Porovnání metod vyšetření barvocitu

Transkript

1 Masarykova univerzita v Brně Lékařská fakulta Porovnání metod vyšetření barvocitu Diplomová práce Vedoucí diplomové práce: Autor diplomové práce: MUDr. Petr Kus Bc. Eva Mráziková Studijní obor: Optometrie Brno, duben

2 Anotace Diplomová práce je především zaměřena na barvocit a metody, pomocí kterých se barvocit vyšetřuje, kdy cílem mé diplomové práce je porovnat tyto metody. Teoretická část je hlavně zaměřena na barvocit, poruchy barvocitu, vyšetřování barvocitu, ale také na korekci barvocitu. Okrajově je zde popsáno světlo, vidění, barevné vidění, barvy a jejich význam v našem životě. Ve výzkumné části se zabývám metodami sloužící k vyšetřování barvocitu a snažím se je porovnat z různých hledisek. Annotation The thesis is mainly focused on color vision and the methods by which the investigating color vision, when the goal of my thesis is to compare these methods. The theoretical part is mainly focused on color vision, impaired color vision, color vision deficiency investigations, but also the correct color vision. Marginally, there is described a light, vision, color vision, color and meaning in our lives. The research section deals with methods used to investigate color vision and trying to compare them from different perspectives. Klíčová slova Barvocit, poruchy barvocitu, vyšetření barvocitu, korekce poruchy barvocitu, barvy, světlo, vidění 2

3 Prohlašuji, že jsem diplomovou práci vypracovala samostatně, a že jsem ke studiu použila jen těch pramenů, které uvádím v seznamu literatury. Souhlasím, aby práce byla uložena v knihovně Lékařské fakulty Masarykovy univerzity v Brně a byla zpřístupněna ke studijním účelům. V Brně dne 5. května 2011 Bc. Eva Mráziková 3

4 Děkuji MUDr. Petru Kusovi, vedoucímu mé diplomové práce, za rady a připomínky, které mi v průběhu psaní poskytl. 4

5 Obsah 1. ÚVOD TEORETICKÁ ČÁST Anatomie zrakového ústrojí Oční koule (bulbus oculi) Zevní obal (tunica fibrosa) Střední obal (tunica vasculosa) Vnitřní obal (tunica nervea) Vnitřní prostory očního bulbu Zraková dráha Oko a vidění Světlo Vidění Fotochemie vidění Fotochemie zrakových pigmentů Druhy vidění Adaptace Purkyňův jev Vývoj barevného vidění Barevné vidění a barvy Elektrofyziologie barevného vidění Rozlišování barev Teorie k vysvětlení mechanismu barevného vidění Barvy Měření barev Míšení barev Barevná teplota Působení barev Barvocit Čípky Poruchy barvocitu Výskyt poruch barvocitu Vyšetření barvocitu Rozlišovací testy Seřazovací testy Míchací testy Pojmenovávací testy Vyšetřování barvocitu na LCD tabulích Korekce vrozených poruch barvocitu Vrozené vady barvocitu Korekce vad barvocitu pomocí barevných filtrů Monokulární postupy Kontrola úspěchu korekce (zkouška barvocitu pomocí barevných tabulí) Nevýhody barevných filtrů VÝZKUMNÁ ČÁST Úvod Cíl a hypotéza Cíl Hypotéza

6 3.3. Metodika a materiál Vyšetřovaná skupina Porovnání metod Porovnání metod z hlediska výsledků vyšetření Porovnání metod z hlediska ceny Porovnání metod z hlediska časové zatíženosti při vyšetřování Porovnání metod z hlediska náročnosti vyšetření Výskyt vrozených poruch Výsledky Diskuze ZÁVĚR ZDROJE

7 1. ÚVOD Zrak má v životě člověka velmi důležitý význam, možná by se dalo říct i rozhodující. Vyplývá to ze skutečnosti, že okolo 80% informací o okolním světě získáváme právě prostřednictvím zraku. Schopnost vidět neznamená jen přijímat světlo, ale vnímat také tvar, velikost, vzdálenost i pohyb předmětů, ale zároveň vnímat také prostor a barvy. I když se člověk nerodí s dokonalým viděním, od narození však rozlišuje světlo a tmu. Primitivní barevné vidění se začíná vyvíjet u 6ti měsíčního dítěte, ale přesné rozlišování barev je možné až ukončením vývoje fovey a centrálního nervového systému, tedy u 3 4 ročních dětí. Barvocit je schopnost rozeznávat barvy a lidské oko rozeznává barvy v rozsahu viditelného světla, což je v rozsahu vlnových délek nm. Rozlišování barev je v životě důležité a v některých zaměstnáních je dokonce podmínkou mít dobrý barvocit. Nejspíš proto má vyšetřování barvocitu stále větší význam. V teoretické části své práce se budu snažit popsat vše, co se týká barvocitu např. poruchy barvocitu, vyšetřování barvocitu, ale také co se týká barev a jejich významu v našem životě. Výzkumná část bude zaměřena na vyšetřování barvocitu. Budu se snažit porovnat tři metody barvocitu podle různých hledisek. 7

8 2. TEORETICKÁ ČÁST 2.1. Anatomie zrakového ústrojí Zrakové ústrojí se skládá z pravého a levého bulbu, které jsou spolu s přídatnými očními orgány uloženy v očnicích. Dále se zrakové ústrojí skládá ze zrakové dráhy, která probíhá až do zrakových center v kůře mozkové Oční koule (bulbus oculi) Obě oční koule jsou uloženy v kostěných otvorech očnicích, které jsou uloženy na obou stranách nosního kořene, mezi kostmi lebky a obličeje. Očnice má tvar čtyřboké pyramidy a kromě bulbu se v očnici nachází také oční nerv, orbitální tuk, šest okohybných svalů, zvedač horního víčka, ciliární ganglion a periorbita. Oční bulbus má přibližně tvar koule. Průměrná předozadní délka bulbu je 24,2 mm, šířka 23,1 mm a výška 23,6 mm. Hmotnost bulbu je přibližně 7 g a obsah 6,5 cm3. Oční koule má tři oční obaly, které vytvářejí schránku pro obsah oka, který obsahuje čočku, sklivec a komorovou vodu. Obr. č. 1: Průřez očním bulbem Zevní obal (tunica fibrosa) Zevní obal tvoří pevný obal oka, poskytuje oku ochranu a udržuje jeho formu. Tato vrstva se skládá z bělimy a rohovky. 8

