Locchio, o bulbo oculare, è l'organo di senso semi-esterno dell'apparato visivo, con il compito principale di ricavare informazioni sull'ambiente circostante attraverso la luce.
L'occhio umano (e degli organismi superiori) raccoglie la luce che gli proviene dall'ambiente, sotto forma di una immagine ottica, regolandone l'intensità luminosa attraverso un diaframma (l'iride) e focalizzandola sulla retina, attraverso un sistema regolabile di lenti (cristallino), per poi trasformarla in una serie di segnali elettrici che confluiscono al cervello, attraverso il nervo ottico, per l'elaborazione e l'interpretazione.
L'occhio di Homo sapiens è un rilevatore molto sensibile, che in condizioni di tenebra assoluta può rilevare ancora una quantità di energia luminosa (nello spettro visibile) equivalente a soli 5 fotoni.MIT OpenCourseWare L1.4 "Photons and the loss of determism" 2018
La condizione ottica ideale di un occhio che non presenta anomalie di rifrazione (ametropie) è detta emmetropia.
Oltre alla funzione di vedere cogliendo informazioni attraverso la percezione visiva, gli occhi hanno anche funzioni di comunicare tramite la comunicazione non verbale, guardare ossia muovere lo sguardo con intenzionalità, sentire sensazioni estetiche positive o negative , pensare aiutando o inibendo col loro movimento processi di pensieroIsabella Poggi, Parlare con gli occhi. Lo sguardo come forma di comunicazione, 2023, pag. 29, Carocci editore, ISBN 978 88 290 2063 8.
Anatomia umana Generalità Il globo oculare è un organo rotondo, posizionato nella porzione anteriore della cavità orbitaria del cranio.
Forma geometrica Come suggerisce il suo nome, la superficie esterna del globo oculare assomiglia a quella di una sfera, leggermente schiacciata in senso cranio-caudale.
Questa asimmetria si traduce nella disuguaglianza dei tre diametri ortogonali che descrivono la grandezza del globo oculare. Secondo Testut et.al (Zaccheo, Bonnet, Orzalesi) i diametri tipici del globo oculare umano sono: diametro trasverso: 24,2 mm diametro verticale: 23,7 mm diametro antero-posteriore o asse dell'occhio: 22-24,8 mm. Pertanto, la vera forma del globo ricalca un ellissoide triassiale piuttosto che una sfera.
La geometria del globo oculare, comunque, è ancora più complessa perché non rappresenta una struttura simmetrica. Considerando la superficie esterna del globo oculare(corrispondente alla sua tonaca fibrosa, vedi dopo) possiamo infatti tracciare due diversi raggi di curvatura: Anteriormente (circa il 7% del globo oculare) troviamo una zona con raggio di curvatura minore, definita zona anteriore. Essa corrisponde alla cornea ed è trasparente. Antero-posteriormente (il 93% restante della superficie) troviamo una zona con raggio di curvatura maggiore, definita zona posteriore. Essa corrisponde alla sclera ed è opaca.
È possibile distinguere inoltre: un polo anteriore, presente nella zona anteriore e corrispondente al centro della cornea; un polo posteriore, presente nella zona posteriore in una zona diametralmente opposta al polo anteriore. La linea che unisce i due poli corrisponde al diametro antero-posteriore poc'anzi descritto.
Avendo come punto di riferimento l'asse dell'occhio è possibile identificare: un equatore, corrispondente alla massima circonferenza che il globo oculare può assumere. Idealmente esso è equidistante dai due poli, e pertanto si colloca verso i 12,5-13mm del diametro. Esso suddivide il globo in due emisferi, approssimati come uguali (segmento anteriore e segmento posteriore); infiniti meridiani, ovvero circonferenze passanti per i due poli. Se ne identificano due in particolare: il meridiano verticale e il meridiano orizzontale, perpendicolari tra loro.
