İnsan gözü

İnsan gözü, görünür ışığa tepki veren ve görsel bilgilerin, nesneleri görmek, dengeyi korumak ve günlük ritmi korumak gibi çeşitli amaçlarla kullanılmasına izin veren duyusal sinir sisteminin organıdır.

Göz yaşayan bir optik cihaz olarak düşünülebilir. Gözün en dıştaki beyaz kısmı (sklera) gibi dış katmanları ile yaklaşık olarak küresel şekillidir ve iç katmanlarından biri (pigmentli koroid) gözün optik ekseni dışında gözü esasen geçirmez tutar.

Optik bileşenler sırasıyla optik eksen boyunca, gözün optik gücünün çoğunu oluşturan ve dış dünyadan gelen ışığın odaklanmasını büyük ölçüde sağlayan birinci mercek (kornea – gözün şeffaf kısmı), diyafram (iris– gözün renkli kısmı) gözün içine giren ışık miktarını kontrol eden açıklık (göz bebeği), daha sonra ışığın görüntülere odaklanmasını sağlayan başka bir mercek (kristal mercek) ve son olarak görüntülerin düşüp işlendiği gözün ışığa duyarlı kısmı (retina) 'dan oluşur.

Retina, optik sinir yoluyla beyinle bağlantı kurar. Gözün geri kalan bileşenleri gözün gerekli şeklini almasını sağlar, besler, bakımını yapar ve korur.

Retinadaki üç tip hücre, ışık enerjisini sinir sistemi tarafından kullanılan elektrik enerjisine dönüştürür: çubuklar az yoğun ışığa yanıt verir ve düşük çözünürlüklü, siyah beyaz görüntülerin algılanmasına katkı yapar; koniler yüksek yoğunluklu ışığa yanıt verir ve yüksek çözünürlüklü, renkli görüntülerin algılanmasına katkı yapar; ve yakın zamanda keşfedilen ışığa duyarlı ganglion hücreleri, tüm ışık yoğunluklarına tepki verip retinaya ulaşan ışık miktarının ayarlanmasına, melatonin hormonunun düzenlenmesine ve baskılanmasına ve sirkadiyen ritmin sağlanmasına katkı yapar.^[1]

İnsan yüzünün solunda ve sağında iki gözü vardır. Gözler kafatasının içinde göz çukuru denilen kemikli boşluklardadır.

Göz hareketlerini kontrol eden altı adet ekstraoküler kas vardır. Gözün önden görünen kısmı beyazımsı sklera, renkli iris ve göz bebeğinden oluşur. Bunun üzerinde konjonktiva adı verilen ince bir tabaka vardır. Ön kısma gözün ön segmenti de denir.

Göz mükemmel küre şeklinde değildir; daha ziyade anterior (ön) segment ve posterior (arka) segmentten oluşan kaynaşmış iki parçalı ünitedir. Ön segment kornea, iris ve lensten oluşur.

Kornea şeffaftır ve daha kavislidir ve vitreus, retina, koroid ve sklera adı verilen dış beyaz kabuktan oluşan daha büyük arka segmentle bağlantılıdır. Korneanın çapı genellikle yaklaşık 11,5 milimetre (0,45 in) ve merkezine yakın kalınlığı 0,5 mm (500 μm)'dir.

Arka odacık geri kalan altıda beşi oluşturur; çapı genellikle yaklaşık 24 milimetre (0,94 in)'dir. Limbus denilen alan kornea ve sklerayı birbirine bağlar.

İris, siyah gibi görünen, gözün merkezini (göz bebeği) eşmerkezli olarak çevreleyen pigmentli dairesel yapıdır. Göze giren ışık miktarını kontrol eden göz bebeği boyutu irisin dilatör ve sfinkter kasları tarafından ayarlanır.

Işık enerjisi göze korneadan, göz bebeğinden ve daha sonra mercek yoluyla girer. Mercek şekli yakın odaklama (uyum) için değiştirilir ve siliyer kas tarafından kontrol edilir. İki mercek arasında, her biri optik yolda ilerleyen ışığı kıran dört optik yüzey vardır.