9 Bělima (sclera) Bělima tvoří 5/6 zevního očního obalu a její tloušťka se pohybuje od 0,3 do 1 mm podle lokalizace. Vzadu, v místě výstupu očního nervu je skléra síťovitě proděravěná. Bělima je matně bílá, v mládí je zbarvena do modra, ve stáří do žluta. Nejzevněji umístěná část skléry se označuje jako episkléra. Episkléra přechází v Tenonské pouzdro, což je elastická membrána, která obaluje skléru a okohybné svaly. Do tkáně skléry přecházejí úpony zevních očních svalů. Rohovka (cornea) Rohovka zaujímá zbývající 1/6 zevního očního obalu. Je průhledná a zevně hraničí se vzduchem, na vnitřní straně je ve styku s komorovou vodou. Při pohledu zepředu má rohovka tvar eliptický a zezadu sférický. Horizontální průměr je 11,5-12 mm a vertikální 11 mm. Tloušťka rohovky se pohybuje od 0,6 mm do 1 mm. Rohovka se skládá z pěti vrstev. Zevně se nachází epitel, dále je Bowmanova membrána, stroma, které zabírá asi 90% tloušťky rohovky, dále se nachází Descemetova membrána a nejvnitřnější vrstvou je endotel. Cornea má velmi bohaté zásobení nervy, což vede k tomu, že je nejcitlivější tkání v těle. Výživu rohovky zprostředkovávají tři rozdílné systémy okrajové limbální cévní kličky, komorová voda a slzy. Na periferním okraji rohovky se nachází oblast limbu. Tato oblast je široká asi 1 mm, a rohovka zde přechází na vnější straně do spojivky a na vnitřní straně do bělimy Střední obal (tunica vasculosa) Tato vrstva obstarává převážně výživu nitroočních tkání, proto se označuje jako živnatka (uvea). Také obsahuje melanocyty, které spolu s pigmentovým epitelem sítnice vytváří černou komoru, která uvnitř oka zabraňuje odrazu světla. Je tvořena duhovkou, řasnatým tělískem a cévnatkou. Duhovka (iris) Duhovka má vzhled tenké cirkulární ploténky a vytváří přepážku, která odděluje přední a zadní oční komoru. Také udává barvu očí, kdy barva duhovky je dána množstvím pigmentu ve stromatu a skladbou duhovkové tkáně. Uprostřed má duhovka kruhovitý otvor tzv. zornici (pupilu), který zodpovídá 9

10 za množství světla, které dopadá do oka. Zornice může být posunuta lehce směrem nazálně dolů, a podle velikosti zornice se mění šířka duhovky. Duhovka má dva důležité svaly, které ovládají šířku zornice, a regulují tak i množství světla dopadající na sítnici. Jedná se o rozvěrač zornice (musculus dilatátor pupilae) a svěrač zornice (musculus sfincter pupilae). Tyto svaly působí antagonisticky, a jsou inervovány parasympatikem a sympatikem. Svěrač zornice je silnější sval, a je tedy hlavním faktorem při zornicových reakcích. Řasnaté tělísko (corpus ciliare) Řasnaté tělísko se nachází mezi kořenem duhovky a končí klikatou obloukovitou linií ora serrata. Je trojúhelníkovitého tvaru a je tvořeno svalovinou a pojivovou tkání. Řasnaté tělísko má dvě úlohy. První úlohou je produkce komorové vody a druhou je, že se účastní akomodace. Obsahuje ciliární sval, což je jednotný svalový orgán, který se prostřednictvím závěsného aparátu čočky podílí na změně zakřivení nitrooční čočky a upravuje tak její optickou mohutnost, což je principem akomodace. Cévnatka (chorioidea) Cévnatka obsahuje velké množství cév, odtud také její název. Její hlavní úlohou je výživa vnějších vrstev sítnice, tyčinek a čípků. Cévnatka se rozprostírá od ora serrata a končí až u papily. Tloušťka cévnatky se pohybuje od 0,08 až 0,22 mm. Mezi sklérou a cévnatkou je úzký prostor označovaný jako suprachorioidea. Pod suprachoiroideou je stroma cévnatky, které končí Bruchovou membránou. Nejdůležitější vrstvou stromatu cévnatky je choriocapilaris, protože zásobuje retinální pigment a smyslové buňky Vnitřní obal (tunica nervea) Tuto vrstvu tvoří pigmentový epitel a sítnice. Pigmentový epitel (stratum pigmentosum) Pigmentový epitel se nachází mezi živnatkou a vlastní sítnicí. Jedná se o jednu vrstvu pigmentových buněk, která znemožňuje přístup světla k světlocitlivým elementům mimo oblast zornice. Pokud pigment chybí, světelné paprsky vstupují do oka i polopropustnými tkáněmi bulbu a v různých směrech, a jeho odraz se často zachytí v zornici, která září oranžově červeně. Tento stav nastává u albinismu. 10

11 Pigmentový epitel má také význam pro látkovou výměnu smyslových buněk sítnice. Sítnice (retina) Sítnice je velmi jemná transparentní blána růžového zbarvení a je volně přiložena k cévnatce. Tloušťka sítnice kolísá od 0,1 do 0,3 mm. Sítnice má optickou část (pars optica retinae) a část slepou (pars coeca retinae). Úlohou sítnice je přijímat světelné paprsky, které dopadají do oka a měnit je fotochemickým procesem v elektrické impulsy, které jsou vedené až do mozku. Ke splnění této úlohy slouží tyčinky a čípky, které přijímají jako citlivá vrstva světelné impulsy. Dále tyto vzruchy vedou bipolární a gangliové buňky. Mezi buňky sítnice patří smyslové buňky (tyčinky a čípky), bipolární, gangliové, asociační a buňky podpůrné. Sítnice se skládá ze dvou neuronů, kdy první neuron jsou buňky bipolární, a jako druhý neuron se označují buňky gangliové. Smyslové buňky receptory Lidská sítnice obsahuje asi 130 milionů smyslových buněk. Podle vzhledu a funkce se dělí na tyčinky a čípky. Celkový počet čípků je přibližně 6-7 milionů a jsou většinou ve středu sítnice, nejvíce jich je však v jamce nejostřejšího vidění. Celkový počet tyčinek je asi milionů a především jsou v okrajových částech sítnice. Tyčinky Na každé tyčince rozeznáváme vnější a vnitřní úsek. Vnější úsek je vlastní tyčinka, která obsahuje světločivné elementy. Na vnějším úseku rozeznáváme vnější a vnitřní výběžek. Ve vnějším výběžku se nachází zrakový purpur (rhodopsin). Rhodopsin obsahuje v tucích rozpustný vitamín A, který je fotosenzitivní (citlivý na světlo). Při osvitu dochází k přestavbě rhodopsinové molekuly, a tak k přeměně světelných impulsů na nervové vzruchy. Rhodopsin je obsažen pouze v tyčinkách a slouží k vidění za šera a za tmy. Vnitřní výběžek tvoří tzv. elipsoid, což jsou četné tyčinkovité mitochondrie. Vnitřní úsek se skládá z buněčného jádra a nervového vlákna. Čípky Čípky mají podobnou stavbu jako tyčinky, a také u nich rozeznáváme vnější a vnitřní úsek. Vnější úsek je vlastní čípek a opět se skládá z vnějšího a vnitřního výběžku. 11

12 Ve vnějším výběžku je uložen jodopsin, což je na světlo citlivá substance.vnitřní výběžek má opět mnoho mitochondrií. Vnitřní úsek obsahuje buněčné jádro a nervové vlákno. Protože pomocí čípků vidíme ostře za denního světla a rozlišujeme jimi tvary a také barvy budu se o nich ještě zmiňovat v dalších kapitolách. Obr. č. 2: a)tyčinka, b)čípek Bipolární buňky Bipolární buňky jsou nervové buňky a svými výběžky tvoří první neuron sítnice a tím i zrakové dráhy. Působí jako zprostředkovatelé mezi buňkami smyslovými a gangliovými. Spojení mezi smyslovou a gangliovou buňkou může být dvěma způsoby. Je-li spojení z jedné smyslové buňky na jednu bipolární buňku, pak se jedná o individuální spojení, je-li několik smyslových buněk napojeno na jednu bipolární buňku a několik bipolárních buněk na jednu gangliovou buňku, pak mluvíme o difúzním přepojení. Individuální přepojování se uskutečňuje pouze v centru fovey. Gangliové buňky Gangliové buňky jsou pouze v nejvnitřnější jádrové vrstvě sítnice a se svými výběžky tvoří druhý neuron sítnice. Jejich neurit, což je z buňky vycházející nervové vlákno, zasahuje až do primárního zrakového centra, které je umístěno v mozku v corpus geniculatum laterale. Velikost gangliových buněk závisí na místě, kde se nachází. 12

