20.3: Anatomia del bulbo oculare

L'occhio è una struttura sferica e cava composta da tre strati di tessuto. Lo strato esterno, la tunica fibrosa, comprende la sclera, una struttura bianca, e la cornea, che è trasparente. La sclera comprende parte della superficie oculare, la maggior parte della quale non è visibile. Tuttavia, il “bianco dell'occhio” è distintamente visibile negli esseri umani rispetto ad altre specie. La cornea, una copertura trasparente nella parte anteriore dell'occhio, consente la penetrazione della luce. Lo strato intermedio dell'occhio, la tunica vascolare, è costituito principalmente dalla coroide, dal corpo ciliare e dall'iride. La coroide è un tessuto connettivo altamente vascolarizzato che fornisce sangue al bulbo oculare, situato dietro il corpo ciliare. Il corpo ciliare, entità muscolare, è collegato al cristallino tramite fibre dette zonule o legamenti sospensori. Questi aiutano nella curvatura della lente, facilitando la messa a fuoco della luce nella parte posteriore dell'occhio. L'iride, la parte colorata dell'occhio, si sovrappone al corpo ciliare ed è visibile nella parte anteriore dell'occhio. L'iride, un muscolo circolare, dilata o restringe la pupilla, l'apertura centrale dell'occhio che consente l'ingresso della luce. L'iride contrae la pupilla in condizioni di luce intensa, che la allarga in condizioni di scarsa illuminazione. Lo strato più interno, la tunica neurale o retina, ospita il tessuto nervoso deputato alla percezione della luce.

L'occhio può essere segmentato in due sezioni distinte: la cavità anteriore e la cavità posteriore. La cavità anteriore tra la cornea e il cristallino, che incapsula l'iride e il corpo ciliare, è riempita con un liquido leggero noto come umore acqueo. D'altra parte, la cavità posteriore si espande dall'area dietro il cristallino fino alla parte posteriore del bulbo oculare interno, dove è posizionata la retina. Questa cavità è riempita con un fluido più denso chiamato umor vitreo.

La retina è una struttura complessa composta da numerosi strati con cellule distinte dedicate all'elaborazione preliminare dei segnali visivi. I fotorecettori, ovvero bastoncelli e coni, rispondono all'energia luminosa alterando il loro potenziale di membrana. Questo cambiamento influenza la quantità di neurotrasmettitori che i fotorecettori inviano alle cellule bipolari dello strato sinaptico esterno. Nella retina, è la cellula bipolare che collega un fotorecettore a una cellula gangliare retinica (RGC) situata nello strato sinaptico interno. Le cellule amacrine aiutano nell'elaborazione all'interno della retina prima che l'RGC generi un potenziale d'azione. Posizionati nello strato più profondo della retina, gli assoni delle RGC si aggregano nel disco ottico ed escono dall'occhio, formando il nervo ottico. Poiché questi assoni attraversano la retina, mancano i fotorecettori nella parte posteriore dell'occhio, dove si trova l'inizio del nervo ottico. Ciò si traduce in un "punto cieco" nella retina e in un punto cieco equivalente nel nostro campo visivo.

L'intricata struttura della retina comprende più strati popolati da cellule diverse, che svolgono tutte un ruolo fondamentale nell'interpretazione iniziale dei segnali visivi. I fotorecettori, in particolare i bastoncelli e i coni, sono sensibili all'energia luminosa e questa sensibilità provoca uno spostamento nel loro potenziale di membrana. Questo spostamento determina successivamente la quantità di neurotrasmettitore rilasciato sulle cellule bipolari nello strato sinaptico esterno. La cellula bipolare è l'intermediario tra un fotorecettore e una cellula gangliare retinica (RGC) nello strato sinaptico interno della retina. L'elaborazione all'interno della retina è assistita dalle cellule amacrine prima che l'RGC generi un potenziale d'azione. Gli assoni delle RGC, annidati nello strato più interno della retina, convergono nel disco ottico, uscendo dall'occhio come nervo ottico. A causa del percorso che questi assoni seguono attraverso la retina, la parte posteriore dell'occhio, dove ha origine il nervo ottico, è priva di fotorecettori. Ciò si traduce in un "punto cieco" nella retina, che riflette un punto cieco identico nel nostro campo visivo.