Optik sistemin geometrisini açıklayan temel modellerden biri Arizona Göz modelidir.^[2] Bu model gözün uyumunu geometrik olarak açıklar. Retinanın ışığa duyarlı hücrelerine (fotoreseptör konileri ve çubukları) düşen ışık fotonları, optik sinir tarafından beyne iletilen ve görme olarak yorumlanan elektrik sinyallerine dönüştürülür.

Gözün boyutu yetişkinler arasında yalnızca bir veya 2 milimetre farklıdır. Göz küresi genellikle genişliğinden daha kısadır. Yetişkin bir insan gözünün sagittal dikey (yüksekliği) yaklaşık 23,7 milimetre (0,93 in), enlemesine yatay çapı (genişlik) 24,2 milimetre (0,95 in) ve eksenel ön-arka boyutu (derinlik) ortalama 22,0-24,8 milimetre (0,87-0,98 in) olup cinsiyetler ve yaş grupları arasında anlamlı bir fark yoktur.^[3] Enine çap ile göz çukurunun genişliği arasında güçlü bir ortak ilişki bulunmuştur (r = 0,88).^[3] Tipik bir yetişkin gözünün önden arkaya çapı 24 milimetre (0,94 in) ve hacmi 6 santimetreküp (0,37 cu in)‘tür.^[4]

Göz küresi hızlı büyür ve doğumda yaklaşık 16-17 milimetre (0,63-0,67 in) çapından üç yaşına gelindiğinde 22,5-23 milimetre (0,89-0,91 in)'ye çıkar. 12 yaşına gelindiğinde göz tam boyutuna ulaşır.

Göz, çeşitli anatomik yapıları çevreleyen üç kat veya katmandan oluşur. Lifli tunik denilen en dış katman, göze şekil veren ve daha derindeki yapıları destekleyen kornea ve skleradan oluşur. Vasküler tunik veya uvea adlı orta tabaka koroid, kirpiksi cisim, pigmentli epitel ve iristen oluşur. En içteki retina, oksijenlenmesini koroid kan damarlarından (arka tarafta) ve retina damarlarından (ön tarafta) alır.

Gözün boşlukları önde kornea ile mercek arasında sulu humourla, merceğin arkasında ise jöle benzeri bir madde olan vitreus cisim ile arka boşluğun tamamını doldurur. Sulu humour, kornea ile iris arasındaki ön oda ve iris ile mercek arasındaki arka oda olan iki alanda bulunan berrak sulu sıvıdır. Lens, konaklama (odaklanma) amacıyla lensin şeklini değiştirmek için kas kuvvetlerini ileten yüzlerce ince şeffaf liflerden oluşan askı bağı (Zinn zonülü) tarafından siliyer gövdeye asılır. Vitreus cisim, su ve proteinlerden oluşan, ona jöle benzeri ve yapışkan bir bileşim veren berrak bir maddedir.^[5]

Her gözün göz çukurunda yedi adet göz dışı kas vardır.^[6] Bu kaslardan altısı göz hareketlerini, yedincisi ise üst göz kapak hareketini kumanda eder. Altı kas dört rektus kasıdır - lateral rektus, medial rektus, alt rektus ve üst rektus ve iki eğik kas, alt eğik ve üst eğik. Yedinci kas, levator palpebra superioris kasıdır. Kaslar farklı gerilimler uyguladığında, küreye tork uygulanır ve bu tork onun neredeyse saf bir dönüşle, yalnızca yaklaşık bir milimetre ötelemeyle dönmesine neden olur.^[7] Böylece gözün göz merkezindeki tek bir nokta etrafında dönme hareketi yaptığı düşünülebilir.