13 Asociační buňky Asociační buňky jsou umístěny ve vnitřní jádrové vrstvě sítnice a jsou to buňky horizontální a amakrinní. Krátké dendrity horizontálních buněk tvoří synapse s konečnými košíčky čípků a vybíhající neurit je spojen buď se zakončením tyčinky nebo čípku. Jejich přesná úloha není jasná. Dendrity amakrinních buněk mohou spojovat i větší množství gangliových buněk. Tyto buňky mají úlohu podpůrnou. Podpůrné buňky Všechny nervové součásti sítnice jsou obklopeny podpůrnou tkání, která má také úlohu vyživovací. Jsou to Müllerovy podpůrné buňky a neuroglie. Podpůrná vlákna Müllerových buněk jsou uspořádána do síťoviny, která prostupuje všemi vrstvami sítnice. Neuroglie je podpůrnou tkání centrálního nervového systému a také se nachází v sítnici. Sítnice se skládá z deseti vrstev: 1. pigmentový epitel 2. vrstva zevních výběžků tyčinek a čípků 3. vnější hraniční membrána 4. vnější vrstva jader světločivných buněk 5. vnější vrstva vláken (plexiformní) 6. vnitřní jádrová vrstva 7. vnitřní vrstva vláken (plexiformní) 8. vrstva gangliových buněk 9. vrstva zrakových nervových vláken 10. vnitřní hraniční membrána 13

14 Obr. č. 3: Stavba sítnice Zvláštní úseky sítnice Tři oblasti sítnice vykazují zvláštní strukturu a jsou to: papila, macula lutea a ora serrata. Papila (papilla nervi optici) Papila se nachází na zadním pólu oka a její průměr je asi 1,5 mm. Je místem výstupu nervových vláken ze sítnice do zrakového nervu. Má lehké růžové zbarvení, které je dáno četnými jemnými arteriolami. Okraj papily je lehce nazdvižen a směrem do středu je papila lehce prohloubena a vykazuje tzv. fyziologickou exkavaci. Macula lutea (žlutá skrvna) Centrální oblast fundu se označuje jako macula lutea nebo také jako jamka nejostřejšího vidění. Její průměr je asi 5 mm a vykazuje žluté zbarvení, které je dáno pigmentem žluté barvy xantofylinem. Uprostřed se macula prohlubuje ve foveu a dno tohoto vyhloubení se nazývá foveola. Zde je sítnice nejtenčí. Foveola má průměr asi 350 μ, obsahuje výhradně čípky a je bez kapilár. Kolem foveoly leží avaskulární oblast, která má průměr asi 450 μ. 14

15 Ora serrata Ora serrata je obloukovitá klikatá linie, na které přechází sítnice z optické části v část slepou. Sítnice se zde také oplošťuje Vnitřní prostory očního bulbu Vnitřní prostory očního bulbu tvoří komorová voda nacházející se v očních komorách, čočka se svým závěsným aparátem a sklivec. Komorová voda (humor aqaueus) Komorová voda je čirá, bezbarvá tekutina s indexem lomu 1,336 a vytváří prostředí, ve kterém se nachází čočka a účastní se její výživy, ale také výživy rohovky. Je produkována výběžky řasnatého tělíska a vyplňuje přední a zadní oční komoru. Ze zadní komory proudí do přední komory, kde cirkuluje. Cirkulace je dána tepelným rozdílem mezi teplou duhovkou a studenou rohovkou. Z přední komory je poté odváděna v duhovkorohovkovém úhlu do Schlemmova kanálu. Její produkce je stálá a během 10 hodin se obnoví veškerý obsah obou komor. Komorová voda má důležitou úlohu při udržování nitroočního tlaku. Přední oční komora (camera oculi anterior) Rozprostírá se mezi zadní plochou rohovky, tkáněmi duhovkorohovkového úhlu, přední plochou duhovky a čočky. Hloubka přední komory je mezi 3 3,7 mm a mění se v závislosti na věku. Zadní oční komora (camera oculi posterior) Zadní oční komora je ohraničena zadní plochou duhovky, přední vnitřní plochou řasnatého tělíska, závěsným aparátem a ekvátorovou oblastí čočky. Její hloubka je asi jen 0,5 mm. Obě oční komory jsou spojeny štěrbinou mezi duhovkou a čočkou. Čočka (lens cristallina) Čočka je průhledná bílkovinná tkáň, která má bikonvexní tvar se zakulaceným okrajem. Ve své poloze je upevněna vlákny závěsného aparátu. Je elastická, uzavřena ve svém pouzdře a její tvar se mění tahem vláken závěsného aparátu. 15

16 Na čočce rozeznáváme pouzdro, epitel a stroma. Čočkové pouzdro je průhledné a obaluje čočku. V oblasti ekvátoru se nachází jemná lamela, do které se upínají vlákna závěsného aparátu čočky. Čočkový epitel se nachází pod pouzdrem, ale jen na přední ploše čočky. Čočkové stroma je tvořeno z vláken, které se vyvíjejí z ekvatoriálních epiteliálních buněk. Průhlednost čočky klesá s věkem, kdy jádro čočky se stává žlutým, hnědavým až červeno-hnědým. Tím se také mění vnímání barev, a proto starší lidé mají zhoršené vnímání v modré oblasti. Závěsný aparát čočky Vlákna závěsného aparátu (zonula), udržují čočku na svém místě a také se účastní akomodace. Nachází se mezi řasnatým tělískem a čočkou. Na čočce jsou přichyceny na zonulární lamele. Vlákna jsou tvořena kolagenními i elastickými fibrilami a stářím jsou vlákna méně elastická a křehčí, proto je také schopnost akomodace snížena. Sklivec (corpus vitreum) Sklivec vyplňuje prostor mezi čočkou, řasnatým tělískem a sítnicí. Zaujímá asi 80% obsahu oka a slouží k udržení formy bulbu svým tlakem na bulbární obaly. Sklivec je rosolovitá bezbarvá hmota o objemu 4 ml, kdy 98% obsahu tvoří voda. Svou skladbou se podobá komorové vodě, ale obsahuje speciální bílkovinu vitrein, která vytváří jeho trámčinu. Dále obsahuje specifické bílkoviny mukoproteidy, na které se váže kyselina hyaluronová a ta zodpovídá za jeho viskozitu. Středem sklivce probíhá horizontálně Cloquettův kanál, kterým odtéká nitrooční tekutina Zraková dráha Zraková dráha slouží k převodu podráždění z oka do mozkové kůry. Začíná u smyslových buněk sítnice a končí až u zrakových center v kůře mozkové. Smyslové buňky sítnice mění světelné impulsy v elektrické, a ty dále přenášejí bipolární a gangliové buňky pomocí synapsí až k očnímu nervu. Oční nerv začíná na papile, probíhá v tukové tkáni orbity dozadu, prostupuje kostěným kanálem očního nervu do střední jámy lební až k chiasmatu. Z chiasmatu vystupují dva optické trakty, ve kterých pokračují nervová vlákna do zevního kolínkového tělesa (corpus geniculatum 16

