Neurofisiologi Penglihatan

Mata sebagai kamera

Gambar mata sebagai kamera.

Angka-angka adalah indeks bias.Lensa 3-dioptri membawa sinar paralel dari cahaya untuk fokus pada 1/3 meter

Pada manusia, kekuatan total optik mata rileks adalah sekitar 60 dioptri. Kornea kurang lebih

dua-pertiga dari kekuatan ini dan lensa kristal (bersama dengan humor aquous dan humor vitreous)

memberikan kontribusi sepertiga sisanya.

Pada saat memfokuskan, kontraksi otot ciliary mengurangi ketegangan lensa meningkatkan

kecembungan dari lensa meningkatkan daya optik mata.

Dengan bertambahnya usia manusia, amplitudo akomodasi berkurang dari:

- kira-kira 15 sampai 20 dioptri pada saat muda,

- 10 dioptri pada usia 25,

- dan 1 dioptri pada 50 dan lebih.

Pengaturan akomodasi

Akomodasi: mekanisme yang memfokuskan sistem lensa mata untuk tajam penglihatan yang

baik. Akomodasi terjadi karena kontraksi dan relaksasi muskulus siliaris. Kontraksi meningkatkan

kekuatan bias lensa. Relaksasi menurunkan kekuatan bias lensa.

Area korteks yang mengatur akomodasi terletak paralel dengan area yang mengatur pergerakan

fiksasi mata, dengan integrasi akhir berupa sinyal penglihatan dalam area 18 dan 19 korteks

Brodmann dan menjalarkan sinyal motorik ke muskulus siliaris melalui area pretektal batang otak

dan kemudian masuk ke nukleus Edinger-Westpal dan akhirnya melalui serabut saraf parasimpatis

menuju mata.

Pengaturan fokus pada mata

(a) (kiri) untuk memfokuskan pada objek jauh dengan jarak tertentu, lensa memipih,. (kanan) untuk memfokuskan objek

yang dekat, lensa mencembung.

<===far close===>

<===far close===>

Distance to ObjectDistance to Object<===far close===>

=emetrope

=myope

=hypermetrope

Ketajaman Penglihatan

Sudut terkecil pada mata yang terbentuk oleh sinar-sinar dari sepasang pita paralel (gelap dan

terang) yang masih dapat memberi kesan sebagai 2 benda terpisah. Lebar sudut sekitar 0,5 menit

(merupakan sudut yang masih dapat dipisahkan oleh sel kerucut fovea centralis). Faktor yang

mempengaruhi ketajaman penglihatan antara lain :

a. Kedudukan benda di lapangan pandang

• Paling tajam di titik fiksasi → bayangan jatuh di fovea centralis

• Paling tak tajam terletak pada bagian tepi lapangan pandang ( bagian dunia luar yang

terlihat mata, dengan pandangan mata yang terfiksasi)

b. Derajat pencahayaan.

Mekanisme pembentukan bayangan

Energi cahaya dengan panjang gelombang cahaya ± 397 – 723 nm oleh mata diubah menjadi aksi

potensial dalam N.opticus (N.II) Bayangan benda difokuskan di retina Berkas cahaya yang

mengenai retina akan memicu aksi potensial pada sel kerucut dan batang impuls dihantarkan ke

korteks (lobus occipitalis) otak kesan penglihatan.

Layers of the RetinaPhotoreceptorsRods Cones

Membrane discs bearingphotopigment molecules

Signal-ProcessingNeurons

Optic Nerve

GanglionCell

light

Sel batang merupakan reseptor penglihatan malam (skotopik), peka cahaya, dan tidak mampu

untuk penglihatan warna. Sel kerucut merupakan reseptor penglihatan terang (fotopik), ketajaman

lebih besar dan berfungsi untuk penglihatan warna. Sel batang dan kerucut mengandung zat yang

terurai jika terkena cahaya. Dalam proses ini mereka merangsang saraf mata (N. Opticus) untuk

menghantarkan impuls sehingga suatu proyeksi benda dapat dilihat. Zat kimia pada sel batang

disebut rhodopsin dan pada sel kerucut disebut pigmen kerucut .

