Hoe ogen groeien en leren zien
Onze ogen zijn opmerkelijke organen - niet alleen omdat ze ons laten zien, maar ook omdat ze groeien en zich aanpassen op manieren die nog steeds niet volledig begrepen worden. In het Visual Optics Lab Antwerp (VOLANTIS) bestuderen we hoe ogen zich ontwikkelen, hoe ze soms ontsporen en hoe we dit proces kunnen modelleren met behulp van virtuele hulpmiddelen. Dit onderzoek strekt zich uit van de vroegste levensfasen tot de volwassenheid en combineert biologische gegevens, wiskundige modellen en klinische inzichten.
De twee fases van ooggroei
Door de oogvormen van gezonde volwassenen te analyseren en te combineren met gegevens uit honderden papers over veranderingen in het oog tijdens de kindertijd, ontdekten we dat de meeste oogstructuren groeien in twee fases.
De eerste fase van de oogontwikkeling begint vóór de geboorte, wanneer het oog snel groeit op een grotendeels automatische, genetisch geprogrammeerde manier. Deze vroege fase eindigt rond de leeftijd van 18 maanden en brengt het oog in een toestand van lichte verziendheid (hypermetropie). Dit is eigenlijk een goede zaak, want het geeft het oog de ruimte om later scherp te worden.
Na de geboorte begint de tweede fase. Tijdens deze “emmetropisatiefase” gaat het natuurlijke groeiproces van het oog zich verfijnen om helder zicht te verkrijgen. Dit is geen passieve, voorgeprogrammeerde groei meer, omdat het oog visuele input gebruikt om zijn ontwikkeling te sturen. Wanneer het beeld op het netvlies wazig is, past het oog zijn vorm aan om dingen scherp te stellen.
Interessant is dat het oog weliswaar in alle richtingen groeit, maar niet gelijkmatig. Het hoornvlies wordt platter, de lens wordt dunner en dan weer dikker en de axiale lengte neemt toe. Deze veranderingen moeten in balans blijven om helder zicht te behouden.
Dit proces is verrassend robuust, maar niet perfect omdat niet alle ogen erin slagen dit evenwicht te bewaren. We ontdekten dat ogen gegroepeerd kunnen worden in twee categorieën:
• Gereguleerde ogen, waarbij de groei van de ogen goed gecoördineerd is en het zicht stabiel blijft.
• Ontregelde ogen, waar één of meer componenten niet synchroon groeien, wat leidt tot bij- of verziendheid.
Dit onderscheid is duidelijker als we kijken naar het volledige biometrische profiel van het oog - niet alleen de lengte of de refractieafwijking. In feite kunnen twee mensen dezelfde ooglengte hebben maar heel verschillend zien, afhankelijk van hoe hun hoornvlies en lens compenseren.
De SyntEyes oogmodellen
Om deze verschillen tussen individuele ogen beter te begrijpen, hebben we SyntEyes gemaakt. Dit is een familie van willekeurig gegenereerde, virtuele ogen die de natuurlijke diversiteit in oogvormen simuleren en hoe dit het gezichtsvermogen beïnvloedt. Deze modellen zijn meer dan alleen simulaties, het zijn hulpmiddelen om hypotheses te testen, betere lenzen te ontwerpen en toekomstige zichtproblemen te voorspellen.
Waarom ons onderzoek belangrijk is
Inzicht in de groei van ogen en de verschillen in oogvormen helpt ons op verschillende manieren:
•Gepersonaliseerde oogzorg: Door het oog van een individu te modelleren, kunnen we voorspellen hoe het kan veranderen en behandelingen daarop afstemmen.
•Beter lensontwerpen: Onze modellen helpen brillen en contactlenzen te optimaliseren voor verschillende oogvormen.
•Controle van bijziendheid: We kunnen kinderen identificeren die het risico lopen bijziendheid te ontwikkelen en eerder ingrijpen.
Het grotere plaatje
Ons werk laat zien dat emmetropie – wanneer het oog geen refractieafwijking heeft - geen vast doel is, maar een dynamisch evenwicht. Het is het resultaat van een complexe wisselwerking tussen genetica, biologie en visuele ervaring. En hoewel de meeste ogen dit evenwicht benaderen, doen veel ogen dat niet. Dat is waar onze modellen om de hoek komen kijken: om de ontwikkeling van de ogen te begrijpen, te voorspellen en uiteindelijk te sturen in de richting van betere resultaten.
Website Volantis
Zie ook de aparte website van Volantis: www.volantis.cc (in nieuw venster)