17 laterale), které se také označuje jako primární zrakové centrum. Zde končí druhý neuron zrakové dráhy a začíná třetí. Odtud zraková dráha pokračuje do Gratioletova svazečku a poté až do okcipitálního mozkového laloku. Na zrakové dráze tedy rozeznáváme sítnici, papilu, oční nerv, chiasma, optické trakty, zevní kolínkové těleso, Gratioletův svazeček a korová zraková centra. O sítnici a papile jsem psala výše, proto se o nich už nebudu zmiňovat. Obr. č. 4: Zraková dráha Oční nerv (nervus opticus) Oční nerv začíná za proděravěnou sklerální ploténkou a pokračuje až k chiasmatu. Je obklopen mozkovými plenami a jeho délka může kolísat od 35 do 55 mm. Dělí se na několik částí: intrasklerální, orbitální, intrakanalikulární a intrakraniální. Histologicky obsahuje oční nerv asi milion nervových vláken, která jsou uspořádána do svazečků. Chiasma (chiasma opticum) Chiasma je bílá ploténka, která má čtyřrohý tvar a je obaleno měkkou mozkovou plenou. Leží nad hypofýzou, pod bází mozku. Spojuje jako most oba oční nervy a dráhy zrakových nervů se v něm zčásti překřižují. Zepředu, na předních rozích do něj vstupují oba oční nervy, a ze zadních rohů z něj vystupují oba optické trakty. 17

18 Optické trakty (tractus optici) Optické trakty prostupují od chiasmatu až do corpus geniculatum laterale. Jsou dlouhé asi 20 mm, v přední části to jsou kulaté bílé svazky a směrem dozadu se oplošťují, zabořují se do mozkové tkáně a obkružují mozkový kmen. V každém traktu se nacházejí vlákna z obou očí tzn. že do traktu přecházejí nezkřížená vlákna ze stejnostranného oka a zkřížená vlákna z druhostranného oka. Postranní kolínková tělesa (corpora geniculata lateralia) Představují soubor gangliových buněk, který je umístěn v mezimozku. Je to zakulacený útvar, do kterého vstupují z přední strany optické trakty a směrem zevně nahoru z něho vystupují vlákna následujícího Gratioletova svazečku. Končí zde neurity gangliových buněk, a tím také primární zraková dráha. Jejich úlohou je tak přepojení impulsů na následující třetí neuron zrakové dráhy. Gratioletův svazeček (zraková radiace, tractus geniculo-corticalis) Je to široký vějířovitý svazek bílé hmoty mozkové, a v podstatě představuje vlákna třetího neuronu zrakové dráhy, která vycházejí z corpus geniculatum laterale. Mozková zraková centra Zraková centra se nacházejí v mozkové kůře okcipitálního laloku a označují se jako area striata, area parastriata a area peristriata. V area striata (podle Brodmana označení area 17) končí vlákna Gratioletova svazečku. Představuje jakousi konečnou přijímací stanici zrakových impulsů. Přijaté impulsy jsou zde zpracovány a vyhodnocují se jako zrakové počitky. Area parastriata (area 18) a area peristriata (area 19) slouží ke zpracování a zhodnocení přijatých impulsů. Jsou také místem, odkud jsou vydávány impulsy k motorickému systému oka. [1, 2, 3, 4, 10] 18

19 2.2. Oko a vidění Světlo Světlo se také označuje jako viditelné světlo nebo světelné spektrum a lze ho definovat jako elektromagnetické vlnění o vlnových délkách nm. Obr. č. 5.: Světelné spektrum Světlo patří mezi elektromagnatické spektrum, které zahrnuje elektromagnetická záření všech možných vlnových délek, kdy vlnové délky světla se nacházejí mezi vlnovými délkami ultrafialového záření a infračerveného záření. Obr. č. 6: Elektromagnetické spektrum Světlo (a elektromagnetické vlnění vůbec) má tři základní vlastnosti svítivost (amplituda), barva (frekvence) a polarizace (úhel vlnění). Rozsah světla je viditelným pro lidské oko a tento rozsah vnímaných vlnových délek je dán především tím, že v oblasti viditelného světla, je maximum elektromagnetického záření ze Slunce dopadajícího na zemský povrch, a tedy je v tomto rozsahu nejlépe vidět. Světlo obsahuje různé barvy, které se označují jako spektrální barvy a odpovídají jim určité intervaly vlnových délek elektromagnetického záření. 19

20 Vlnová délka (nm) Spektrální barva fialová fialově modrá modrá nazelenale modrá modrozelená namodrale zelená zelená nažloutle zelená žlutozelená nazelenale žlutá žlutá oranžově žlutá oranžová oranžově červená červená Tab. č. 1: Přehled spektrálních barev Vidění Vidění je složitý fyziologický děj, a skládá se z několika pochodů, které na sebe navazují v celém zrakovém analyzátoru. Vidění je ovlivňováno činiteli fyziologickými i psychologickými, proto kvalita vidění, podmíněna určitými okolnostmi, může zpětně působit na tělesný, ale také na duševní stav člověka. Vidění je také činnost, která souvisí s dostatečným vyvinutím zraku a pro dobré vidění je nutné vytvořit vhodné světelné podmínky. Schopnost vidět neznamená jen přijímat světlo, ale vnímat také tvar, velikost, vzdálenost i pohyb předmětů, ale zároveň vnímat prostor a barvy. Člověk kontroluje své pohyby a činnost pomocí orgánu zraku, tedy okem očima. V praktickém životě má rozhodující význam, což vyplývá ze skutečnosti, že okolo 80% informací o okolním světě získáváme právě prostřednictvím zraku. 20

21 Člověk se nerodí s dokonalým viděním, světlo však vnímá od narození. Je to dáno tím, že při narození je oblast žluté skvrny ještě nezralá a čípky nejsou dosud zcela diferencovány. Proto vnímá novorozenec pouze periferií sítnice jen světlo a tmu. Vývoj žluté skvrny je dokončen asi v 6. měsíci života. Adekvátním podnětem pro oko jsou elektromagnetické vlny v rozsahu viditelného světla. Elektromagnetické vlny tvořící oblast viditelného světla prochází optickými prostředími oka (rohovka, komorová voda, čočka, sklivec) podle zákonů fyzikální optiky. Přes optická prostředí světelné paprsky nejen procházejí, ale také se i lámou přes pravidelně zakřivené plochy rohovky a čočky. Dále se světelné paprsky soustředí do ohniska (fokusu) asi 13,7 mm před sítnicí. Střed obrazu je přitom v prostoru zadního pólu sítnice, v místě nejostřejšího vidění (ve žluté skvrně). Optický systém oka ve fyziologických podmínkách vytvoří na žluté skvrně obraz jasný a ostrý, ale zrcadlový a převrácený. V místě, kam dopadne světlo na sítnici, dojde k podráždění a vzniká vzruch, který je převeden zrakovou dráhou do zrakového centra v mozku. Vlastními receptory světelného podráždění v sítnici jsou tyčinky a čípky. Čípky zodpovídají za přesné a ostré vidění a mají na starosti přijaté barevné tóny, a tyčinky jsou receptory sloužící na příjem černobílých tónů. Při dopadu světelných paprsků na oko se část zářivé energie od jeho povrchu odrazí a část se pohltí při přechodu optickými prostředími oka. Na podráždění tyčinkového aparátu sítnice a vyvolání vjemu světla přitom stačí už dopad zhruba 5 světelných kvant. Mírou citlivosti receptorů světla v sítnici je minimální množství světelné energie, které už vyvolá podráždění. Tuto hodnotu označujeme jako minimum sensibile (práh vidění 1,3 x 1017 lm) Fotochemie vidění Světelné paprsky, soustředěné optickým systémem oka tak, že se vytvoří obraz na úrovni smyslových buněk sítnice, vyvolají v nich tzv. fotochemický děj. Přitom se zářivá energie světla přemění chemickou reakcí na elektrický potenciál a tento potenciál se zaznamenává jako tzv. elektroretinogram (ERG) a přenáší se nervovými dráhami do kůry mozku. Základem pro fotochemický proces ve smyslových buňkách sítnice je zrakový purpur 21