• 
  Motor sinirlerle birlikte göz ve göz çukur anatomisi
• 
  Göz ve sinirlerin göründüğü göz çukurunu gösteren resim (perioküler yağ çıkarılmış)
• 
  Göz ve periyodik yağlanan göz çukurunu gösteren resim
• 
  İnsan gözü ve göz çukurunun normal anatomisi, ön görünüm

İnsan gözünün (sabitleme noktasından, yani kişinin bakışının yönlendirildiği noktadan ölçülür) görüş alanı yüzün anatomisine göre değişir, ancak tipik olarak 30° üste (yukarı, kaşla sınırlı), 45° nazal (burunla sınırlı), 70° alta (aşağı) ve 100° temporal (şakağa doğru) şeklindedir.^[8][9][10] Her iki göz için, birleşik (binoküler görüş) görüş alanı yaklaşık 100° dikey ve maksimum 190° yataydır; bunun yaklaşık 120°'si yaklaşık 40 derecelik iki tek gözlü alanla (her iki gözle görülen) çevrelenen binoküler görüş alanını (tek gözle görülen) oluşturur.^[11][12]

Binoküler görüş için 4,17 steradyan veya 13.700 kare derecelik alandır.^[13] Yandan geniş açılarla bakıldığında iris ve gözbebeği bakan kişi tarafından hala görülebilir, bu ise kişinin bu açıda çevresel görüşünün olduğunu gösterir.^[14][15][16]

Retinanın statik zıtlık oranı yaklaşık 100:1'dir (yaklaşık 6,5 f-stop). Göz, bir hedefi yakalamak için hızla hareket ettiğinde (seğirmeler), gözbebeğinin boyutunu ayarlayan irisi ayarlayarak pozlamayı yeniden ayarlar. İlk karanlığa uyum yaklaşık dört saniyelik derin ve kesintisiz karanlıkta gerçekleşir. Retina çubuk fotoreseptörlerindeki ayarlamalarıyla tam uyum otuz dakika içinde %80 oranında tamamlanır. Süreç doğrusal değil çok yönlüdür. Bu nedenle ışığa maruz kalmanın kesintiye uğraması karanlığa uyum sürecinin yeniden başlatılmasını gerektirir.

İnsan gözü, 10⁻⁶ cd/m² veya metrekare başına milyonda bir kandela (0,000001) ile metrekare başına 10⁸ cd/m² veya yüz milyon (100.000.000) kandela arasındaki parlaklığı algılayabilir.^[17][18][19] (yani 10¹⁴ veya yüz trilyon 100.000.000.000.000, yaklaşık 46,5 f-stop aralığına sahiptir). Bu aralık öğle güneşine bakmayı (10⁹ cd/m²)^[20] veya yıldırım düşmesini içermez.

Aralığın alt ucunda, geniş bir görüş alanında yaklaşık 10⁻⁶ cd/m²‘lik (metrekare başına 0,000001 kandela) sabit ışık için mutlak bir görüş eşiği vardır.^[21][22]

Aralığın üst sınırı, normal görsel performans açısından 10⁸ cd/m² (100.000.000 veya metrekare başına yüz milyon kandela) olarak verilmiştir.^[23]

Göz, kamera gibi optik aletlerde bulunan merceklere benzer bir mercek içerir ve aynı fizik ilkeleri uygulanabilir. İnsan gözünün göz bebeği gözün açıklığıdır; iris, açıklık durdurucu görevi yapan diyaframdır. Korneadaki kırılma, etkili açıklığın (giriş gözbebeği) fiziksel gözbebeği çapından biraz farklı olmasına neden olur. Giriş gözbebeği çapı genellikle yaklaşık 4 mm'dir, ancak aydınlık bir yerde 2 mm'den (f/8,3) karanlıkta 8 mm'ye (f/2,1) kadar değişebilir. İkinci değer yaşla birlikte yavaş yavaş azalır; Yaşlı insanların gözleri bazen karanlıkta 5–6 mm'yi geçmeyecek kadar genişler ve ışıkta 1 mm kadar küçük olabilir.^[24][25]

Görüntüler retinada saniyede birkaç dereceden fazla kayıyorsa, insan beynindeki görsel sistem bilgiyi işlemek için çok yavaş kalır.^[26] Dolayısıyla hareket halindeyken görebilmek için beynin, gözleri çevirerek başın hareketini telafi etmesi gerekir. Ön gözlü hayvanların retinasında çok yüksek görme keskinliğine sahip küçük fovea centralis alanı vardır. İnsanlarda yaklaşık 2 derecelik görüş açısını kapsar. Dünyayı net görebilmek için beynin, göz önüne alınan nesnenin görüntüsü foveaya düşecek şekilde gözleri çevirmesi gerekir. Göz hareketlerinin doğru yapılamaması ciddi görme bozukluklarına yol açabilir.