Siklus Rhodopsin

Rhodopsin adalah kombinasi protein scotopsin dan protein retinal (retinene). Retinal adalah

jenis khusus yang disebut 11 - cis – retinal. Bentuk cis retinal ini penting karena ini adalah satu-

satunya bentuk yang dapat bergabung dengan scotopsin untuk mensintesis rhodopsin. Jika rhodopsin

menyerap energi cahaya, segera terurai menjadi bathorhodopsin . Bathorhodopsin merupakan

senyawa tidak stabil dan dalam hitungan nano detik akan terurai menjadi lumirhodopsin. Kemudian

pada beberapa μ detik menjadi metarhodopsin I dan setelah 1 milidetik menjadi metarhodopsin II.

Akhirnya menjadi scotopsin dan semua retinal trans. Metarhodopsin II disebut juga activated

rhodopsin yang merangsang perubahan listrik dalam sel batang dan kemudian menjalarkan bayangan

visual ke SSP.

Pembentukan kembali rhodopsin

Tahap pertama dari pembentukan kembali rhodopsin adalah mengubah semua - trans – retinal

menjadi 11 - cis – retinal. Proses dikatalisis oleh enzim isomerase retina Ketika 11 - cis - retinal

terbentuk, otomatis ia bergabung lagi dengan scotopsin untuk membentuk rhodopsin.

Bila berada dalam terang cukup lama maka:

zat fotokimia batang/kerucut → retinal + rodopsin/fotopsin

Retinal batang/kerucut → vit A.

Akibatnya konsentrasi zat fotokimia peka cahaya sangat rendah sehingga kepekaan mata

terhadap cahaya berkurang ( adaptasi terang).

Bila dalam gelap cukup lama maka:

retinal + opsin batang/kerucut → pigmen peka cahaya (rodopsin)

Vit A → retinal → pigmen peka cahaya

Akibatnya reseptor visual menjadi peka sehingga dengan cahaya minimal mata telah mampu

melihat ( adaptasi gelap).

Pengaturan diameter pupil

Saraf parasimpatis : merangsang otot sfingter pupil → memperkecil celah pupil (miosis)

Saraf simpatis : merangsang serabut radial iris → dilatasi pupil (midriasis).

Jika mata disinari cahaya, pupil akan mengecil, ini disebut refleks cahaya pupil.

Persarafan otonom mata dan jaras lengkung refleks

Jaras Penglihatan

1. Sistem baru

Penjalaran sinyal penglihatan secara langsung ke dalam korteks penglihatan di lobus

oksipitalis.

Sinyal saraf penglihatan meninggalkan retina melalui nervus optikus. Di kiasma optikum, serabut

nervus optikus dari bagian nasal retina menyeberangi garis tengah, tempat serabut nervus optikus

bergabung dengan serabut-serabut yang berasal dari bagian temporal retina mata yang lain sehingga

terbentuklah traktus optikus. Serabut-serabut dari setiap traktus optikus bersinaps di nucleus

genikulatum lateralis dorsalis pada thalamus, lalu serabut-serabut genikulokalkarina berjalan melalui

radiasi optikus ( traktus genikulokalkarina) menuju korteks penglihatan primer yang terletak di fisura

kalkarina lobus oksipitalis.

Fungsi nucleus genikulatum lateralis dorsalis di talamus

Serabut saraf optic dari sistem penglihatan baru berakhir di nucleus genikulatum lateralis-

dorsalis, yang terletak di ujung dorsal thalamus dan secara sederhana juga disebut korpus genikulata

lateralis. Nukleus genikulatum lateralis dorsalis melakukan dua fungsi utama :