22 (rhodopsin). Při dopadu zářivé energie světla se rhodopsin rozpadá na bezbarvou bílkovinu opsin a na karotenoid retinal (aldehyd vitamínu A). Přitom se uvolňuje elektron, který se stává podkladem pro elektrický potenciál. Ve tmě se děje obrácený proces resyntéza rhodopsinu. V čípkách se zase nachází jodopsin, který se pokládá za základ barevného vidění. Jodopsin obsahuje tři složky se schopností přijmout resp. reagovat na tři rozsahy elektromagnetického vlnění (445, 535 a 570 nm) v oblasti viditelného spektra. ERG Elektroretinogram (ERG) je záznam difuzní elektrické odpovědi generované fotoreceptory a nervovými buňkami sítnice. Tato elektrická odpověď je výsledkem změn pohybu iontů v sítnici, hlavně draslíkových a sodíkových, které jsou vyvolány světelným podnětem. U ERG se využívá rozdílného elektrického náboje rohovky (+) a sítnice (-), které jsou podstatou klidového potenciálu sítnice (2 17mV). Zábleskem světla lze navýšit klidový potenciál sítnice řádově o stovky mikrovoltů. Tento akční elektrický potenciál zaznamenáváme mezi elektrodou, která je umístěna na rohovce a indiferentní elektrodou umístěnou na čele. Potenciál má typický průběh. Po osvětlení sítnice se nejdříve objeví negativní vlna a, potom pozitivní vlna b, a po ukončení osvětlení se objevuje pozitivní výkyv a poté pomalá pozitivní vlna c. Vlna a představuje pozdní receptorový potenciál tyčinek a čípků, vlna b vzniká činností bipolárních a horizontálních buněk a vlna c je zprostředkována aktivitou buněk pigmentového epitelu sítnice Fotochemie zrakových pigmentů Jak už jsem zmiňovala výše, zrakový pigment se nachází jak u tyčinek, tak u čípků v zevních segmentech. K obnově zevního segmentu dochází asi během 10 dnů. Tyčinkový segment rhodopsin se skládá ze složky absorbující světlo, chromatoforu a z bílkoviny opsinu. Chromatofor je retinalaldehyd (aldehyd vitaminu A) a v regenerovaném stavu je retinal v 11-cis formě, kdy jeho tvar zapadá do opsinové části molekuly. Po ozáření se 11-cis retinal přeměňuje v transformu, vzniká prelumirodopsin, a ten se mění na lumirodopsin, dále metarodopsin I a metarodopsin II. Na konec se rhodopsin hydrolyzuje 22

23 na transformu retinalu a opsin. Regenerace rhodopsinu z opsinu a vitaminu A je podstatou adaptace na tmu. Nejdříve se transforma retinalu mění na cisformu vitaminu A, poté sé mění vitamin na aldehyd a následuje vazba na opsin. Při tomto ději je potřebná energie ve formě adenosintrifosfátu. Při těchto pochodech vznikají v receptorech při osvětlení rané receptorové potenciály, které jsou bifázické a nemají žádnou latenci proti začátku světelného podnětu Druhy vidění Oko, které je adaptované na světlo se označuje jako vidění fotopické. Jodopsin v čípkách podmiňuje vidění při vyšších intenzitách světla přes den, a čípky tak slouží na rozlišení barvy a detailů předmětů. Jedná se tedy o kvalitní, ostré, barevné a denní vidění. Za fotopických podmínek je zrak nejcitlivější na žlutozelenou barvu, která odpovídá vlnové délce 555 nm. Skotopické vidění je vidění za šera, je uskutečňováno pomocí rhodopsinu v tyčinkách a je to tedy vidění barvoslepé. Oko adaptované na tmu nejdříve rozpoznává tvary předmětů. U oka adaptovaného na tmu se vytváří centrální skotom, protože centrální krajina obsahuje jen čípky, a ty jsou při adaptaci na tmu vyřazeny z provozu. Za skotopických podmínek je oko nejcitlivější na modrozelenou barvu, což odpovídá 500 nm. Dále rozlišujeme mezopické vidění, což je vidění nepřesné, a je jakýmsi přechodem mezi fotopickým a skotopickým viděním. V činnosti jsou jak tyčinky, tak čípky. Vidění je méně přesné než při nižších nebo vyšších jasech a je zhoršená a nejistá orientace. Při tomto vidění se už můžou projevit poruchy vyplývající z nedostatku vitaminu A (např. šeroslepost). Mezi funkcí tyčinek a čípků jsou reciproční vztahy při vyšších hodnotách osvětlení čípky pracují a tyčinky se utlumují, a naopak Adaptace Pod pojmem adaptace se rozumí schopnost oka přizpůsobit se různé úrovni okolního osvětlení neboli je to schopnost měnit práh citlivosti na světlo. Rozlišujeme adaptaci na světlo a adaptaci na tmu. Při adaptaci na světlo a na tmu má významnou úlohu zornice, kdy jako optická clona 23

24 reguluje množství světla, které vstupuje do oka. Při adaptaci na světlo a tmu má také významnou úlohu věk např. čas adaptace po 50. roce věku je 2-3x delší. Adaptace na světlo Adaptace na světlo je velmi krátká, obvykle trvá jen několik vteřin až desítek vteřin a plné adaptace je dosaženo asi za 6 minut. Adaptace na světlo je zajišťována čípky. Při náhlém zvýšení intenzity osvětlení reaguje oko zúžením zornice a chrání tak oko před oslněním. Nejmenší průměr, který může mít pupila při velké světelné intenzitě je 2 mm. Při větším a prudkém zvýšení intenzity světla nastává další obranný reflex sevření očních víček a zaclonění očí. Adaptace na tmu Adaptace na tmu je o hodně pomalejší než adaptace na světlo a aktivují se při ní tyčinky. Obvykle trvá min, avšak u některých může trvat ještě déle. Při adaptaci na tmu je zornice maximálně rozšířená, čímž se umožňuje maximální přestup světelných paprsků dovnitř oka. Při velmi malých jasech může zornice nabývat hodnotu 8 mm. Při adaptaci na tmu je podstatným činitelem rychlost, jakou se snižuje intenzita osvětlení. Při pomalém snižování intenzity osvětlení nejdříve přestáváme vnímat detaily předmětů, poté jejich barvu a tvar, a při dalším snížení předměty samé. Při tomto procesu je vidění zachováno, protože je kompenzován pochodem adaptace. Naopak při náhlém snížení intenzity osvětlení je vidění sníženo až znemožněno Purkyňův jev Při adaptaci na tmu nebo na světlo se mění i relativní citlivost oka k barvám, což vyjadřuje tzv. Purkyňův jev. Tento jev poprvé popsal český lékař Jan Evangelista Purkyně v r Jestliže se snižuje intenzita světla, mění se postupně relativní citlivost oka k barvám (průběh spektrální citlivosti oka). Maximum spektrální citlivosti oka se posouvá směrem ke kratším vlnovým délkám. Modrá část spektra se v podmínkách mezopického vidění zdá světlečervenou a nejsvětlejší se zdá zelená část spektra. Při denním světle se červená část spektra zdá 24