Peso e consistenza Secondo Testut et. al il peso dell'occhio varia dai 7 ai 7,8 grammi. La consistenza è maggiore nel vivente rispetto ai dati registrati nelle autopsie anatomiche. La ragione di ciò è data: dalla consistenza delle membrane che costituiscono la parete del globo oculare; dalla pressione endoculare, corrispondente a 21 torr o 15 mmHg. Essa può essere apprezzata con la palpazione dei due indici (Testut et. al) o mediante l'utilizzo di tonometria.
Compartimenti interni Internamente alla sclera è presente uno strato pigmentato e vascolarizzato, la coroide, che si continua anteriormente dando origine prima al corpo ciliare e poi all'iride, un disco membranoso con un foro centrale, la pupilla, il cui diametro è regolato dalla muscolatura dell'iride. Le tre porzioni pigmentate formano il tratto uveale o uvea.
Profondamente alla coroide si estende uno strato fotosensibile, la retina, che termina anteriormente a livello ora serrata, cioè presso la giunzione tra la coroide stessa e il corpo ciliare. Essa contiene i fotorecettori dell'occhio che trasducono la luce in potenziali elettrici inviati attraverso il nervo ottico. Dal corpo ciliare si dipartono le fibre zonulari che si attaccano al cristallino, la lente dell'occhio, collocata posteriormente all'iride e a livello del corpo ciliare. All'interno dell'occhio si distinguono inoltre tre camere. La camera anteriore è lo spazio compreso tra la cornea e l'iride, la camera posteriore tra l'iride e il cristallino, e infine l'ampia camera vitrea, dietro il cristallino. Le prime due sono riempite dall'umore acqueo, un liquido trasparente prodotto dal corpo ciliare che defluisce attraverso il canale di Schlemm nelle vene sclerali, mentre la camera vitrea è occupata dal corpo vitreo, una massa gelatinosa che contribuisce a determinare la forma del bulbo oculare, occupandolo per i due terzi del suo volume.
L'avanzare dell'età comporta generalmente un irrigidimento del cristallino, con la comparsa di presbiopia, e possono poi manifestarsi patologie anche di carattere ereditario, come il cheratocono.
Specifiche comparate La visione oculare umana ha caratteristiche e specifiche intrinseche che differiscono in alcuni aspetti fondamentali dalle tecnologie visive sviluppate nei dispositivi, in special modo, elettronici, ma con una certa approssimazione è possibile comparare le specifiche biologiche in termini applicativi su scala tecnologica mediamente in questo modo: risoluzione: 5M coni (equivalenti a 5M pixels a colori) + 100M bastoncelli (equivalenti a 100M pixels bianco/nero) profondità colore coni: (nel range dello spettro del colore visibile umano) profondità colore bastoncelli: 2 (b/n) definizione visione: 50 CPD (cycles per degree, equivalenti alla distinzione di una coppia di linee di 0,35 mm da 1 metro di distanza) contrasto: da 100:1 statico a dinamico con tempo di risposta di circa 4 secondi (necessari all'adattamento) apertura: da f/8,3 a f/2,1 con tempo di risposta fino a 30 secondi (necessari all'espansione/contrazione) ampiezza angolo visivo: 155°h e 120°v (a parte la zona cieca di Mariotte, ovvero l'area d'innesto del nervo) frames al secondo: benché circa 24 fotogrammi al secondo siano necessari a garantire l'illusione di movimento, frequenze di fotogrammi superiori forniscono una maggiore sensazione di fluidità e naturalezza dei movimenti a causa di un minor aliasing temporale.
Per contro, con la tecnologia elettronica si è sempre tentato di riprodurre l'occhio umano con un sensore sempre più miniaturizzato e con sempre maggiore risoluzione: allo stato dell'arte 2012, il migliore misura 26,5 × 21,2 mm con una risoluzione pari a 33 Mpx ed è in grado di riprendere 120 fps.
Occhio esterno L'occhio esterno, o tonaca esterna, costituita da due porzioni di sfera, è formata anteriormente dalla cornea e posteriormente dalla sclera, entrambe a carattere fibroso, separate da una zona di transizione detta limbo. Il bulbo oculare è tenuto in sede da una massa di tessuto adiposo e dalla capsula di Tenone.
