cahaya awalnya memasuki mata melalui pupil Sebelum mencapai fotoreseptor pd retina, cahaya mendapat modulasi dari ukuran pupil Kemudian dimodulasi lagi oleh pengubahan bentuk lensa mata Intensitas cahaya yg dpt ditoleransi sebesar 100.000 x lipat, dikarenakan adanya kepekaan fotoreseptor

Saat cahaya matahari, pupil dapat mengecil sampai 1,5 mm oleh jaras parasimpatis. Dalam gelap pupil dapat berdilatasi sampai 28x lipat, oleh kontraksi pupil dgn jaras saraf simpatis Reflex pupil (parasimpatis), merupakan standart neurologis, bahwa setiap cahaya yg masuk selalu mencetuskan reflex, sinyal diantarkan melalui n II  talamus otak tengah, tempat neuron eferen mengkonstriksikan pupil di kedua bola mata, respons ini disebut reflex konsensual.(via n III)

Pertanyaan Kasus : mengapa penyinaran pada salah satu mata, menyebabkan konstriksi pupil di ke dua mata? Bila anda menyinari mata kiri dan terjadi konstriksi pupil di mata kanan, tetapi tidak di mata kiri, apa yg dapat disimpulkan ttg jaras aferen ke otak? pula bagaimana jaras eferen ke pupil?

Refraksi  pembelokan cahaya via medium berbeda 75% di kornea; 25% di lensa Cahaya dari obyek > 6 m  paralel Cahaya dari obyek < 6 m  divergen  akomodasi Akomodasi: kurvatura lensa untuk penglihatan dekat Penglihatan jauh  m. ciliaris relaksasi Penglihatan dekat  m. ciliaris kontraksi

Refraksi Setiap cahaya dari udara melewati kornea atau lensa akan mengalami pembelokan (refraksi) Kornea merefraksikan 2/3 total cahaya (60-75%), sedang Lensa 1/3 total cahaya (25-33%) Bila cahaya melewati satu media ke media lain, maka terjadi 2 faktor ketergantungan

Ketergantungan tersebut : Perbedaan densitas kedua media Sudut antara berkas cahaya dgn permukaan media yg dimasuki Namun Densitas udara dan densitas lensa disamakan! Sudut antara cahaya dgn permukaan lensa ditentukan oleh kelengkungan permukaan lensa dan arah berkas cahaya

Bila permukaan cekung, cahaya akan menyebar /divergen Bila permukaan cembung, cahaya akan mengumpul/ konvergen Untuk mempertahankan benda yg dekat agar tetap terfokus di retina, lensa akan membulat sehingga panjang fokus bisa lebih pendek, proses penyesuaian ini disebut akomodasi

Konstriksi pupil Simultan dengan akomodasi Konvergensi Penglihatan binokular  cahaya dijatuhkan di tempat identik di kedua retina Trias akomodasi : bola mata konvergensi, pupil kontriksi, lensa mata mencembung

Fovea mempunyai ketajaman penglihatan yang tertinggi karena mempunyai lapangan reseptif yg paling kecil Sel Batang berperan untuk penglihatan monokromatik malam hari, Sel Kerucut berperan untuk penglihatan ketajaman yang tinggi dan penglihatan warna saat siang hari

Visual Field (lapangan penglihatan): Setiap sel ganglion menerima informasi dari daerah tertentu retina, daerah ini yg disebut lapangan penglihatan Lapangan penglihatan ganglion yg dekat fovea adalah cukup kecil, sehingga ketajaman penglihatannya paling besar, karena hanya beberapa fotoreseptor yg bersinap pd setiap sel ganglion

IMPULS SARAF Lapisan berpigmen Lapisan fotoreseptor (sel konus & basilus) Lapisan sel bipolar Lapisan sel ganglion CAHAYA

Lapisan fotoreseptor: Sel konus (“cone”): 6 juta; cahaya terang; warna (biru, hijau, merah); fovea centralis (macula lutea); kebutaan Sel basilus (“rod”): 120 juta; cahaya temaram; rabun malam Blind spot (discus opticus);