1. Nukleus ini memancarkan informasi penglihatan dari traktus optikus ke korteks penglihatan

melalui radiasi optic (traktus genikulokalkarina). Fungsi pemancaran ini sangat akurat

sehingga didapatkan penjalaran dari titik ke titik secara tepat dengan ketelitian spasial derajat

tinggi pada seluruh jalur dari retina ke korteks penglihatan. Setelah melewati kiasma

optikum, separuh dari serabut-serabut pada setiap traktus optikus berasal berasal dari satu

mata dan separuh lainnya berasal dari mata yang lain, hal ini mewakili titik korespondensi

pada kedua retina. Namun sinyal dari kedua mata tetap terpisah di nucleus genikulatum

lateralis dorsalis. Nukleus ini terdiri dari 6 lapisan nucleus. Lapisan II, III, V (dari ventral ke

dorsal) menerima sinyal dari bagian lateral separuh retina ipsilateral, sedangkan lapisan I,

IV,VI menerima sinyal dari bagian medial separuh retina mata kontralateral. Masing-masing

daerah retina di kedua mata berhubungan dengan sel-sel saraf yang tumpang tindih dalam

lapisan-lapisan yang berpasangan dan penjalaran parallel serupa dilakukan pada seluruh jalur

ke korteks penglihatan.

2. Nukleus ini membentengi penjalaran sinyal-sinyal ke korteks penglihatan yakni untuk

mengendalikan seberapa besar sinyal yang diperbolehkan melewati korteks. Nukleus

menerima sinyal-sinyal pengatur pembentengan ini dari dua sumber utama : (1) serabut

kortikofugal yang kembali dalam arah balik dari korteks penglihatan primer ke nucleus

genikulatum lateralis dan (2) daerah reticular mesensefalon. Keduanya ini bersifat inhibitor

dan bila dirangsang dapat mematikan penjalaran yang melalui bagian-bagian tertentu dari

nucleus genikulatum lateralis-dorsalis. Dapat disimpulkan bahwa kedua sirkuit

pembentengan ini membantu menyoroti informasi penglihatan yang diperbolehkan untuk

lewat.

Akhirnya, nucleus genikulatum lateralis dorsalis terbagi dalam bentuk lain : (1) lapisan I dan

II yang disebut lapisan magnoseluler, karena lapisan ini berisi sel-sel saraf besar. Lapisan ini

menerima masukan hampir seluruhnya dari sel ganglion retina tipe Y yang besar. Sistem

magnoseluler ini menyediakan jaras penghantaran yang bersifat cepat ke korteks penglihatan. Namun

sistem ini merupakan sistem yang buta warna, sehingga hanya menjalarkan informasi berupa hitam-

putih. Penjalaran dari titik ke titiknya juga bersifat kurang baik karena tidakterdapat begitu banyak

sel ganglion Y dan dendrit-dendritnya menyebar secara luas di retina. (2) Lapisan III sampai lapisan

VI disebut lapisan parvoseluler karena mengandung banyak sekali sel saraf berukuran kecil sampai

sedang. Sel-sel saraf ini menerima masukan hampir seluruhnya dari sel ganglion retina tipe X yang

menjalarkan warna dan menyampaikan informasi spasial yang akurat dari titik-ke-titik tetapi hanya

pada kecepatan penghantaran yang sedang dan tidak dengan kecepatan tinggi.

2.Sistem Primitif

Dari traktus optikus ke:

a) Nukleus suprakiasmatik di hipotalamus, mungkin untuk pengaturan irama sirkadian .

b) Nuklei pretektalis di otak tengah, untuk gerakan refleks mata agar fokus pada obyek penting

dan untuk refleks pupil terhadap cahaya.

c) Kolikulus superior, untuk mengatur pergerakan arah kedua mata yang cepat.

d) Nukleus genikulatum lateralis ventralis di talamus dan basal otak sekitarnya, mungkin untuk

membantu pengendalian fungsi sikap tubuh.

Susunan korteks penglihatan

Terdiri dari:

1. Korteks penglihatan primer (Area Penglihatan I = Korteks Striata).

2. Area penglihatan sekunder (Area Asosiasi Penglihatan).

Fungsi korteks penglihatan :

• Korteks Penglihatan Primer

Merupakan ujung dari sinyal-sinyal penglihatan langsung yang berasal dari mata.

Berdasarkan pada area mata, fovea memiliki beberapa ratus kali lebih banyak perwakilan di

korteks penglihatan primer dibandingkan bagian perifer retina.

• Area Penglihatan Sekunder

Sinyal sekunder yang dijalarkan ke area ini digunakan untuk menganalisis arti penglihatan

Pergerakan mata dan pengaturannya

• Pada setiap pergerakan bola mata yang tidak disadari, terdapat stimuli yang seimbang pada

otot-otot eksternal kedua bola mata, sehingga pergerakannya halus.

• Tiap pergerakan binokuler, ada 2 otot (1 otot pada tiap mata) yang menerima stimuli yang

sama.

Pergerakan Otot Sistem Saraf

Mata berputar pada

aksis

Rektus medialis

Rektus lateralis

N III

N VI

Mata berputar pada

ordinat

Obliqus superior

Obliqus inferior

Rektus superior

Rektus inferior

N IV

N III

N III

N III

OtotPergerakan

Utama

Pergerakan

Tambahan

RL ABDUKSI -

RM ADUKSI -

RS ELEVASI ADUKSI, INTORSI

RI DEPRESI ADUKSI, EKSTORSI

OS INTORSI DEPRESI, ABDUKSI

OI EKSTORSI ELEVASI, ABDUKSI

Fusi bayangan penglihatan dari kedua mata

Lapangan Penglihatan

Lapangan penglihatan adalah area penglihatan yang dilihat oleh satu mata pada suatu jarak

tertentu. Area yang tampak pada sisi nasal disebut lapangan pandang bagian nasal, dan area yang

tampak pada sisi lateral dinamakan lapangan pandang bagian temporal. Pemetaan lapangan pandang

untuk tiap mata dinamakan perimetri. Lapangan pandang dapat menyempit secara konsentris,

menghilang ½ untuk mata kanan atau kiri, atau menghilang sebagian.

Gambar peta perimetri, menunjukkan lapangan pandang mata sebelah kiri.

Bayangan penglihatan dalam kedua mata normal berfusi pada “titik korespondensi” di kedua retina

penjalaran sinyal penglihatan

Lapisan sel saraf di korpus genikulatum lateralis

penjalaran sinyal penglihatan

Korteks penglihatanBila tidak terjadi fusi yang tepat, terjadilah

eksitasi gangguan penjalaran eksitasi

gangguan

Aparatus okulomotormenyebabkan gerakan mata

konvergen, divergen, atau rotasi supaya fusi dapat dibentuk kembali

Jika:

– Pasien tidak dapat melihat separuh bagian kanan dari lapangan penglihatan kedua

mata, dinamakan hemianopsia homonim dekstra.

– Hemianopsia heteronim bitemporal → bagian yang rusak adalah chiasma opticum.

– Nervus opticus kanan putus→ mata kanan tidak dapat melihat.

– Tractus opticus kanan putus→ separuh bagian kiri dari lapangan penglihatan kedua

mata tidak terlihat.

Gerakan sakadik pada mata

• Bila bayangan penglihatan bergerak terus menerus di depan mata, maka fiksasi mata akan

melompat-lompat dari satu titik ke titik lain dengan kecepatan 2 sampai 3 lompatan per detik.

Lompatan ini disebut sakade.

Gerakannya disebut gerakan optikokinetik.

• Selama terjadi gerakan sakadik ini, otak akan menekan bayangan penglihatan sehingga orang

tersebut tidak merasakan adanya gerakan perpindahan dari satu titik ke titik lain.

Fiksasi pada objek yang bergerak (Gerakan mengejar)

• Mata dapat tetap difiksasi pada obyek yang sedang bergerak, yang disebut sebagai gerakan

yang mengejar.

• Mekanisme kortikal yang berkembang dengan sangat baik dapat dengan otomatis dan

involunter mendeteksi rangkaian pergerakan suatu obyek dan dengan cepat membentuk

rangkaian pergerakan yang sama pada mata.