Hur registrerar ögat dygnsrytmen?

Forskningen har länge försökt att ta reda på vad som styr vår dygnsrytm. Under lång tid var man övertygad om att det var vår synförmåga som registrerade när det var dag och natt. Men när man sedan utförde experiment med blinda personer visade det sig överraskande nog att det inte alls är synförmågan i ögat som bestämmer dygnsrytmen. 

I ögat har vi faktisk också några ljuskänsliga celler som inte är en del av synen – vilket innebär att vårt öga fångar ljus på ett sätt som vi inte ser. Dessa ljuskänsliga celler har det fiffiga namnet 'intrinsiska fotosensitiva retinalganglieceller' (förkortas ipRGC-celler) och de är de som fångar ljus för att reglera dygnsrytmen och bland annat även kontrollera storleken på våra pupiller. Ögat är alltså ett organ med både en visuell och en biologisk funktion, men vad består det av?

Hur är ögat strukturerat?

Ögat är en liten men sofistikerad kroppsdel som innehåller flera anatomiska delar.

• Hornhinnan: Ögats yttre består av en genomskinlig, utåtbuktande struktur som kallas hornhinnan, vilken utgör den yttersta delen av ögat. Hornhinnan fungerar både som skydd och hjälper oss att släppa in ljus i ögat.
• Pupillen och iris: På insidan av hornhinnan finns pupillen, vilket är den mörka cirkeln i mitten av ögat. Pupillen kontrolleras av iris, den färgade delen av ögat. Iris kan expandera eller krympa pupillen för att reglera mängden ljus som kommer in i ögat.
• Linsen: Direkt bakom pupillen finns en genomskinlig struktur som kallas linsen, som kan ändra form för att fokusera ljusstrålarna på nätthinnan. Det är linsen som gör det möjligt för oss att skärpa bilden på föremål både på avstånd och nära håll.
• Nethinnan: Nethinnan är en del av ögat där ljuskänsliga sanseceller finns på baksidan. Det är här den verkliga registreringen av ljus sker. Det finns två typer av fotoreceptorceller i nethinnan: stavar och tappar, men det är också här man har upptäckt de ljuskänsliga ipRGC-cellerna.
  
  • Stavarna är ansvariga för vår förmåga att se i svagt ljus, som exempelvis skymning på kvällen eller morgonen. De är extremt ljuskänsliga och kan inte särskilja färger hos oss människor, vilket innebär att allt vi ser med stavarna är i svartvitt.
  • Tapparna är ansvariga för att uppfatta färger och ger oss förmågan att se detaljer och färg i vår syn. Det finns tre typer av tappar som var och en kan känna igen en specifik färg; blått, rött och grönt. Tapparna är inte lika ljuskänsliga som stavarna, vilket innebär att det först blir möjligt att se färger när det finns en viss ljusintensitet.
  • ipRGC-cellerna spelar en avgörande roll för våra biologiska reaktioner på ljus. Dessa celler innehåller ett protein vid namn melanopsin som är känsligt för blått ljus. När ipRGC-cellerna registrerar detta blåa ljus skickar de impulser till hjärnan som sedan påverkar vår dygnsrytm och har en inverkan på många av kroppens biologiska processer.
• Synnerven: När ljus uppfattas av fotoreceptorcellerna (stavar och tappar) omvandlas det till elektriska impulser som skickas genom synnerven till hjärnan.
• Hjärnan: Det är i hjärnan där de elektriska impulserna från ögat bearbetas och översätts till både visuella bilder och uppfattningar som vi kan se och förstå, men också till icke-visuella uppfattningar av ljus och tid på dygnet.

Resan av ljuset från hornhinnan till hjärnan

När ljuset når vårt öga kolliderar det med flera olika lager av celler. Först bryts det av hornhinnan och fortsätter sedan genom pupillen. Därefter böjs ljuset av linsen och projiceras på nätthinnan genom glasögat, där den verkliga bilden bildas – dock upp och ner. På nätthinnan sitter de ljuskänsliga sansecellerna som har formen av stavar och tappar. När de stimuleras av ljus sänder de ut en elektrisk signal som går genom synnerven till hjärnan, där själva uppfattningen äger rum. Men som tidigare nämnts är det inte bara bildskapande som våra ögon är ansvariga för.

Ögats många roller

Ögat har flera funktioner, precis som våra öron, som bland annat ansvarar för både hörsel och balansförmåga. I ögat har vi faktiskt både ett bildskapande system och ett icke-bildskapande system. Det förstnämnda skickar information till vår hjärna om vad vi ser som former och färger. Det sistnämnda fångar ljus och skickar det till en liten kärna i hjärnan som kallas den suprachiasmatiske kärnan. Härifrån används signalen för att koordinera de fysiologiska processerna i kroppen som är beroende av tid och rytm, såsom hunger, matsmältning, hormonproduktion, sömn, vakenhet och mycket mer. I själva verket är det nästan alla funktioner i vår kropp som är beroende av tid och koordination för att fungera och för att vi ska må bra. När vi är sjuka är det därför enormt viktigt att återfå den goda dygnsrytmen som kroppen förlorar på grund av avsaknad av ljus, medvetslöshet, själva sjukdomen eller som kroppen själv kan stänga av för att bekämpa olika kritiska sjukdomar. Ögat är alltså ett komplext organ med funktioner som gör det möjligt för oss att uppfatta både visuellt ljus för att se världen och icke-visuellt ljus som reglerar våra inre endokrina funktioner – inklusive vår dygnsrytm.