25 světlejší, zatímco nejjasnější je oblast žluté barvy. Obr. č. 7: Průběh spektrální citlivosti pro oko adaptovaného na: a)světlo (fotopické vidění), b)temno (skotopické vidění) a c)jas (vidění mezopické) Obr. č. 8: Plynulá změna maxima spektrální citlivosti na adaptačním jasu Tyto poznatky se využívají při dopravních značkách, ale i při realizování optimálních podmínek pro zrakovou pohodu z hlediska fyziologie práce, ve škole při psaní na tabuli (žlutou křídou) atd. 25

26 V souvislosti s rozdílnou citlivostí tyčinkového a čípkového aparátu na světelné podráždění si musíme uvědomit, že na naše oči působí v každodenní praxi různé intenzity světla. Víme, že lidská sítnice má schopnost přizpůsobit se různým světelným intenzitám, a to plynule od 0,003 do lx. Hodnota prahového podnětu vyvolávající pocit světla však může být rozdílná v závislosti od stavu adaptace sítnice na světlo resp. na tmu. [2, 4, 6, 7,8, 9, 13, 14] 26

27 2.3. Vývoj barevného vidění Vývoj barevného vidění je vázaný na diferenciaci čípků v makulární oblasti a dozrávání zrakové dráhy. Primitivní barevné vidění je už u 6ti měsíčního dítěte, ale přesné rozlišování barev je možné až ukončením vývoje fovey a centrálního nervového systému u 3 4 ročních dětí. Dolní hranice světelného spektra je však u nich posunutá až k 300 nm a postupně se zvyšuje k hranici 400 nm. Nejvyšší stupeň vývoje dosahují zrakové funkce zráním korových center a asociačních mozkových dráh. Harvardští fyziologové Hubel a Diesel provedli v 60. letech výzkum neuronů zrakové kůry, za který byli oceněni Nobelovou cenou, a dokázali, že receptivní pole neuronů zrakové kůry mají oproti neuronům sítnice a corpus geniculatum laerale rozdílné vlastnosti. Genikulátová receptivní pole jsou koncentrická a korová pole jsou elipsoidní a podlouhlé. Optimální podnět v podobě nepohyblivé skvrny, který dráždí genikulátové buňky, je na buňky kůry mozku neúčinný. Nejúčinnější je na ně podlouhlý světelný podnět, který má určitou orientaci, pohybuje se určitým směrem a rychlostí. To znamená, že buňky kůry mozku generují svoji aktivitu jen přesně vymezenými podněty a jsou analytickými jednotkami vyššího stupně, které rozeznávají v zorném poli přesné tvary a pohyby předmětů. Soubor neuronů kůry mozku není homogenní a také jsou mezi nimi odlišnosti, proto se dělí do tří skupin: 1. Neurony s jednoduchým receptivním polem reagují jen na podněty podlouhlého tvaru s orientací shodnou s osou receptivního pole. Jsou spojené s pomalejším systémem genikulátových buněk X. 2. Neurony s komplexním receptivním polem reagují jen na rychlý pohyblivý podnět určitého směru a jsou spojené s rychlejším systémem genikulátových buněk Y. 3. Neurony s hyperkomplexními polemi tvoří nejvyšší stupeň abstrakce. Reagují na nepravidelné a směrem specifické podněty. Ve zrakové kůře nacházíme přestavbu poměrně jednoduchých retinálních a genikulátových receptivních polí na hierarchizovaný systém polí, který z obrazu v zorném poli abstrahuje podstatné tvary, průběh a orientaci. 27

28 Distribuce monokulárních a binokulárních receptivních polí je geneticky kódována, závisí na postnatálním vývoji a je shodná se stavem, resp. počtem v dospělosti. Jestli v časném stádiu vývoje mezi týdnem v tzv. kritické periodě senzitivity nastoupí deprivační procesy (změny, které nedovolí vznik obrazu v centrální jamce sítnice), může vzniknout trvalá deprivační amblyopie, která se projeví morfologickými změnami a poklesem binokulárně aktivovaných neuronů v genikulátových a korových neuronech. [6] 28

29 2.4. Barevné vidění a barvy Elektrofyziologie barevného vidění Barevnou informaci zpracovávají v sítnici horizontální buňky, které přijímají signály z čípků a vyznačují se elektrickými potenciály (S-potenciály) v odpovědi na stimulaci sítnice různými složkami barevného světla. Jedná se o tzv. oponentní kódování, kdy červená barva působí hyperpolarizaci a zelená barva depolarizaci. Druhým systémem je barva žlutá a modrá, modrá působí hyperpolarizace a žlutá depolarizaci. Tento stejný systém je i ve vyšších etážích zrakové dráhy, on-reakce gangliových buněk na začátku osvětlení a off-reakce po vypnutí světla Rozlišování barev Lidské oko je citlivé na světelné paprsky v oblasti spektra nm, a pokud jsou paprsky kratší než 380 nm jsou pohlcovány čočkou. Při testování citlivosti oka na různé složky světelného spektra za fotopických podmínek (při adaptaci na světlo) a za skotopických podmínek (při adaptaci na tmu), dostáváme dvě různé křivky citlivosti. Fotopická čípková citlivost má maximum při 555 nm, což odpovídá žlutozelené barvě a skotopická má maximum okolo 507 nm, které odpovídají modrozelené barvě. Tyčinky nejsou citlivé na vlnovou délku v rozmezí nm, které odpovídá červené barvě Teorie k vysvětlení mechanismu barevného vidění Otázce mechanismu barevného vidění bylo věnováno mnoho úsilí, ale i tak se tato otázka nepodařila vyřešit. Proto také existuje více teorií. Jako první uvedu tzv. trichromatickou teorii barevného vidění, protože je nejrozšířenější. Tato teorie se shoduje s modelem barevného vidění, který se označuje jako RGB (red-green-blue). Trichromatická teorie barevného vidění byla objevena již v 19.století a je spojena se jmény M.V.Lomonosova, Th.Younga a H.Helmholtze. Tito tři autoři nezávisle na sobě a v různém časovém období dospěli k názoru, že všechny barvy spektra lze získat smíšením tří základních monochromatických barev. Helmholtz za ně pokládal červeň, zeleň a violeť, Lomonosov a Young za ně pokládali červeň, žluť a modř. Pro vnímání těchto barev také předpokládali, že v sítnici se nacházejí tři samostatné 29