È importante notare che i fotorecettori all'interno della retina , ovvero bastoncelli e coni,  si trovano dietro gli assoni, le RGC, le cellule bipolari e i vasi sanguigni retinici. Queste strutture assorbono una notevole quantità di luce prima che raggiunga le cellule dei fotorecettori. Tuttavia, la fovea si trova al centro della retina, una piccola area priva di cellule di supporto e vasi sanguigni, che ospita solo fotorecettori. Pertanto, l’acuità visiva, ovvero la chiarezza della visione, è ottimale nella fovea a causa del minimo assorbimento della luce in entrata da parte di altre strutture retiniche. Quando ci si allontana dal centro foveale in qualsiasi direzione, si verifica un notevole calo dell'acuità visiva. Ciascuna delle cellule fotorecettrici della fovea è collegata a un singolo RGC. Ne consegue che l'RGC non ha bisogno di amalgamare gli input provenienti da più fotorecettori, migliorando la precisione della trasduzione visiva.

Al contrario, alla periferia della retina, diversi fotorecettori convergono sugli RGC (tramite le cellule bipolari) in rapporti fino a 50 a 1. La disparità nell'acuità visiva tra la fovea e la retina periferica è del tutto evidente. Basterebbe concentasri su una parola posizionata al centro di questo paragrafo e, senza muovere gli occhi, notare che le parole a all'inizio o la fine  del paragrafo appaiono sfocate. La retina periferica è responsabile della creazione delle immagini nel campo visivo periferico; tuttavia, queste immagini hanno spesso bordi indistinti e sfocati e le parole devono essere più chiaramente distinguibili. Pertanto, una parte significativa della funzione neurale degli occhi è concentrata sul movimento degli occhi e della testa per garantire che importanti stimoli visivi siano centrati sulla fovea.

I fotorecettori, le cellule responsabili della cattura della luce nell'occhio, sono composti da due componenti distinte: i segmenti interno ed esterno. Il primo ospita il nucleo e vari altri organelli cellulari, mentre il secondo è un'area di nicchia che consente la fotoricezione. Esistono due tipi distinti di fotorecettori: bastoncelli e coni, caratterizzati dalla morfologia dei loro segmenti esterni. I bastoncelli, chiamati così per i loro segmenti simili a bastoncini, ospitano dischi membranosi riempiti con il pigmento fotosensibile rodopsina. I fotorecettori dei coni, invece, trattengono i loro pigmenti fotosensibili all'interno delle invaginazioni della membrana cellulare, ed i loro segmenti esterni assumono una forma conica. I fotorecettori dei coni possiedono tre fotopigmenti, detti opsine, ciascuno sensibile a una specifica lunghezza d'onda della luce. Il colore della luce visibile è determinato dalla sua lunghezza d'onda e i fotopigmenti nell'occhio umano sono in grado di distinguere tre colori fondamentali: rosso, verde e blu.

Il bulbo oculare è una struttura cava piena di liquido composta da tre strati: quello fibroso, quello vascolare e quello interno.

Lo strato fibroso superficiale ha due regioni: sclera e cornea.

La Sclera, il bianco dell'occhio, copre principalmente il lato posteriore del bulbo oculare.

La cornea è uno strato anteriore e trasparente che copre il bulbo oculare rimanente.

Lo strato vascolare medio ha tre regioni: coroide, corpo ciliare e iride.

La coroide è la porzione posteriore ricca di vasi sanguigni. Il corpo ciliare è la continuazione anteriore della coroide.

L'iride è la parte colorata dell'occhio, che può essere marrone, grigio, ambra, blu o verde. La sua apertura circolare centrale, chiamata pupilla, permette alla luce di entrare nell'occhio.

Posteriormente all'iride c'è una lente biconvessa flessibile. Aiuta a mettere a fuoco l'immagine sullo strato più interno, la retina, e facilita una visione chiara.

La retina ha uno strato pigmentato esterno che assorbe i raggi luminosi in eccesso. Il suo strato neurale interno ha fotorecettori, bastoncelli che ci aiutano a vedere la luce fioca e coni che consentono la visione dei colori.