İki gözlü olmak, beynin stereovizyon adı verilen bir nesnenin derinliğini ve mesafesini belirlemesini sağlar ve görüşe üç boyutluluk hissi verir. Stereovizyonu uyarmak için her iki gözün de, ilgili nesnenin iki retinanın karşılık gelen noktalarına düşmesini sağlayacak kadar doğru bir şekilde bakması gerekir; aksi halde çift görme oluşabilir. Doğuştan şaşı olan bazı kişiler, tek gözünün görüşünü görmezden gelme eğilimindedir, bu nedenle çift görme sorunu yaşamazlar ve stereovizyonları olmaz. Gözün hareketleri, her göze bağlı altı kas tarafından kumanda edilir ve gözün yükselmesine, aşağıya inmesine, yakınlaşmasına, uzaklaşmasına ve yuvarlanmasına izin verir. Bu kaslar nesneleri takip etmek ve eş zamanlı baş hareketlerini düzeltmek için hem istemli hem de istemsiz olarak kumanda edilir.

Hızlı göz hareketi, REM, tipik olarak en canlı rüyaların gerçekleştiği uyku aşamasını ifade eder. Bu aşamada gözler hızlı hareket eder.

Gözün kısa ve hızlı hareketleri (seğirmeler), beynin ön lobunca kumanda edilen, her iki gözün aynı yönde hızlı ve eşzamanlı hareketleridir.

Tek bir noktaya dikkatle bakıldığında bile gözler etrafta kayar. Bu, bireysel ışığa duyarlı hücrelerin sürekli olarak farklı derecelerde uyarılmasını sağlar. Girdiyi değiştirmeden bu hücreler çıktı üretmeyi durdurur.

Göz hareketleri kayma, oküler titreme ve mikro sakkadlardan oluşur. Bazı düzensiz sürüklenmeler, seğirmeden küçük ve mikro sakkattan büyük hareketler derecenin onda birine kadar ulaşabilir. Araştırmacıların mikrosakkad tanımlarını genliğe göre farklıdır. Martin Rolfs^[27] 'çeşitli görevlerde gözlemlenen mikrosakkatların çoğunluğunun 30 dakikalık yaydan daha küçük genlikli olduğunu' belirtir. Ancak diğerleri, "mevcut fikir birliğinin büyük ölçüde 1°'ye kadar büyüklükleri içeren bir mikrosakkat tanımı etrafında pekiştirildiğini" belirtir.^[28]

Vestibülo-oküler refleks, iç kulağın vestibüler sisteminden gelen sinirsel girdiye yanıt olarak kafa hareketinin tersi yönde bir göz hareketi üreterek baş hareketi sırasında retinadaki görüntüleri sabitleyen refleks göz hareketidir. Böylece görüntü görsel alanın merkezinde tutulur. Örneğin baş sağa doğru hareket ettiğinde gözler sola doğru hareket eder. Bu, görsel sabitliği korumak için oküler kaslara girdi sağlayan yukarı ve aşağı, sola ve sağa kafa hareketleri ve sağa ve sola eğim için geçerlidir.

Gözler ayrıca etrafta hareket eden bir nesneyi de takip edebilir. Bu takip, vestibülo-oküler refleksten daha az doğrudur çünkü beynin gelen görsel bilgiyi işlemesini ve geri bildirim sağlamasını gerektirir. Sabit hızda hareket eden bir nesneyi izlemek nispeten kolaydır, ancak gözler buna ayak uydurmak için sıklıkla seğirir. Düzgün takip hareketi, yetişkin insanlarda gözü 100°/s'ye kadar hareket ettirebilir.

