Az élő fényképezőgép

A központi idegrendszer az érzéksejtekkel felszerelt érzékszervek révén szerez tudomást a külvilágról.
A mechanikai és a vegyi ingerek érzékelése (a mi esetünkben a tapintás, a szaglás és az ízérzés) ősibb jellegű, mint a látás és a hallás, a mindennapi életben az ember mégis elsősorban a két utóbbi érzékelésnek veszi hasznát.
Az alábbiakban dr. Szél Ágoston, a Semmelweis Orvostudományi Egyetem humánmorfológiai és fejlődésbiológiai intézetének egyetemi docense annak titkaiba avatja be az olvasót, hogy miképp látjuk a csodálatos formákat és színeket felvonultató világot.

– Tökéletesebb-e a mi szemünk az állatokénál?

– Habár az emberi szem sok olyanra képes, amire az állati szemek nem, számos állatnak bizonyos értelemben tökéletesebb a szeme a miénknél. A látás összetett folyamat, amely különféle szerkezeti elemekkel van kapcsolatban, ennek következtében például a madárszem az ultraibolya fényt is érzékeli, amelyet az emberi szem nem lát. Ha csak ezt vesszük, akkor a madárszem tökéletesebben lát, mint a miénk. Arról nem is szólva, hogy például a sas sok kilométer magasból is jól látja azokat a talaj felszínén levő dolgokat, amiket mi sokkal közelebbről sem veszünk észre. Mindehhez, persze, azt is hozzátehetjük, hogy nekünk sem az ultraibolya fény látására, sem az igen nagy távolságból való felderítésre nincs szükségünk.

– Az azonban tény, hogy a törzsfejlődés során kezdetleges szemek is megjelentek.

– Ez tagadhatatlan. Eddig mintegy negyvenféle, szerkezetileg jócskán különböző szemet írtak le a kutatók, amelyek csak annyiban hozhatók közös nevezőre, hogy valamilyen módon a fényt érzékelik. Néhány évvel ezelőtt viszont nagy meglepetést okozott (szakmai körökben is), hogy a muslica összetett szemének és az emberi szemnek a génjei nagymértékben hasonlítanak. Nyomban fel is vetődött az a kérdés, hogy akkor miért különbözik annyira e rovar és az ember szeme. Erre vonatkozóan két föltevés született. Az egyik szerint a „szemgének” alapján annak idején létrejött egy „ősszem”, s abból alakult ki az összes mai szemtípus. A másik föltevés azt állítja, hogy mindenféle szem egymástól függetlenül alakult ki a törzsfejlődés során, s minthogy a működésükben hasonlóságok vannak (hiszen mindegyikük fényt érzékel), a szerkezetüket meghatározó gének fokozatosan hasonlóvá váltak egymáshoz. A két föltevés közötti párbaj ugyan még nem dőlt el, az mindenesetre az előbbi mellett szól, hogy a fény érzékeléséért felelős molekula (az opszin) minden szemben nagyjából egyforma. Az örökletes hasonlósághoz tehát biokémiai hasonlóság is társul.

– Helyénvaló-e – mint az a cikk címében is olvasható – a fényképezőgéppel való összehasonlítás?

