3.6 Waar liggen de fotoreceptoren en hoe zijn ze opgebouwd?

A Algemene situering fotoreceptoren

Het netvlies is opgebouwd uit meerdere lagen, elk met een andere functie. Van buiten naar binnen onderscheidt men drie lagen. 3 2 1 Afb. 41 Lagen in het netvlies 1 De buitenste laag is een pigmentlaag, die donkere korrels bevat. Die pigmenten absorberen al het licht dat in het oog valt, zodat het niet in de oogbal weerkaatst en verstrooid wordt. 2 Meer naar binnen toe ligt een laag die de lichtgevoelige cellen of de fotoreceptoren bevat. Die cellen vangen licht op en zetten het om naar een elektrisch signaal. Er zijn staafjes en kegeltjes. 3 In de derde laag, nog meer naar binnen toe in het oog, liggen zenuwcellen met lange uitlopers, die samenkomen en zich verenigen tot de oogzenuw. Die zenuw doorboort het netvlies en loopt naar buiten, achter in het oog. Aan het andere uiteinde is de oogzenuw verbonden met de hersenen. Op afbeelding 41 kun je zien dat de laag met zenuwcellen aan de binnenkant van het netvlies ligt. De pigmentlaag ligt tegen het vaatvlies. De verschillende lagen van het netvlies werken samen om het lichtsignaal op te vangen. ©VAN IN

zenuwcellen

kegeltjes staafjes pigmentlaag Bestudeer de drie lagen in het netvlies en beantwoord de vragen. 1 Welke laag ligt het dichtst bij de lens? 2 Welke laag ligt het verst verwijderd van de lens? 3 In welke laag komt het licht eerst terecht? 4 In welke laag wordt het licht geabsorbeerd? 5 In welke laag wordt het licht opgevangen door de fotoreceptoren? 6 Vanuit welke laag wordt de oogzenuw gevormd? 7 Als je de inval van het licht op het netvlies bestudeert, wat kun je dan besluiten over de ligging van de verschillende lagen van het netvlies? Afb. 42 OPDRACHT 32 ©VAN IN

B Bouw en ligging van de soorten fotoreceptoren

De staafjes en de kegeltjes verschillen in vorm en in werking. De naam van deze cellen hangt samen met de vorm: de staafjes zijn langwerpig, de kegeltjes hebben een spitse vorm.

Afb. 43 Staafjes zijn langwerpig, kegeltjes zijn spits. kern richting van het licht kegeltje staafje Afb. 44 Microscopisch beeld van de staafjes en kegeltjes Kunnen de fotoreceptoren in het netvlies de lichtprikkels overal even goed opvangen? 1 Onderzoeksvraag Vormt het oog een volledig beeld van de omgeving? 2 Hypothese Noteer een hypothese. 3 Benodigdheden 4 Werkwijze 1 Bekijk figuur 1. 2 Sluit je linkeroog. 3 Kijk met je rechteroog naar het plusteken. 4 Breng je hoofd langzaam dichterbij. 5 Wat gebeurt er op een bepaald ogenblik met het bolletje? 6 Herneem de proef met figuur 2, 3 en 4. OPDRACHT 33 ONDERZOEK ©VAN IN

Fig. 1

Fig. 2 Fig. 3 Fig. 4 5 Waarnemingen a Wat gebeurt er bij figuur 1 op een bepaald ogenblik met het bolletje? b Wat neem je waar bij de andere figuren? 6 Verwerking In het oog is er een plaats waar de oogzenuw het netvlies doorboort. Op die plaats zijn er geen fotoreceptoren aanwezig. Het beeld dat daarop valt, zien we niet. We noemen die plek de blinde vlek. De hersenen vullen het beeld echter aan op basis van eerdere ervaringen of informatie uit de omgeving. 7 Besluit 8 Reflectie a De uitvoering van de proef verliep vlot / niet vlot (schrap wat niet past), omdat: ©VAN IN b Vergelijk je hypothese met je besluit.