Cornea
La cornea forma parte della porzione anteriore della tonaca esterna dell'occhio, si tratta di una membrana trasparente e dal raggio di curvatura minore rispetto alla sclera che forma il 7% della superficie dell'occhio esterno. Vista anteriormente ha una forma leggermente ellittica con il diametro maggiore orizzontale lungo 11,7 mm contro i 10,6 mm del diametro minore e un diametro variabile dal limbo dov'è più spessa (0,67 mm) alla porzione centrale e più anteriore, la più sottile (0,52 mm). Posteriormente aderisce alla sclera presso la giunzione sclerocorneale formando un lieve solco detto limbo. Lo strato più superficiale della cornea è l'epitelio corneale, spesso circa 50 µm, cioè circa un decimo dello spessore totale della membrana. È un epitelio pluristratificato (5-6 strati), con cellule piatte nei primi due strati, poliedriche nei successivi due o tre e allungate, quasi cilindriche, negli ultimi due. Al microscopio appare basofilo, i nuclei sono allungati con l'asse maggiore orizzontale nelle cellule pavimentose, tondeggianti o ovalari nelle poliedriche e ovoidali con l'asse maggiore verticale nelle cilindriche.
Le cellule, dalla forma otticamente perfetta, sono unite tra loro da giunzioni serrate e quelle più superficiali presentano numerosi microvilli visibili solo al microscopio elettronico. Sotto l'epitelio corneale si trova lo strato di Bowman o membrana limitante anteriore. Al microscopio ha un aspetto amorfo e eosinofilo, è priva di cellule, spessa circa 12 µm e formata da fibre collagene immerse in una matrice di proteoglicani..Il terzo strato è lo stroma corneale, di 500 µm, forma il 75-90% dello spessore totale della cornea. Questo strato è costituito da circa 200 lamelle spesse appena 2 µm e larghe da poche decine a qualche centinaio di micrometri, formate da fibre collagene di tipo I parallele tra loro. Le fibrille di due lamelle contigue formano tra loro un angolo ottuso. Tra una lamella e l'altra sono presenti dei caratteristici fibroblasti dalla forma dendritica, i cheratociti, che formano una sorta di rete e maglie larghe tra uno strato lamellare e il successivo. Lo spessore delle fibre collagene tende ad aumentare dalla zona centrale dirigendosi verso il limbo e l'età contribuisce all'ispessimento della cornea.
Gli strati lamellari permettono il passaggio della luce perché le loro fibrille sono più piccole della lunghezza d'onda della radiazione elettromagnetica che le attraversa, inoltre sono precisamente distanziate tra loro e la dispersione è ridotta al minimo dato che le fibrille collagene determinano interferenza distruttiva in tutte le direzioni, tranne in quella anteriore. Il quarto strato è la membrana del Descemet o membrana limitante posteriore, con uno spessore variabile di 4-12 µm, tende a ispessirsi proporzionalmente all'età. Ha carattere più basofilo della membrana limitante anteriore, ma appare anch'essa amorfa e priva di cellule; talvolta è considerata la membrana basale dell'endotelio corneale. L'endotelio corneale è il quinto e più profondo strato della cornea. Si tratta di un singolo strato di cellule piatte e dalla forma esagonale, con nuclei allungati orizzontalmente. Le sue cellule sono strettamente adese tra loro grazie a interdigitazioni che si dipartono dalle porzioni laterali delle loro membrane plasmatiche, coadiuvate da giunzioni serrate e giunzioni comunicanti.
Il loro citoplasma è basofilo a causa dello sviluppo del reticolo endoplasmatico rugoso, possiedono inoltre numerosi mitocondri, risultano cellule ad alta attività metabolica. Il suo compito è essenzialmente quello di fungere da filtro posteriore per gli strati superiori della cornea, è inoltre il principale responsabile della sua idratazione. Le sue cellule hanno una modesta capacità mitotica.