– Igen nagy mértékben. A fényképezőgép külső, fényt át nem eresztő fekete burkának a szemgolyó fala felel meg, amelynek a belső rétegében (a recehártyában, más néven ideghártyában vagy retinában) fekete színanyag akadályozza meg, hogy oldalról, azaz a szembogár (pupilla) megkerülésével fény jusson a szembe. További hasonlóság, hogy a fényképezőgépben és a szemben egyaránt lencse fókuszálja, vetíti a képet a fényérzékeny helyre (a filmre, illetve a recehártyára). A készülékbe (a fényképezőgépbe és a szembe) bejutó fény mennyisége mindkét esetben szabályozható – a fényképezőgépben a rekesz (blende), a szemben a szivárványhártya szolgál erre a célra. A különbség csak annyi, hogy a mai korszerű fényképezőgépekben a lencse és a rekesz automatikusan szabályozza a kép élesre állítását és a fényerőt, a szemben ellenben a szemlencsét és a szivárványhártyát mozgató izmoktól függ a fókusztávolság és a szembe jutó fénymennyiség. Végül abban is egyezés van, hogy mindkét esetben vegyi átalakulás következtében jön létre a kép. A film fényérzékeny bevonatában a fény fotonjai egyszerű vegyi reakciót indítanak meg, amelynek következtében az előhívás során a negatívon kirajzolódik a kép. A szem recehártyájában sokkal bonyolultabb láncreakció kezdődik a fény hatására, s ennek révén jön létre az a seregnyi idegingerület, amelyből végül is – feldolgozás után – összeáll az általunk látott kép. A tekintetben viszont különbözik a fényképezőgép a szemtől, hogy minden felvételhez továbbítódik a film benne, a szemben ugyanakkor ugyanaz a recehártya érzékel mindenféle képet, s ez csak úgy lehetséges, hogy amint az idegingerület létrejött, minden egyes foton által elindított kémiai folyamatot leállít egy erre a célra szolgáló anyag (arresztin). Enélkül ugyanis nem volna arra mód, hogy a recehártya rendkívül gyors egymásutánban reagáljon a szembe jutó fényre.

– Bár ezt az iskolában mindenki tanulta, mégis foglaljuk össze a fénynek a szemben megtett útját.

– A fénysugár először a szemgolyó elülső felületét határoló, óraüveg alakú szaruhártyával érintkezik. E csekély víztartalmú, ereket nem tartalmazó szövet teljesen áttetsző, s a fénysugarat csak annyira töri meg, amennyire a fénynek a levegőből egy szilárd szerkezetbe való belépésekor meg kell törnie. Mögötte a szemlencséig terjedő teret kitöltő csarnokvízbe jut a fény, ahonnan a szintén áttetsző (krisztallin nevű fehérjét tartalmazó, mag nélküli rostokból álló), de változtatható törőképességű lencsébe lép be. A szemlencse törőképességének izommal való változtatására azért van szükség, hogy bárhonnan (távolról vagy közelről) érkezzen is a fénysugár, az pontosan a recehártyára vetüljön. Amikor távolba néz a szem, a szemlencse lapos, mert csak kevéssé kell megtörnie a végtelenből érkező párhuzamos fénysugarakat, ám közelebbre nézéskor egyre nagyobb fénytörésre van szükség, s evégett a szemlencse egyre domborúbbá válik. A szemgolyó következő szerkezeti egysége a recehártyáig tartó, áttetsző üvegtest, amely kocsonyás természetű anyag, ekképp – boncoláskor vagy ha az eltávolítása szükségessé válik – egy darabban kiemelhető a szemből.
Az említett fénytörő közegek után érkezik el a fénysugár a szem „film”-jéhez, a recehártyához, amely az eddigi szerkezetektől eltérően az idegrendszerből fejlődik ki. Gyakran mondják, hogy ez a hártya az idegrendszer előretolt állása. Ebben sok igazság van, hiszen az embrionális fejlődés során a telepe az agy telepével közös helyről származik, és szoros kapcsolatuk a későbbiekben is megmarad. A recehártyát ugyanis a vastag, páros látóideg köti össze az aggyal.

– Mi megy végbe ebben a vékony hártyában?
– A recehártyában foglalnak helyet a fényérzékelő (fotoreceptor) sejtek (1. ábra), amelyek módosult idegsejtek. Az egyik részük a rájuk vetülő fény sokszorozását végzi, ami a látás hatékonyságát javítja, de a fő szerepük az, hogy a fényinger hatására idegingerület jön létre bennük, s az az idegrostokon át elindul az agyi látóközpont felé.

– Már ez is sejteti, hogy elég bonyolult lehet a recehártya szerkezete.