Hızı belirlemek için başka bir referans noktası olmadığı sürece, kötü ışık koşullarında veya hareket halindeyken hızı görsel olarak tahmin etmek daha zordur.

Optokinetik refleks (veya optokinetik nistagmus), görsel geri bildirim yoluyla retinadaki görüntüyü sabitler. Tüm görsel sahne retina boyunca sürüklendiğinde, gözün aynı yönde ve görüntünün retina üzerindeki hareketini en aza indirecek bir hızda dönmesine neden olduğunda tetiklenir. Bakış yönü ileri istikametten çok fazla saptığında, bakışı görme alanının merkezine sıfırlamak için telafi edici bir kısa ve hızlı hareket başlatılır.^[29] Örneğin hareket halinde bir trene pencereden bakarken gözler, tren görüş alanı dışına çıkana kadar kısa bir süreliğine (retina üzerinde sabitlenerek) hareket eden trene odaklanabilir. Bu noktada göz, treni ilk gördüğü noktaya (gözün kısa ve hızlı hareketiyle) geri döner.

Yakın mesafe görüşüne uyum, bir görüntüyü retinaya odaklamak için üç işlem içerir.

Binoküler görüşlü bir yaratık bir nesneye baktığında, gözler dikey eksen etrafında dönmelidir, böylece görüntünün izdüşümü her iki gözde de retinanın merkezinde olur. Yakındaki bir nesneye bakmak için gözler 'birbirlerine doğru' döner (yakınsama), daha uzaktaki nesneye bakmak için ise 'birbirlerinden uzağa' döner (ıraksama).

Mercekler, ışık ışınlarını kenarlarından ve merkeze yakın olanlardan daha iyi kıramaz. Bu nedenle herhangi bir merceğin oluşturduğu görüntü kenarlarda biraz bulanıktır (küresel sapma). Çevresel ışık ışınlarını perdeleyerek ve yalnızca daha iyi odaklanmış merkeze bakarak en aza indirilebilir. Gözde, göz bebeği yakındaki nesnelere odaklandığında daralarak bu amaca hizmet eder. Küçük açıklıklar ayrıca alan derinliğinde artış sağlayarak daha geniş bir "odaklanmış" görüş aralığına olanak tanır. Bu şekilde gözbebeğinin yakın görüş için iki amacı vardır: küresel sapmayı azaltmak ve alan derinliğini artırmak.^[30]

Merceğin eğriliğini değiştirme, merceği çevreleyen siliyer kaslar tarafından gerçekleştirilir; bu işleme "akomodasyon" denir. Akomodasyon, siliyer cismin iç çapını daraltır, bu da aslında merceğin çevresine bağlı olan askı bağının liflerini gevşetir ve ayrıca merceğin daha dışbükey veya küresel bir şekle gevşemesini sağlar. Daha dışbükey bir mercek ışığı daha güçlü bir şekilde kırar ve yakın nesnelerden gelen ıraksak ışık ışınlarını retinaya odaklayarak daha yakın nesnelerin daha iyi odaklanmasına olanak tanır.^[30][31]

İnsan gözü, bir pratisyen hekimin görevlerinin ötesinde özel ilgi ve bakımı gerektirecek kadar karmaşıktır. Bu uzmanlar, farklı ülkelerde farklı işlevlere sahiptir. Göz bakım uzmanları, hem oftalmolog (M.D.) hem de optometrist (O.D.), göz hastalıklarını teşhis eden ve görüşü düzeltmek için gözlük reçete edebilen profesyonellerdir. Genellikle, yalnızca oftalmologlar cerrahi yöntemleri yapma lisansına sahiptir. Oftalmologlar ayrıca kornea, katarakt, lazer, retina veya oküloplastik gibi bir cerrahi alanda uzmanlaşabilirler.

