background image

Lecture 1 (Dr. Wajida Saad Bunyan) 

Anatomy and Physiology of the Eyeball 

 
The eye consists of three layers: the fibrous, vascular, and nerve 
layers, and additionally, the ocular media.
  
 

A. Fibrous Layer

The fibrous layer is the outer layer of the eye, 

consisting of two parts, the cornea and the sclera. 
  
The cornea is an a vascular, transparent organ, the clear, dome-like 
structure in front of the visible iris. It is a convex structure with a 
horizontal diameter of 12 millimeters and a vertical measurement of 10-
11 millimeters. The average dioptric power is 43-45. Thickness is 0.5 
millimeters centrally, and thicker in the periphery to 1 millimeter. Two-
thirds of light refraction for vision is performed by the cornea. The 
refractive power of the corneal structure is about plus-45 diopters. 
 
The opaque sclera forms the posterior five-sixths of the globe. The tissue 
is avascular and appears white. It is approximately 1 millimeter thick but 
thins at the equator to approximately 0.6 millimeters. The thinnest part of 
the sclera is 0.3 millimeters at the insertion point of the rectus muscles. 
The firmness, strength, and elastic properties of this tissue maintain the 
shape of the globe (with the intraocular pressure) as well as provide a 
rigid base for insertion of the extraocular muscles. 
 
The conjunctiva is a mucous membrane that covers the anterior sclera 
and continues to the back surfaces of the lids to form a conjunctival sac. 

There are three portions of the conjunctiva
 the bulbar conjunctiva, which covers the white sclera, 
 the palpebral conjunctiva, which covers the backside of the eyelid,  
and the fornix, which is the point at which the bulbar and palpebral 
conjunctivae meet.  
 
Ocular media: The ocular media is the transparent optical surfaces and 
liquids within the eye, through which light ray pass before reaching the 
retina. In addition to the cornea above, this includes the anterior chamber, 
the crystalline lens, and the vitreous. 
 
1. Anterior chamber and angles: The anterior chamber, a fluid filled 
space, is bounded anteriorly by the cornea and posteriorly by the iris. 


background image

 It is filled with aqueous humor, which is clear, colourless and has a 
watery consistency (99 percent water). Produced by the ciliary processes. 
 
the aqueous humor

 

travels from the posterior chamber from behind 

the iris, through the pupil into the anterior chamber, bathing the cornea 
and anterior segment. The aqueous humor exits through the angle, which 
is a drainage structure where the cornea and iris meet. The angle is 
created by the iris root and peripheral cornea where all these outflow 
passages lie. The angle is made up of the trabecular meshwork and the 
canal of Schlemm, then continues through a network of veins draining 
aqueous out of the eye. Assessment of the angle and structure is 
performed with a gonioscope. The normal opening of the angle is 30 
degrees. If this angle continues to close to zero degrees, angle-closure 
glaucoma can result. 

 

The crystalline lens is a biconvex, transparent structure that sits behind 
the iris and in front of the vitreous. This is the second major refracting 
structure in the eye, adding approximately 15-20 diopters to the total 
refractive power of the eye. Transparency is maintained by being 
avasular, containing no nerves or connective tissue. It is flexible and is 
suspended in position by zonules that attach it to the ciliary body. The 
components of the lens are the capsule, epithelium, and lens substance 
(cortex and nucleus). 
 
The lens changes shape in order to change the dioptric power of the eye 
when changing focus from distance objects to near, maintaining a clear 
image on the retina (accommodation). 

 
 

The vitreous makes up the largest volume (approximately 80 percent) of 
the eye, and is a clear, jelly-like substance. The total volume of vitreous is 
formed during embryologic development and does not replace itself. 
Anteriorly, the vitreous face sits behind the posterior lens capsule, and is 
bounded by the retina posteriorly. The composition of the vitreous is a 
framework of collagen, mucopolysaccharide, and hyaluronic acid.  
 