– Nos, valóban sokkal bonyolultabb, mint a fényképezőgépben levő filmé. Az ugyanis egy celluloidlemez, amelyet fényérzékeny emulzió (zselatinba ágyazott ezüst-bromid) borít. A recehártyában ugyanakkor mikroszkóppal tíz réteg fedezhető fel. A legbelső a recehártyát választja el az üvegtesttől. Ezután különböző sejtféleségeket magukban foglaló rétegek következnek, míg eljutunk a fényérzékelő pálcika- és csapsejtek rétegéig, amelyet egy külső hártya, a festékhám határol. Ez az a hámféleség, amelyben – mint a neve is jelzi – festékszemcsék vannak, s azok – mint már említettem – a pupilla nyílását nem számítva minden oldalról leárnyékolják a szem belsejét. A recehártya különlegessége, hogy a fényt érzékelő sejtek és receptoraik nem a fény beesésének oldalán, hanem az ellenkező oldalon helyezkednek el, tehát különböző idegsejtek és -nyúlványok „erdején” keresztül kell a fénynek eljutnia oda, ahol az érzékelésére sor kerül.

– A recehártyabeli sejtek eszerint nem kizárólag idegsejtek.

– Nem, hiszen a festékhámsejtek sajátos szerkezetű hámsejtek, s a Müller-féle támasztósejtek sem idegsejtek, amelyeknek az ellaposodott nyúlványai hozzák létre a belső és a külső határhártyát.

– A recehártya bonyolult szerkezete bonyolult működést sejtet.

– Korántsem véletlen, hogy a különböző idegsejtek rétegekben helyezkednek el. Ezek a sejtek ugyanis nem passzív közvetítői (továbbítói) az idegingerületeknek, hanem bizonyos fokú feldolgozást is végeznek. Legnagyobb számban a fényérzékelő pálcikasejtek fordulnak elő, amelyekből több is csatlakozik egy kétnyúlványú idegsejthez, s több kétnyúlványú sejt információja jut egy-egy soknyúlványú dúcsejtbe. Az utóbbiak hozzák létre azt az üzenetet, amelyet azután az agy felé küldenek. A teljességhez, persze, az is hozzátartozik, hogy a recehártyabeli idegsejtek oldalirányban is informálják egymást, s ennek egyebek között a kontrasztok (a legsötétebb és a legvilágosabb részek közötti fényességi arányok) érzékelésében van fontos szerepe.

– Az is tankönyvi adat, hogy a pálcikák és a csapok nem egyenletesen oszlanak el a recehártyában.

– Még mielőtt erről szólnék, hadd említsem meg, hogy a hosszabb, mindvégig egyforma átmérőjű fotoreceptor a pálcika, míg a rövidebb, a hossztengelye mentén dudoros és a végén kúpos receptort csapnak nevezik (2. ábra). Valamennyi pálcika ugyanarra a hullámhosszúságú zöld fényre a legérzékenyebb, ám a piros fényre érzéketlen. Általuk a fény meglétéről vagy hiányáról szerzünk tudomást. Nekik köszönhetjük például, hogy félhomályban vagy sötétben is felismerjük a tárgyak körvonalait. A színlátás örömével viszont a csapok ajándékoznak meg bennünket, amelyeknek három fajtája van. Az egyik a vörös, a másik a zöld, a harmadik a kék színre a legérzékenyebb.
A pálcikák és a csapok abban is különböznek egymástól, hogy míg az előbbiekből több tíznek vagy több száznak az ingerülete egyetlen idegroston indul el az agy felé, addig a csapok között jócskán akadnak olyanok, amelyeknek külön-külön is eljut a rostja (tengelyfonala) a magasabb idegközpontba. Ez azt sugallja, hogy az idegrendszer sokkal többre tartja a belőlük érkező információt.
Szemünk hátsó csúcsán egyébként van egy olyan apró gödör (sárgafolt), ahol csak csapok vannak. Ettől sugárirányban kifelé haladva egyre csökken a csapok száma, ekképp a recehártya szélén a pálcikák száma messze meghaladja a csapokét. Az említett sárgafolttól nem messze helyezkedik el a látóidegfő, ahonnan a látóideg ered. Innen ágaznak ki a recehártya apró verőerei, s itt gyűlnek össze a visszerek is. Mindebből az következik, hogy e helyütt nincsenek fényérzékelő sejtek, ezért találó rá a vakfolt elnevezés.