Göz bakım uzmanları şunlardır:

• Göz doktorları
• Oftalmologlar
• Optometristler
• Optisyenler
• Ortoptistler ve görme terapistleri

İnsanlarda kahverengi, dünyadaki insanların yaklaşık %79'unun sahip olduğu en yaygın göz rengidir.^[33] Kahverengi gözler, irisin stromasında nispeten yüksek melanin konsantrasyonundan kaynaklanır ve bu da hem daha kısa hem de daha uzun dalga boylarındaki ışığın emilmesine neden olur.^[34]

Koyu kahverengi gözler insanlarda baskındır.^[35] Dünyanın birçok yerinde, neredeyse mevcut olan tek iris rengidir. Kahverengi gözler Avrupa, Doğu Asya, Güneydoğu Asya, Orta Asya, Güney Asya, Batı Asya, Okyanusya, Afrika ve Amerika'da yaygındır.

Kehribar gözler, güçlü sarımsı/altın ve kızıl/bakır tonuna sahip tek renktir ve bu, lipochrome (yeşil gözlerde de vardır) adı verilen sarı pigmentten kaynaklanıyor olabilir.^[36][37] Kehribar gözler ela gözlerle karıştırılmamalıdır. Ela gözler kehribar veya altın rengi benekler içerebilse de genellikle yeşil, kahverengi ve turuncu gibi birçok başka renge sahip olma eğilimindedir. Ayrıca, ela gözler renk değiştirebilir ve benekler ve dalgalanmalardan oluşabilirken, kehribar gözler katı altın rengindedir. Kehribar altına benzemesine rağmen, bazı insanlar ela ile karıştırılan kızıl veya bakır renkli kehribar gözlere sahiptir, ancak ela daha donuk olma eğilimindedir ve yukarıda belirtildiği gibi kırmızı/altın benekli yeşil içerir. Kehribar gözler ayrıca çok açık altın-gri miktarları içerebilir. Bu göz rengine sahip kişiler Avrupa'da ve daha az sayıda Orta Doğu, Kuzey Afrika ve Güney Amerika'dadır.^[38]

Ela gözler, Rayleigh saçılması ve irisin ön sınır tabakasındaki orta miktarda melaninin birleşiminden kaynaklanır.^[39] Ela gözler genellikle kahverengiden yeşile doğru renk değiştirir gibi görünür. Ela çoğunlukla kahverengi ve yeşilden oluşsa da, gözdeki baskın renk kahverengi/altın veya yeşil olabilir. Bu yüzden ela gözler kehribarla karıştırılabilir ve tam tersi de geçerlidir.^{[40][41][42][43][44][45][46]}

Bu bileşim bazen çok renkli yani göz bebeğinin yakınında açık kahverengi/kehribar ve güneş ışığında bakıldığında irisin dış kısmında kömür veya koyu yeşil (veya tam tersi) olan bir göz gibi iris oluşturabilir.

Ela göz renginin tanımı değişir: bazen fındık kabuğunun renginde olduğu gibi açık kahverengi veya altınla eşanlamlı olduğu düşünülür.^{[40][42][45][47]}

ABD nüfusunun yaklaşık %18'i ve dünya nüfusunun %5'i ela gözlüdür. Ela gözler Hollanda ve Birleşik Krallık'ta çok yaygındır ^[48], Güney Avrupa, Orta Doğu ve Güney Amerika'da ise daha az miktarda vardır.^[49]

Yeşil gözler Kuzey, Batı ve Orta Avrupa'da yaygındır.^[50][51] İzlanda'daki erkeklerin yaklaşık %8-10'u ve kadınların yaklaşık %18-21'i ve Hollanda'daki erkeklerin yaklaşık %6'sı ve kadınların yaklaşık %17'si yeşil gözlüdür.^[52] Avrupalı Amerikalılar arasında, yeşil gözler yakın Kelt ve Cermen soyundan gelenlerde yaklaşık %16 ile en yaygın olanıdır.^[52]

Yeşil renk, kehribar veya irisin stromasında (az veya orta düzeyde melanin konsantrasyonlu) açık kahverengi pigmentasyon ve yansıyan ışığın Rayleigh saçılmasıyla oluşan mavi gölge’nin birleşiminden kaynaklanır.^[34] Yeşil gözler sarımsı pigment lipofuscin içerir.^[53]

• 
  Yeşil gözler
• 
  Yeşil-ela gözler