 

The vitreous functions to maintain the transparency of the optical media 
and to provide a constant internal pressure for support of the internal 
structures of the eye.  

 


background image

B

.The vascular layer

 

is also known as the uveal tract and consists 

of three parts, the ciliary body, the iris, and the choroid. It is the middle 
layer of the eye and is situated between the sclera and retina. 
 
 
The function of the vascular layer (uveal tract) is to
 1) produce aqueous humor in the ciliary processes, 
 and 2) alter the shape of the crystalline lens in order for the eye to focus. 
 

C. Nerve layer (receptor cells):

 The retina is the transparent, 

innermost layer of the eye and is a direct extension of the brain. Although 
there are 10 distinct layers of the retina, there are two segments of the 
retina: the outer retinal pigment epithelium (RPE) and the inner neural 
retina. 
 
Light must travel through most of the retinal layers in order to stimulate 
the second layer of photoreceptors, the rods and cones. Once the 
photoreceptors change the light signals into electrical impulses, they are 
amplified and then integrated through the circuits of bipolar, horizontal, 
amacrine, and ganglion cells. The impulses converge onto bipolar cells 
and again onto ganglion cells. The axons of ganglion cells merge and exit 
at the optic disc. 

 

The macula area receives the sharpest formed images. Its center is 
slightly depressed to the fovea and lies 3 millimeters temporal to the optic 
nerve.. There are 120 million rods and 6 million cones. 
 Cones are densest in the macula, responsible for color and central vision, 
work best in bright light, capture detail and color, and require direct 
stimulation.  
Rods are more numerous in the periphery of the retina, function best in 
dim illumination. 

 

PUPILLARY PATHWAYS  
The pupil is a circular hole in the center of the iris that regulates light 
entering the eye. It appears black because the tissues inside the eye 
absorb most of the light entering the pupil. The diameter of the average 
adult pupil is 3-4 millimeters under average lighting conditions. 
 
The function of the pupil is analogous to the shutter of a camera: In 
darkness, the iris dilator muscle causes the pupil to open, allowing 
additional light to reach the retina. In bright light, the iris sphincter 
muscle constricts, causing the pupil to get smaller, limiting the amount of 


background image

light that reaches the retina. Constriction also occurs during 
accommodation. 
  
The optic nerve (CN II) is responsible for the afferent limb of the 
pupillary reflex; it senses the incoming light and dilates the pupil. 
The oculomotor (CN III) nerve is responsible for the efferent limb of 
the pupillary reflex; it drives the muscles that constrict the pupil. 
  
EXTRAOCULAR MUSCLES 
 
Horizontal recti  
 Medial rectus: This is the strongest extraocular muscle because it is the 
heaviest muscle and has the most anterior insertion on the globe. It arises 
from the annulus of Zinn and is innervated by CN III.  
 
Action — adduction: It rotates the eye medially towards the nose. In 
primary position the muscle plane coincides with the visual axis. 
 
Lateral rectus: Arises from the annulus of Zinn and spans the superior 
orbital fissure. It is innervated by CN VI.  
 
Action — abduction: It rotates the eye laterally toward the temple. In 
primary position the muscle plane coincides with the visual axis.  
  
Vertical recti  
 The superior rectus arises from the upper part of the annulus of Zinn 
and travels forward above the globe. It is innervated by the superior 
division of the oculomotor Cranial Nerve III.  
 
 Primary action — elevation: In the primary position 
 Secondary action — intorsion. 
 
The inferior rectus is the shortest of the recti muscles. It arises at the 
annulus of Zinn travels downward, then forward, under the globe. It is 
innervated by CN III.  
 
 Primary action — depressionThis increases as the eye is turned out and 
is nil when the eye is adducted. The inferior rectus is the only depressor 
in the abducted position of the eye.  
 Secondary action — extorsion. 
 