– Anélkül, hogy belebonyolódnánk az apró részletekbe, megtudhatnánk valamit a látás biokémiájáról is?

– A pálcikákban és a csapokban végbemenő fotokémiai folyamat lényege az, hogy a fénnyel kapcsolatba kerülő molekula, az opszin (függetlenül attól, hogy melyik típusa, ugyanis a pálcikában és mindháromféle csapban egy kissé eltérő vegyi összetételű opszin fordul elő) térbeli szerkezete kismértékben megváltozik, s ez épp elegendő ahhoz, hogy az ily módon aktiválódott molekula egyéb vegyületeket aktiváljon. Ekképp egy láncreakció jön létre, amelynek végeredménye az érzéksejt „kisülése” lesz, amely idegingerület formájában kel útra a rostján keresztül az agy nyakszirti lebenyében levő látóközpont felé. De nem közvetlenül jut el oda. Ez az idegrost ugyanis – vagy átkereszteződve, vagy az azonos oldalon haladva – csak az agy oldalsó térdestestjéig halad, s ott egy másik idegsejtre tevődik át az ingerület. Ennek a rostja jut el azután a látókéregbe.

– Az előbb kétszer is szerepelt a vagy szócska.

– Ez azt érzékelteti, hogy mindkét szemből mindkét agyfélteke nyakszirti lebenyében levő látóközpontba jut ingerület, s minthogy a két szem mintegy 10 centiméterre van egymástól, a kétféle információnak nélkülözhetetlen szerepe van a kétszemes, azaz a térlátásban.

– Miért látjuk a világot egyenesben, amikor a szemlencse fordított állású képet vetít a recehártyára?

– Ez tanulásnak az eredménye. Ez azzal a kísérlettel szemléltethető, hogy ha az ember képfordító szemüveget vesz fel, akkor egy-két napig nehéz helyzetben lesz, mert mindent a feje tetejére állítva fog látni. Egy idő múltán azonban agyának a közreműködésével megtanulja újra egyenesben látni a világot. Amikor azután ezt a szemüveget leveszi, a bonyodalom elölről kezdődik, ám a végén megint csak rendesen fog látni mindent.

– Ez azt sugallja, hogy látni is ugyanúgy meg kell tanulni, mint járni vagy beszélni.

– Pontosan. Az ember nem úgy születik, hogy mindent rendesen lát, hiszen a szem is fejlődik és tökéletesedik a születés után. Például egy ideig gyarapszik a pálcikák és a csapok száma, s ezzel együtt jár, hogy a recehártyabeli és a magasabb idegközpontokban levő idegsejtek közötti kapcsolatok (szakmai szóval: szinapszisok) is szerteágazóbbá válnak. Egyébként nemcsak azt kell megtanulnunk, hogy egyenes állású vagy fordított képet látunk-e, hanem a színekkel is meg kell ismerkednünk. A gyermeknek ugyanúgy meg kell tanulnia, hogy milyen szín a piros vagy a sárga, mint azt, hogy milyen az asztal vagy a szék. Baj csak akkor van, ha valakinek a szeméből örökletes hiba folytán hiányzik valamelyik színérzékelő sejt. Ilyenkor színvakságról vagy színtévesztésről beszélünk. A legismertebb példa az, hogy a piros színt zöldnek látja az ember, s ebből már nem egy baleset származott. Az ilyen embernek magától értődően ugyanolyan nehéz elmagyarázni, hogy milyen is az a piros szín, mint a vakoknak.

Dr. P. T.