De verspreiding van de twee soorten cellen is niet gelijk verdeeld over het netvlies. • In de gele vlek komen enkel kegeltjes voor. Het is de plaats op het netvlies waarmee je het scherpst kunt zien. Dat is omdat de dichtheid van fotoreceptoren er het grootst is: daar zitten het grootste aantal kegeltjes per oppervlakte-eenheid. De gele vlek ligt centraal in het netvlies, net in het verlengde van de horizontale as van de ooglens, de optische as. • In de blinde vlek liggen er geen staafjes en geen kegeltjes, er zitten enkel zenuwcellen. Licht dat op die plaats van het netvlies invalt, wordt dus niet door de lichtgevoelige cellen geabsorbeerd. • In de overige delen van het netvlies is de verspreiding van de kegeltjes vooral beperkt tot het centrum van het netvlies. Verder van dat centrum komen vooral staafjes voor. blinde vlek gele vlek kegeltje staafje

Afb. 45 Netvlies van het linkeroog

Afb. 46 In het centrum zie je kleuren, daar rondom zie je grijstinten. Kijk twintig seconden naar het stipje in het centrum van het rode vierkant hieronder. Kijk daarna naar het stipje in het witte vlak daarnaast. OPDRACHT 34 ©VAN IN

1 Wat merk je?

Het netvlies bevat twee soorten fotoreceptoren, de staafjes en de kegeltjes. • Staafjes zijn langwerpig van vorm. De staafjes liggen vooral aan de rand van het netvlies. • De kegeltjes hebben een spitse vorm. In de gele vlek, centraal op het netvlies, komen uitsluitend kegeltjes voor. Met dat deel van het netvlies kun je het beste zien. De blinde vlek is een plaats op het netvlies waar er geen staafjes en geen kegeltjes liggen. Het beeld dat daarop valt, zien we niet. ` Maak oefening 30 op p. 90. C Gevoeligheid voor licht en kleur De staafjes detecteren alle kleuren licht tegelijk. Met staafjes kun je daarom enkel grijstinten, maar geen aparte kleuren waarnemen. Staafjes zijn heel lichtgevoelig, waardoor weinig licht al voldoende is om te zien. Het is dankzij de staafjes dat je in slecht verlichte ruimten toch nog kunt zien. Bij de mens worden drie soorten kegeltjes aangetroffen die elk gevoelig zijn voor een van de drie hoofdkleuren (rood, groen of blauw). Kegeltjes worden pas geprikkeld bij hogere lichtintensiteiten dan staafjes. Kegeltjes zorgen overdag voor heldere, scherpe en gekleurde beelden. Men noemt wat je ziet in de bovenstaande opdracht een ‘spookbeeld’. Dat komt omdat de kegeltjes die de rode kleur opvangen, vermoeid zijn geraakt en tijdelijk niet meer geprikkeld kunnen worden. De andere soorten kegeltjes, diegene die blauw en groen moeten opmerken, blijven wel goed werken. Die heb je immers niet moe gemaakt. Wanneer wit licht (dat een combinatie is van alle zichtbare kleuren) het oog binnenvalt, worden alle kegeltjes behalve de vermoeide, geprikkeld. Je ziet daardoor geen wit, maar enkel alle samenstellende kleuren behalve rood, dus blauwgroen. 2 Verklaar nu zelf waarom men in het operatiekwartier van een ziekenhuis altijd blauwgroene schorten en lakens gebruikt bij het langdurig kijken naar bebloede wonden. ©VAN IN

Beantwoord de vragen.