 
 


background image

 Oblique Muscles  
 
 The superior oblique is the longest and thinnest eye muscle. It arises at 
the annulus of Zinn and travels forward along the medial superior side of 
the orbit. It is innervated by the cranial nerve IV (trochlear)  

 

Primary action — intorsion: It moves the eye downwards or laterally or 
rotates it inwards (i.e. makes twelve o’clock on the cornea move towards 
the nose).  
Secondary action — depression: This increases as the eye is adducted. 
The superior oblique is the only muscle which can depress in the 
adducted position. Its action is practically nonexistent when the eye is 
abducted. 
 
Inferior oblique: This is the shortest of the six extraocular muscles and 
the only muscle that does not originate from the annulus of Zinn. It arises 
from a rounded tendon in a depression on orbital floor near orbital rim 
(maxilla), just behind the orbital margin and lateral to orifice of the naso-
lacrimal duct. It is innervated by the inferior division of CN III.  
 
 Primary action — extorsion: The inferior oblique makes the eye look 
upward or rotates it laterally.  
Secondary action — elevation. This increases as the eye is turned in. The 
inferior oblique is the only elevator in the adducted position.  

 

VISUAL PATHWAY

 

 

The visual pathway is made up of axons, which connect the retina to the 
occipital lobes of the brain at the level of the visual cortex. The pathway 
starts at the retina, then proceeds from the orbit through the optic disc, 
along the optic nerve to join with the optic nerve of the other eye at the 
optic chiasm. Information then passes to the lateral geniculate body, and 
finally to the occipital cortex. Any disruption of this path from the eye to 
the brain will result in a visual field defect. Images arrive at the retina 
inverted (upside down) and also reversed left to right. Objects viewed in 
space superiorly will be imaged on the inferior retina, while objects 
viewed to the right in space will be imaged on the left retina. 
The retina has 10 layers, but only three layers of nerve cells specifically 
convert light energy into electrochemical signals. Objects are transmitted 
as light to the photoreceptor (rods and cones) layer of the retina.  
Photoreceptors send signals to the optic nerve via the retinal nerve 
fibers. 


background image

There are no photoreceptors at the optic disc (termed “the physiologic 
blind spot”); therefore, no light can be detected. 
The axons of the ganglion cells create the retinal nerve fiber layer. They 
pass through the optic disc to become the optic nerve. The nerve fiber 
layer is distributed across the retina in a very specific pattern as it moves 
toward the optic disc. The nerve fiber layer that originates in the superior 
retina which corresponds to inferior visual field enters the disc superiorly.

 

Similarly, the nerve fiber layer that originates in the inferior retina which 
corresponds to superior visual field enters the optic disc inferiorly. 
 
The optic chiasm is the area of the visual pathway where the optic 
nerves of each eye join. Optic nerves meet near the center of the skull at 
the optic chiasm, just above the pituitary gland. Nerve fibers that 
originate nasal to the fovea cross to opposite half of the brain, while 
fibers that originate temporally continue along the pathway without 
crossing. Visual fields now split into two distinctive halves. Fibers from 
the nasal retina (which sees the temporal visual field) cross to opposite 
side of brain. Fibers from the temporal retina (which sees the nasal visual 
field) do not cross but stay on the same side of the brain. Ten percent of 
nerve fibers that represent the entire retina will leave the optic tract and 
terminate in the brainstem. These fibers are associated with pupillary 
function. The remaining 90 percent of the fibers travel to the lateral 
geniculate body. 
 
Lateral geniculate body: Axons leave the optic tract and synapse with 
cells that ultimately are going to the occipital cortex. As the axons leave 
the lateral geniculate body, they fan out into optic radiations. As the 
fibers leave, they travel to the same side in the occipital lobe. 
 
 
 
 

                              

Thank you 

 

  
 
     
  
 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Mubark Wilkins
المشاهدات: لقد قام 5 أعضاء و 154 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل