special senses : vision - ps.si.mahidol.ac.th · special senses : vision assoc. prof. chailerd...
TRANSCRIPT
Special Senses : VISION
Assoc. Prof. Chailerd Pichitpornchai, MD, PhDPhysiology Department
Faculty of Medicine Siriraj Hospital
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 2
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 3 Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 4
Physiology Study
Input Process OutputAfferent System Efferent
Stimuli Response
Q: How do you perceive environmental changes?http://www.eyetricks.com
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 5
General concept1. Stimulus - properties2. Sensory receptor Receptor potential3. Afferent pathway Process in CNS4. Efferent pathway Reflex, response5. AbnormalityQ: Can we perceive every kind of energy?
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 6
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 7
Objectives : นักศกึษาสามารถอธิบาย
Physiologic Anatomy of the Eyeระบบเลนสของลูกตากลไกการเกดิภาพของลูกตาสายตาผดิปกติกลไกการกระตุนเซลลรับภาพ
PhotochemistryLight & Dark AdaptationColor Vision & Its Abnormality
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 8
Objectives (2) : นักศกึษาสามารถอธิบายVisual Pathway
Pupillary Light Reflex After ImageField of VisionVisual AcuityBinocular VisionDepth of Vision
ความผิดปกติที่ตรวจพบไดเมื่อทางเดนิประสาทตาไดรับอันตราย
Physiologic Anatomy of the Eye
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 10
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 11
Physiological Anatomy of the Eye
1.Sclera, cornea2. Choroid,ciliary muscle, iris3. Retina : posterior 2/3
Q: Horizontal section of the LEFT or RIGHT eye ?
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 12
Other Structures of the Right EyeLens & lens ligamentCiliary muscleIris : circular fiber (parasym.)longitudinal m. (sym.)Ant. & Post. ChambersCiliary gland
aqueous humor 2 ml/minCanal of SchlemmIntraocular Pressure : 15-20 mmHgIOP >= 25 mmHg Glaucoma
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 13
Retina & Its Blood Supply
1. Rod & Cone2. Outer nuclear layer3. Inner nuclear layer : Bipolar cells4. Ganglionic layer : Ganglion cells
Blind spot << Optic disc
medial << Optic nerve
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 14
Retina
Blood SupplyInt. carotid a. ophthalmic a. centralis retinae a. …เลี้ยง retina ยกเวน rod & cone ซึ่งเลี้ยงโดย capillary plexus ในชั้น choroidRetinal detachment
Pigment epithelium : albinoCentral Fovea : a lot of cone cells
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 15Left or right eye ?
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 16
ระบบเลนสของลูกตาเลนส
น้ํา 65 %, Protein 30%; no blood vv.Nutrients from aqueous humorglutathione ปองกัน oxidation : senile cataract
การหักเหของแสงRefractive IndexRefractive / Dioptive Power (D) = 1 / fD ของตาทั้งหมด 59 D
เลนส 16-32 D (accommodation)
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 17
Accommodation Reflex
ตามองวัตถุไกล (> 6 m) : ciliary m. คลายตัว Zonule lig. ตึง เลนสแบน (convexity ลดลง)
ตามองวัตถุใกล : ciliary m. หดตัว (ควบคุมโดย parasym. N.)Zonule lig. หยอน เลนสปอง (convexity เพิ่มขึ้น)
Near Response1. Acccommodation reflex2. Convergence of eyeballs3. Miosis
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 18
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 19 Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 20
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 21
EmmetropiaChailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 22
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 23 Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 24
การเกิดภาพในลูกตาNear point of vision ขึ้นกบั อายุ
8 yr 8.6 cm20 yr 10.4 cm60 yr 83.3 cm (Presbyopia – สายตาชรา)
Far point of vision : infinity, > 6 mPurkinje-Sanson Image 3 2 1 3 2 1
3 2 1
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 25
สายตาผิดปกติ
ปกติ เรียก Emmetropia, normal eye sight1. Hyperopia / Hypermetropia ; Presbyopia spherical convex lens2. Myopia spherical concave lens3. Astigmatism cylindrical lens4. Blur / Aberration5. Squint / Strabismus :
diplopia, suppression scotoma6. Exophora, Esophoria
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 26
Hyperopia
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 27
MyopiaChailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 28
Spherical Lens
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 29
Cylindrical Lens
Convex Lens Concave Lens
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 30
การกระตุนเซลลรับภาพ (Photoreceptor)
Rods (120 mil. cells)Scotopic visionตองการแสงเพียงเลก็นอยแยกสีไมไดรายละเอียดนอยมีมากรอบๆ retina
Cones (6 mil. cells)Photopic visionตองมีแสงสวางมากพอแยกสีไดรายละเอียดมากมีมากบริเวณ fovea
Duplicity Theory
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 31
Light
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 32
Rod & Cone
Outer segmentInner segmentNuclear regionSynaptic zone
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 33
Rod & Cone
Outer segment disks : phagocytosisMyosin
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 34
Rod & Cone
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 35
Connection Ratio
Rods (120 mil.) Optic n. (1.2 mil.)Cones (6 mil.) (105 : 1)
lat. geniculate nu.geniculocalcarine (1:2)
Visual cortex(no. of cells 1,000x of optic n.)
Cones at fovea - 1:1 to ganglion cell
(fig. 3)
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 36
Photochemistry in RodsRhodopsin / Visual PurpleScotopsin + 11-Cis-RetinalVitamin A (all-trans-Retinol)Night Blindness
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 37
การเกิด Receptor PotentialRods ในขณะพัก (ไมถูกแสงสวาง) dark current
cGMP จับกบั Na channel protein ที่ outer segment Na channel เปด
Na+ ว่ิงกลบัเขาเซลลที ่Outer segment (cGMP)K+ ว่ิงออกนอกเซลลที ่Inner segment Na+ - K+ pump ที ่ Inner segment (mito.)