30 druhy čivých elementů. Při podráždění pouze jednoho druhu tohoto elementu vnímáme jen jednu základní barvu a při podráždění dvou nebo tří druhů současně vidíme některou barvu smíšenou. Zcela rovnoměrné podráždění všech tří druhů elementů vede ke vnímání bílé až šedé barvy. Pokud sítnice není drážděna žádným světelným podnětem vnímáme barvu černou. Jednotlivé možnosti míchání jak základních, tak i smíšených barev vyplývají z barevného trojúhelníka J. Kriese. Obr. č. 9: Barevný trojúhelník podle J. Kriese V dnešní době je komplementárně k trichromatické teorii přijímána i tzv. oponentní Heringova teorie barevného vidění z roku Spektrální barvy lze seřadit ve stejném pořadí v jakém jsou ve spektru do tzv. barevného kruhu a právě z tohoto uspořádání barev vycházel při vypracovávání své teorie barevného vidění E. Hering. Hering rozlišuje tři dvojice základních barev, které označuje jako prabarvy (z německého slova Unfarben). Tyto tři dvojice tvoří barvy: červená a zelená, žlutá a modrá, bílá a černá. Pro vnímání těchto tří dvojic předpokládal existenci tří složek nervových elementů sítnice. Ve dvojicích probíhá nepřetržitá asimilační a disimilační činnost, jejíž výsledkem je barevný počitek. Asimilačním pochodem vzniká vjem barvy zelené, modré a červené a výsledkem disimilačního pochodu je vjem barvy červené, žluté a bílé. Vzájemný poměr prabarev a také jejich možnosti míchání vyjádřil Podesta šikmým dvojkuželem o elipsovité základně. 30

31 Obr. č. 10: Podestův šikmý dvojkužel Barvy Světlo jako zářivá energie se projevuje zrakovými vjemy, které jsou vyvolány podrážděním sítnice. Světlo, které dopadá na sítnici oka přímo ze světelného zdroje nebo odrazem od předmětu či průnikem předmětovým optickým prostředím, vyvolává vjem barvy. Barva je tedy vjem, který je vytvářen viditelným světlem dopadajícím na sítnici lidského oka. Člověk vnímá asi 150 barev v rozsahu viditelného světla, celkově ale více jak 2000 odstínů. Každou barvu charakterizují tři znaky: 1. barevný tón - ten je určen vlnovou délkou, 2. světlost světlost barvy vystihuje intenzita zrakového počitku a lze ji charakterizovat přiřazením dané barvy ke stejně světlé šedé plošce tj. plošce bez barevného tónu, 3. sytost sytost barvy charakterizuje barevnost barevného počitku a můžeme si ji představit jako množství čisté spektrální barvy dané vlnové délky ve směsi této barvy a bílé barvy - čím vyšší je podíl spektrální barvy, tím vyšší je sytost. Souhrn těchto tří znaků se označuje jako odstín barvy, a z toho poté vznikají hrubá označení barvy jako např. světle modrá. Mezi základní barvy patří barva červená, zelená a modrá a tyto barvy se označují jako barvy nasycené. Pokud je k barvě přimícháno bílé světlo, hovoříme o odstínech 31

32 nenasycených. Při maximálním zvýšení intenzity světla vnímá naše oko žlutobílou barvu Měření barev Pro mnohé účely je potřeba určit barvu jednoznačně a přesně. K tomu se používá mnoho různých systému, mezi které patří také trichromatický systém CIE. Tento systém je jako jediný mezinárodně uznávaný a standardizovaný. Vychází se u něho ze skutečnosti, že každou barvu lze napodobit směsí tří základních barev a množství těchto tří základních barev přesně napodobuje měřenou barvu, a jsou tak přesnou charakteristikou této barvy (barevného vjemu). Trichromatický měrný sytém CIE XYZ používá tří základních světel X, Y, Z, která jsou ireálná (hypotetická, ve skutečnosti neexistují). Tato ireálná světla však mohou napodobit všechny existující barvy. Při měření se barva analyzuje podle tří trichromatických členitelů x, y, z, jejichž spektrální průběh (obr. č. 11) je odvozen od vlastností lidského oka při vnímání barev. Obr. č. 11: Trichromatičtí členitelé CIE Přitom zjistíme jak velké množství kterého členitele je třeba k napodobení měřené barvy. Tato množství se nazývají jako trichromatické složky a značí se velkými písmeny X, Y, Z. Z nich pak normalizací (dělením každé složky jejich součtem) získáme trichromatické souřadnice x, y, z, a ty charakterizují polohu barvy v barevném (trichromatickém) trojúhelníku CIE a určují chromatičnost barvy. 32

33 Obr. č. 12: Barevný (trichromatický) trojúhelník CIE V barevném trojúhelníku je oblast reálných barev (barvy vyskytující se v přírodě) vymezena obloukovitou čarou spektrálních barev. Na ní jsou chromatičnosti nejsytějších barev existujících v přírodě tj. barev monochromatických. Přímka čistých purpurů se nachází na spojnici modrého a červeného konce čáry spektrálních barev. Purpurové barvy ve spektru nejsou, ale lze je získat smíšením modrého a červeného spektrálního světla z konců spektra. Protože je barva třírozměrný pojem (vzniká míšením tří složek), je k její charakterizaci potřeba také tří údajů. Trichromatické souřadnice jsou vzájemně závislé, proto je nutné ke dvěma trichromatickým souřadnicím, které charakterizují polohu barvy v barevném trojúhelníku, přidat ještě třetí souřadnici, která určuje polohu barvy v barevném prostoru. Zpravidla se ke dvěma trichromatickým souřadnicím x, y přidává intenzitní složka barvy Y, která odpovídá fotometrickému jasu barvy. Další možností je použití tří trichromatických složek X, Y, Z, které jsou vzájemně nezávislé, ale nejsou tak názorné, nebo se mohou použít tzv. přirozené (Helmholtzovy) souřadnice, které jsou proti předešlým více názornější. Chromatičnost měřené barvy se nanáší do trichromatického trojúhelníka a spojí se s bodem bílé barvy. Pro samostatně zářící zdroje je to bod x = y = z = 0,3333 a pro barvy pozorované ve světle jiného zdroje je to chromatičnost daného zdroje. Z 33

