Hvordan registrerer øjet døgnrytmen?

Forskningen har længe forsøgt at finde ud af, hvad der styrer vores døgnrytme. I lang tid var man overbevist om, at det måtte være vores synsevne, der registrerede, hvornår det var dag og nat. Lige indtil man lavede forsøg med blinde personer, og overraskende nok viste forsøgene, at det slet ikke er øjets synsevne, der bestemmer døgnrytmen. 

I øjet har vi nemlig også nogle lysfølsomme celler, der ikke er en del af synet – og det vil sige at vores øje opfanger lys på en måde, vi ikke ser. Disse lysfølsomme celler har det mundrette navn ’intrinsiske fotosensitive retinale ganglieceller’ (forkortes ipRGC-celler), og er dem, der opfanger lys til døgnrytmen og blandt andet også styrer størrelsen på vores pupiller. Øjet er altså et organ med både en visuel og en biologisk funktion, men hvad består det af?

Hvordan er øjet opbygget?

Øjet er et lille, men avanceret organ, som blandt andet består af følgende anatomiske elementer:

• Hornhinden: Øjets ydre består af en transparent, udadbuet struktur kaldet hornhinden, som er den yderste del af øjet. Hornhinden er både en beskyttelse og den hjælper os med at få lys ind i øjet.
• Pupillen og iris: Bag hornhinden findes pupillen, som er den mørke åbning i midten af øjet. Pupillen kontrolleres af iris, den farvede del af øjet. Iris udvider eller formindsker pupillen for at styre hvor meget lys, der kommer ind i øjet.
• Linse: Lige bag pupillen er linsen, en gennemsigtig struktur, der kan ændre form for at fokusere lysstrålerne på nethinden. Det er linsen, som gør at vi kan stille skarpt på objekter, der befinder sig både langt væk og tæt på.
• Nethinden: Nethinden er et lag af lysfølsomme sanseceller, der befinder sig på bagsiden af øjet. Det er her, at den egentlige registrering af lys sker. To typer af fotoreceptorceller er til stede i nethinden: stavceller og tapceller, men det er også her man har opdaget de lysfølsomme ipRGC-celler.
  • Stavceller er ansvarlige for vores evne til at se i lav belysning som eksempelvis tusmørke om aftenen eller morgenen. De er meget lysfølsomme, og kan ikke skelne farver hos os mennesker, så alt det, der ses med stavene, er i sort/hvid.
  • Tapceller er følsomme over for farver og giver os evnen til at opfatte detaljer og farve i vores syn. Der findes tre typer af tappe, der hver er i stand til at genkende en farve; blå, rød og grøn. Tapcellerne er ikke så lysfølsomme som stavcellerne, hvorfor det først bliver muligt at se farver, når der er en vis lysintensitet.
  • ipRGC-celler er ansvarlige for vores biologiske reaktioner på lys. Cellerne indeholder et protein kaldet melanopsin, der er følsomt over for blåligt lys. Når ipRGC-cellerne registrerer det blålige lys, sender de impulser til hjernen, der påvirker vores døgnrytme, hvilket har indflydelse på en lang række af kroppens biologiske processer.
• Optisk nerve: Når lys registreres af fotoreceptorcellerne (stave og tapper), omdannes det til elektriske impulser, der sendes gennem den optiske nerve til hjernen.
• Hjernen: Det er i hjernen, at de elektriske impulser fra øjet bliver behandlet og oversat både til de visuelle billeder og opfattelser, som vi er i stand til at se og forstå, men også til de non-visuelle opfattelser af lys og tid på døgnet.
  

Lysets rejse fra hornhinden til hjernen

Når lyset kommer ind i øjet, rammer det flere forskellige lag af celler. Først brydes det af hornhinden, hvorefter det fortsætter gennem pupillen. Derefter afbøjes lyset af linsen og projiceres på nethinden gennem glaslegemet, hvor det egentlige billede opstår – dog på hovedet. På nethinden sidder de lysfølsomme sanseceller, der har form som stave og tappe. Når de bliver stimuleret af lys, udsender de et elektrisk signal, der går gennem synsnerven til hjernen, hvor selve opfattelsen finder sted. Men det er som nævnt ikke kun billeddannelse, som vores øjne er ansvarlige for.

Øjets mange funktioner

Øjet har flere funktioner, ligesom vores ører, der blandt andet står for både hørelse og balanceevne. I øjet har vi nemlig både et billeddannende system samt et ikke-billeddannende system. Førstnævnte er det, der sender information til vores hjerne om, hvad vi ser som former og farver. Sidstnævnte opfanger lys og sender det til et lille center i det inderste af vores hjerne, der hedder den suprachiasmatiske kerne. Herfra bruges signalet til at koordinere de fysiologiske processer i kroppen, der afhænger af tid og rytme, såsom sult, fordøjelsen, hormonproduktion, søvn, vågenhed og meget mere. Faktisk er det stort set alle funktioner i vores krop, der er afhængige af tid og koordinering for at fungere, og for at vi har det godt. Når vi er syge, er det derfor enormt vigtigt, at vi genvinder den gode døgnrytme, som kroppen mister ved fravær af lys, bevidstløshed, sygdommen selv, eller som kroppen selv kan slå fra for at bekæmpe forskellige kritiske sygdomme. Øjet er altså et komplekst organ med funktioner, der gør det muligt for os at opfatte både visuelt lys for at se verden og non-visuelt lys, der regulerer vores indre endokrine funktioner – herunder vores døgnrytme.