Resting Membrane Potential ~ -40 mV
Na+
Na+
K+
K+
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 38
การเกิด Receptor Potential (2)
Resting Membrane Potential ~ -40 mVเมื่อมีแสงไปกระตุน rods
cGMP ถูก hydrolizedNa channel ปด ทาํให sodium conductance ที่ outer segment
ลดลงNa+ ว่ิงเขาเซลลลดลง แตที่ inner segment ยังมี K+ effluxHyperpolarization (-70 to -80 mV)
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 39
Excitation Cascade
ขบวนการการกระตุนที่เกดิตอเนื่องจนจบสิ้นขบวนการ ซึ่งมีกาํลังขยายอยางมหาศาลแสง 1 photon กระตุน rod เกดิ Receptor Potential 1 mVphoton กระตุน electron ใน 11-cis-retinal ใน rhodopsin metarhodopsin II transducin phosphodiesterasehydrolize cGMP Na channel ปด ทีo่uter segment แต Na pump ยังคงดําเนินอยูที่ inner segment
Hyperpolarization (Receptor Potential)
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 40
Photochemistry in Cones
Photopsin in cones <--> Scotopsin in rodsColor sensitive pigments <--> Rhodopsin in rods
blue (445 nm)green (535 nm)red (570 nm)
Rhodopsin (505 nm)Absorption curve
400 500 600 700
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 41 Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 42
Light & Dark Adaptation
Dark Adaptationอยูที่สวาง : สารไวแสง -> retinal & opsin
มาหองมืดทนัที Vitamin Aตองรอนาน 5-8 นาที ในการสราง rhodopsinAvitaminosis A dark adaptation time ชากวาปกติมาก
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 43
Color Vision
Color : Hue + Light (Intensity) + SaturationVisual Spectrum : 400 - 800 nm
มวง - คราม - น้ําเงิน - เขียว - เหลือง - แสด - แดงUltraviolet InfraredPrimary colors : RGBYoung-Helmholtz Theory -> Trichromatการสราง rhodopsin & สารสี ถูกควบคุมโดย gene
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 44
Color Blindness
Red-Green BlindnessCommonX-linked recessivemale (8%) > female (0.4%)
Test Ishihara Chart TestYarn Matching Test
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 45
Color Blindness Carrier : female
Cone cell defectsRed ProtanopeGreen DeuteranopeBlue Blue weakness (very rare)
XX XY
XX XY XX XY
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 46
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 47
Visual PathwayChailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 48
Visual Pathway (2)
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 49
Pupilary Light Reflex
เพื่อปรับปริมาณแสงเขาตาใหพอเหมาะReflex arc
Receptor : photoreceptor in retinaAfferent : CN II - unilateralPretectal nu. in midbrain (E-W nu.)Efferent : CN III - bilateral Ciliary ganglionEffector : iris muscle (sphincter pupillae)
Direct & Consensual Light ReflexArgyll-Robertson pupil - neurosyphilis (pretectal nu.) (fig. 4-5)
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 50
After Image
คือ การเกิดภาพคางFlash 1/1,000,000 s Image 0.1 sFusion of images (15-30 images/s)Positive / Negative After ImageExample: Optical Illusion
(fig. 6)
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 51
Field of Vision
Physiologic blind spotdiameter 3 mm, 10o temporal sidebinocular vision physiologic blind spot หายไป
กวางที่สดุ : สีขาว > น้ําเงิน & แดง > เขียว
(fig. 7)
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 52
Visual Acuity
แยกภาพจุด 2 จดุทีร่ะยะทางไกลที่สดุ ระยะหนึ่งไดชัดเจน1. Visual angle : 25-30 วิลิบดา ; 3 cone cells (2-3 μm / cell)2. Snellen’s test Interpretation
LE 6/6, RE 6/18 (5/60, 3/60, 1/60)Finger count at 3 ft.Light direction
(fig. 8)
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 53
Binocular Vision
เห็นเปนภาพเดียวใน visual cortex มีประโยชนคือ1. Depth perception2. กะระยะทางไดแมนยํา3. เพิ่มลานสายตา4. จุดบอดจาก optic disc หายไปความผิดปกติ : Diplopia / Double Vision
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 54
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 55 Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 56
Depth Perception / Stereopsis
คือการบอกระยะทางหรือความลึกของวัตถุจากการเห็น1. Image Size2. Binocular Vision3. Parallax
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 57
Visual Pathway and Its LesionsLeft Right
Visual field
Retina
(fig. 9)
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 58
Quadrantanopsia
Homonymous hemianopsia
Heteronymous or Bitemporal hemianopsia
Blindness
With macular sparing
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 59
Special Senses (อายตนะ – แดนตอความรู, เครื่องรู)Stimulus Light SoundAcceleration/Dec.- Linear- AngularTasteSmellThermal, force, pr.vibration, chemicals
Sensory ReceptorRod, ConeHair cellHair cell- Hair cell- Hair cellTaste cellOlfactory cellCutaneous sensory receptor
Sense organRetinaOrgan of CortiVestibular apparatus- Macula- Christa ampularisTaste budOlfactory membraneSkin
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D. Faculty of Medicine Siriraj Hospital 60
About the speaker
Chailerd Pichitpornchai, M.D., Ph.D.
Associate ProfessorDepartment of PhysiologyFaculty of Medicine Siriraj HospitalMahidol University
Tel: +66-(0)-2419-8550 Fax: +66-(0)-2411-5009E-mail: [email protected]: www.ps.si.mahidol.ac.th/