34 trojúhelníka se odečtou přirozené souřadnice - náhradní vlnová délka, která charakterizuje barevný tón a souřadnicová nebo kolorimetrická čistota charakterizující barvy. Jako třetí souřadnice, která odpovídá světlosti barvy, se používá činitel jasu, prostupu nebo jasové složky barvy Y. U purpurových barev se spojnice prodlužuje na druhou stranu bílého bodu a průsečík určuje tzv. doplňkovou vlnovou délku λc, kterou označujeme znaménkém mínus. Podle vzdálenosti bodu barvy od bílého bodu a bodu příslušné spektrální barvy určíme pomocí vztahů souřadnicovou čistotu pe, resp. kolorimetrickou čistotu pc měřené barvy. XN (YN) je pořadnice (souřadnice) uvažované barvy, XW a YW určují polohu bílého bodu, XS a YS jsou souřadnice bodu na čáře spektrálních barev, určeného spojnicí bodů N a W. Všechny uvedené souřadnice charakterizují pouze zrakový vjem, který daný barevný podnět způsobuje za daných podmínek ve zrakovém aparátu. Stejný barevný vjem může totiž vzbudit záření o různém spektrálním složení. Vjem je stejný jen za určitých podmínek, ale např. při změně osvětlujícího zdroje se barevný vjem mění. Takové barvy nazýváme jako metamerické. Daný fyzikální podnět, který způsobuje vjem barvy, může být charakterizován pouze svým spektrálním složením Míšení barev Aditivní míchání barev Při aditivním míchání barev se jednotlivé složky barev sčítají a vytváří světlo větší intenzity. Výsledná intenzita je tedy rovna součtu intenzit jednotlivých složek. Při tomto způsobu míchání barev se používají tří základní barvy, a to červená, zelená a modrá. Aditivní míchání barev odpovídá vzájemnému prolínání tří barevných kuželů světla vycházející ze tří reflektorů na bílém plátně. Každý reflektor obsahuje filtr, který odpovídá základní barvě. 34

35 Část plátna, osvětlená rovnoměrně všemi třemi reflektory, je bílá. Pokud smícháme jen dvě barvy světla, např. červenou a zelenou, dostáváme barvu žlutou. Budeme-li měnit poměr intenzity obou světel pomocí clony, dostaneme různé barevné odstíny mezi těmito barvami. Při smíchání barvy modré a zelené ve stejném poměru vzniká barva azurová, a červená barva s modrou dávají barvu purpurovou. Když smícháme dvě základní barvy, vznikne třetí základní barva, která je barvou komplementární (doplňkovou). Tohoto principu aditivního míchání barev můžeme např. uplatňovat na počítačových monitorech a televizních obrazovkách. Obr. č. 13: Aditivní míchání Subtraktivní míchání barev Subtraktivní míchání barev je způsob míchání barev, kdy při přidání další barvy se ubírá část původního světla. Světlo prochází jednotlivými barevnými vrstvami a je tak stále více pohlcováno. Výsledná barva se skládá z vlnových délek, které zůstanou po odrazu nebo průchodu filtrem. Základní barvy, které se používají při tomto míchání jsou žlutá, azurová a purpurová. Tyto barvy jsou komplementární k základním barvám při jejich aditivním míchání. Smícháním všech tří základních barev dostáváme barvu černou. Při smíchání barvy modrozelené (purpurové) a žluté, vzniká zelená barva, smícháním žluté a purpurové barvy červená barva a purpurové a modrozelené barvy barva modrá. Princip tohoto míchání se používá v tiskárnách, kde se navíc používá i samotný černý toner. 35

36 Obr. č. 14: Subtraktivní míchání třech základních barev Barevná teplota Barevná teplota nebo také teplota chromatičnosti charakterizuje spektrum bílého světla. Světlo určité barevné teploty má barvu tepelného záření vydávané černým tělesem, které je zahřáto na tuto teplotu. Obr. č. 15: Barevná teplota Barevnou teplotu měříme v Kelvinech. Příklady barevných teplot různých světelných zdrojů např. svíčka má 1200K, žárovka 2800K, obvyklé denní světlo 5000K a oblačno 8000K. Zrak člověka dokáže barevnou teplotu subjektivně přizpůsobit světelným podmínkám např. bílý papír vnímá jako bílý, i když je vlivem osvětlení zabarvený. Fotoaparáty a kamery se musí na barevnou teplotu nastavovat. Fotoaparáty jsou také schopny vyvážení bílé odhadnout automaticky, ale v některých situacích je výhodnější prostředí napevno nastavit, dá se tak předejít např. modrému nádechu u fotek při zatažené obloze. Filmový materiál je zase většinou kalibrován na denní světlo a barevné tónování se upravuje speciálními filtry nebo při vyvolání v laboratoři. 36

37 Působení barev Pomocí barev můžeme docílit nejen jedinečné atmosféry, která má vliv na naši náladu a pocity, ale také můžeme zdůraznit nebo potlačit skutečnou velikost místnosti. Vliv barev na lidskou psychiku Barvy dokážou ovlivnit naše nálady a pocity. Každý jedinec má svůj vlastní názor na barvy, který závisí na různých faktorech jako jsou povaha, věk, pohlaví, nálada nebo móda. Každý má také své vlastní spektrum preferovaných barev, které vyjadřují naši osobnost a ovlivňují náladu. Prožitek z barev závisí na naší oblibě určité barvy, světelném jasu a biorytmu. Pro sestavení barevných kombinací je dobré znát základy psychologie barev: Žlutá barva představuje tvořivost, vyjadřuje veselou mysl a jas, a je spojená s mládím, hravostí a zvídavostí. Zelená barva je barva trpělivosti. Reprezentuje přírodu, štěstí, bezpečnost a rovnováhu. Vybrané odstíny zelené mohou uklidňovat a zároveň povzbuzovat. Modrá barva vyzařuje moudrost a vývoj. Spojuje vodu a oblohu. Vede k rozvíjení myšlení, vyjadřuje svobodu a hloubku. Je také známá v roli autority, čistoty a ochrany. Oranžová barva stimuluje tvořivost, která se odráží v pohodlí a v chuti. Vede k aktivitě, komunikaci a insipraci. Fialová barva je barva inteligence a emocí. Dodává pocit luxusu, prestiže, ženskosti a něžnosti zároveň. Červená barva je odvážná, vášnivá a nebezpečná zároveň. Vyjadřuje energii, vitalitu, rychlost, dynamiku a lásku k životu. Růžová barva je barva veselé zábavy, hravosti, pozitivismu, citlivosti a ženskosti. Zlatá a stříbrná barva vyjadřuje chlad a vzácnost, proto představují prestiž. Působení barev v místnosti Barvy jsou důležitým prvkem vzhledu objektu nebo místnosti a představují náš první vizuální dojem. Pomocí barev můžeme korigovat slabiny tvaru, a můžeme v místnosti dosáhnout požadovaného pocitu. Místnost subjektivně opticky rozšiřují mírné, nenásilné barvy, barvy chladných tónů a světlé barvy. Jsou to tzv. studené barvy, které vedou k pasivitě, ale vyhovují těm, kteří mají rádi čisté, jasné a svěží prostředí. Naopak tzv. teplé barvy působí na psychiku vesele, lehce a povzbudivě. Při použití barev sytých, intenzivních, barev teplých tónů a 37

38 tmavých barev, místnost se opticky zužuje a oživuje. Např. malá, stinná místnost se dá opticky zvětšit studenými světlými odstíny (zejména světle modrou) a bílý strop vyvolá dojem prostornosti a vzdušnosti. Na druhé straně větší místnosti můžeme opticky zmenšit a zútulnit barvami útulnými a tmavšími, velkými vzory nebo kombinací různých materiálů a vzorů. Obr. č. 16: Ukázka studených a teplých barev v bytě Barevnost místnosti také závisí na zdrojích světla, směru jeho dopadu, denní době apod., a právě promyšleným působením barev a světla jsme schopni zesvětlit doslova každý tmavý kout našeho obydlí. 38

39 Pro lepší orientaci a shrnutí textu slouží následující tabulka. Tab. č. 2: Barvy a jejich působení v prostoru a působení na psychiku [2, 4, 9, 11, 15, 16, 17, 18, 19, 20] 39