1 Staafjes zijn minder gevoelig / gevoeliger voor licht dan kegeltjes. Verklaar.

2 Verklaar nu zelf waarom je ’s avonds op je kamer in het donker enkel zwart-wit ziet.

Niet alle gewervelde dieren beschikken over drie soorten kegeltjes, sommige hebben er vier. Bepaalde dieren hebben ook een kegeltje dat ultraviolet (uv-) licht kan opnemen. Daardoor kunnen ze ook uv-licht zien. Het extra uv-kegeltje wordt in de natuur op verschillende manieren aangewend. • Rijpe bessen weerkaatsen uv-licht. Dankzij dat extra type kegeltje kunnen vogels zien of ze al eetbaar zijn. • De urinesporen van sommige dieren weerkaatsen uv-licht. Zo sporen sommige roofvogels hun prooi op. • Ook in het onderscheid tussen mannetjes en vrouwtjes spelen uvkleuren een rol, bijvoorbeeld bij het roodborstje, de pimpelmees en de ekster. Voor ons mensen zien beide seksen er hetzelfde uit. WEETJE Afb. 47 Urinesporen weerkaatsen uv-licht. Sommige lichtfrequenties kunnen meerdere kegeltjes activeren en de exacte combinatie van geactiveerde kegeltjes zorgt ervoor dat we nog andere kleuren kunnen waarnemen. Zo nemen we bijvoorbeeld paars waar als het rode en blauwe kegeltje tegelijkertijd zijn geactiveerd. Bij sommige mensen werken niet alle kegeltjes even goed, waardoor ze kleuren afwijkend waarnemen: ze zijn kleurenblind. Bij de meest voorkomende vorm wordt het verschil tussen rood en groen niet of niet goed waargenomen. Men spreekt dan van rood-groen kleurenblindheid. ©VAN IN

Kleurenblindheid is erfelijk: ongeveer 8 % van de mannelijke Europese bevolking is kleurenblind en 0,3 % van de vrouwelijke bevolking. Meestal gaat het om blonde mensen met blauwe ogen. Bij hen ontbreken vaak bepaalde kleurstoffen (pigmenten) in de fotoreceptoren. Men gebruikt de onderstaande testkaarten om kleurenblindheid vast te

Staafjes vereisen weinig licht, omdat ze al bij lage lichtintensiteiten geprikkeld worden. Ze zijn dus erg gevoelig. Staafjes maken geen onderscheid tussen verschillende kleuren en worden vooral gebruikt om bij weinig licht nog te kunnen zien. Omdat de staafjes vooral aan de rand van het netvlies liggen, kun je daar dus enkel grijstinten waarnemen. Kegeltjes dienen voor kleurenzicht. Verschillende kleuren kunnen we zien doordat een of meerdere soorten kegeltjes geprikkeld worden en die kleuren gecombineerd worden. Kegeltjes vereisen een hogere lichtintensiteit om geprikkeld te kunnen worden. Ze zijn dus minder gevoelig dan staafjes. Beide soorten fotoreceptoren, de staafjes en de kegeltjes, vangen licht op. Daarbij worden lichtprikkels omgezet in elektrische signalen. Die signalen worden via de oogzenuw door het zenuwstelsel naar de hersenen geleid. Kleurenblindheid wordt veroorzaakt doordat niet alle kegeltjes even goed werken. Kleuren worden daardoor afwijkend waargenomen. stellen. Schrijf onder de drie testkaarten welke kegeltjes gecontroleerd worden op een goede werking. ©VAN IN ` Maak oefening 31 en 32 op p. 90 en 91.

Bekijk de figuren en beantwoord de vragen.

1 Bekijk eerst de figuren en beantwoord de vragen die erboven staan. 2 Neem daarna ook je lat of je geodriehoek. Meet uit en beantwoord de vragen opnieuw. Zijn de binnenste cirkels even groot? Zijn de horizontale lijnen parallel? 1 1 2 Het beeld dat je denkt te zien komt niet altijd overeen met de werkelijkheid, zo blijkt uit voorgaande opdracht. Nochtans wordt de informatie over de beelden op je netvlies correct doorgegeven aan je hersenen. Je hersenen doen veel meer dan enkel de beelden registreren. Ze voegen dingen toe, laten dingen weg of vervormen het beeld. Je hersenen voeren de verwerking van die beelden dus niet altijd waarheidsgetrouw uit. Deze opdracht toont aan dat de verwerking van prikkels een proces is dat in de hersenen tot stand komt. In het volgende thema zul je leren hoe dat precies gebeurt. Wil je meer te weten komen over fotoreceptoren bij andere organismen? Ontdek dan het extra materiaal via de QR-code. WEETJE 2 FOTO- RECEPTOREN©VAN IN