Fotoreseptor mentransduksi energi cahaya menjadi energi sinar listrik Sel batang (rod) berfungsi baik pada pencahayaan rendah dan baik u/ malam hari Yaitu benda terlihat hitam atau putih dan bukan berwarna Banding 20 : 1 antara batang dg kerucut Sel kerucut (cone) berfungsi u penglihatan ketajaman tinggi, melihat warna siang hari saat tingkat cahaya tinggi. Acuity = ketajaman

Kedua fotoreseptor memiliki struktur sama Segmen luar : ujungnya menyentuh epitel pigmen retina, segmen luar ini berlipat2 membentuk diri seperti cakram. berguna u transduksi energi cahaya Segmen dalam: mengandung inti sel dan organel mitokondria, badan Golgi u/ sintesa ATP n protein Segmen basal: terminal sinaps yg melepas glutamat ke sel bipolar

Pigmen Visual : pigmen ini peka thd cahaya dan terikat pd bag cakram sel reseptor yg sanggup mentransduksi energi cahaya menjadi potensial membran Rodopsin : opsin (protein)+ retinal (der Vit A) opsin tertanam pd membran cakram sel  retinal adlh bag pigmen penyerap cahaya Sel batang : 1 bh rodopsin, kerucut : 3 bh

Proses Fototransduksi Dalam keadaan tanpa cahaya, retinal berikatan erat dg opsin Ketika teraktifasi o/ hanya 1 foton cahaya saja  retinal berubah bentuk  konfigurasi baru, yg mana retinalnya tidak lagi terikat dg opsin tetapi dilepaskan dari pigmennya, keadaan ini dikenal sbg bleaching (pemucatan)(all-trans) Bagaimana pemucatan rodopsin memicu potensial aksi yg dihantarkan pd jaras optik?

Maka dikenal : Ada peran dr kompartmen intra n extraseluler Sel batang memiliki 3 kanal kation utama yi: 1)kanal CNG (cyclic nucleotide-gate chanels) Na n Ca memasuki batang 2) kanal K, memungkinkan K bocor keluar sel 3) kanal Ca berpintu listrik pd terminal sinaps yg membantu eksositosis neurotransmiter.

Fotoreseptor & fotopigmen

Fototransduksi sel batang

Situasi gelap: Bila batang berada dlm gelap n rodopsin tdk aktif,  kadar cGMP pd kerucut adlh tinggi, pd saat ini baik kanal CNG maupun K akan terbuka, yg mana influx ion Na n Ca > eflux K, shg batang tetap terdepolarisasi -40mV (N=-70mV) Membran yg sedikit terdepolarisasi ini mengkondisikan kanal Ca berpintu listrik terbuka n terjadi pelepasan neurotransmiter glutamat pd sinaps menuju sel bipolar disebelahx.

Situasi terang: Ketika ada cahaya rodopsin teraktifasi, maka ada G transdusin (enzim) yg dpt mengurangi konsentrasi cGMP menyebabkan kanal CNG tertutup influx kation melambat / berhenti. Influx kation <<, namun eflux K tetap berlangsung shg bag dalam batang terhiperpolarisasi n pelepasan neurotransmitr glutamat berkurang Bila ada cahaya terang, maka semua kanal CNG tertutup, pd saat ini pelepasan neurotransmtr  stop.

Keadaan redup: Cahaya redup: menyebabkan respon berjenjang yang ~ proporsional dg intensitas cahaya Setelah aktifasi, retinal berdifusi keluar sel dan dibawa ke dalam sel pigmen, disini retinal diubah  inaktif sebelum dikembalikan ke dalam sel batang dan bergabung lagi dg opsin. Pemulihan rodopsin dari pemucatan dpt menghabiskan waktu bbrp saat, menjadi faktor utama mengapa  adaptasi lambat saat berpindah dari lingkungan terang kepd gelap.

Pemrosesan sinyal dimulai dari Retina.

Pemrosesan sinyal dimulai dari Retina. Ini merupakan langkah ke-3 dari proses visual Prosesing sinyal pd retina mrpk contoh yg baik ttg konvergensi (polisinap antar sel), yi sesudah terproses pd sel reseptor, kmd pindah ke sel bipolar dimana disini ada mengalami modulasi dari sel horisontal, sel amakrin Sel Bipolar : pelepasan glutamat dari fotoreseptor ke sel bipolar mengawali pengolahan sinyal (modulasi)

IMPULS SARAF Lapisan berpigmen Lapisan fotoreseptor (sel konus & basilus) Lapisan sel bipolar Lapisan sel ganglion CAHAYA

Ada 2 macam sel bipolar: Light-on ( sel bipolar ON) yg aktif saat terang, ketika sekresi glutamat berkurang. Pada lingkungan gelap sel ini dihambat o/ pelepasan glutamat Light-off (sel bipolar OFF), dirangsang o/ pelepasan glutamat dlm lingk. gelap. Di dlm lingk terang dgn glutamat yg sedikit, sel ini diinhibisi.

Catatan: dengan menggunakan reseptor glutamat yg berbeda, satu stimulus cahaya dg neurotransmiter yg sama  menghasilkan 2 respons yg berbeda. Apakah glutamat akan mengeksitasi atau menginhibisi,  ditentukan o/ `jenis reseptor` glutamat pd sel bipolar. Sel bipolar ON memiliki reseptor glutamat metabropik (=mGluR6), yg menghiperpolarisasi sel ketika reseptor berikatan dg glutamat dlm lingk gelap

Ketika mGluR6 tdk teraktifasi, sel bipolar ON terdepolarisasi Sel bipolar OFF memiliki reseptor inotropik glutamat yg membuka kanal ion dan mendepolarisasi sel bipolar OFF pd link gelap. Prosesing sinyal sel bipolar juga dimodifikasi o input dr sel horisontal dan sel amakrin.

Sel Ganglion Selanjutnya sel bipolar bersinap dg sel ganglion Sel ganglion: tanggap lapangan penglihatan Lapangan penglihatan yg berdekatan dg fovea adalah cukup kecil. Ketajaman dibag ini adalah yg paling besar. Tapi dibag tepi retina, bbrp fotoreseptor berkonvergensi pd 1 sel ganglion  penglihatan tdk begitu tajam.

Lapangan penglihatan sel ganglion berbentuk pusat bundar dan sekelililing bundar seperti donat. Kontras antara pusat dan sekelilingx menginterpretasi info visual Kontras yg kuat antara pusat dan sekeliling  menghasilkan respon eksitatorik kuat atau respon inhibisi kuat pd sel ganglion Kontras yg lemah antara pusat dan sekeliling  memeberi respon sedang

Zona Binokuler dan Monokuler Z.Binokuler posisinya benda yg ada ditengah2 lapang penglihatan Yi tempat lapang penglihatan kiri & kanan berhubungan dg dua mata yg bertumpang tindih Z.binokuler memungkinkan otak mencitrakan benda ada di depan atau dibelakang satu dengan yg lainnya Z.binokuler pencitraannya adalah 3 dimensi (tekstur benda)

Z. Monokuler, benda berada di sisi luar penglihatan Berhubungan hanya pd satu mata saja Pencitraannya dua dimensi, sehingga tdk bisa membedakan posisi lebih didepan atau lebih dibelakang dari suatu benda

Penglihatan Binokuler

Medan penglihatan = nasal (sentral) + temporal (periferal) Medan penglihatan nasal  di bagian temporal retina Medan penglihatan temporal  di bagian nasal retina

Separuh kanan medan penglihatan  otak kiri Separuh kiri medan penglihatan  otak kanan

Organisasi Topografis Korpus genikulatum lateralis tersusun dalam lapisan-2 yg sesuai dg berbagai bagian lapangan penglihatan yg berbeda, yg berarti bhw informasi dari benda2 yg berdekatan diolah secara bersamaan

Sinyal visual diproses oleh 3 sistem berbeda di otak: Sistem pemroses bentuk obyek Sistem pemroses warna obyek Sistem pemroses gerakan, lokasi, organisasi spasial obyek

Area visual primer = area 17 Area asosiasi visual (area 18 & 19) - Menghubungkan pengalaman visual masa lalu & masa depan - Mengenali sendok dengan melihat

THANKS