Εντοπίζονται τα φωτοευαίσθητα κύτταρα των ράβδων και των κώνων. Ράβδοι και κώνοι του αμφιβληστροειδούς: δομή

Τα κύρια φωτοευαίσθητα στοιχεία (υποδοχείς) είναι δύο τύποι κυττάρων: ένα με τη μορφή μίσχου - μπαστούνια 110-123 εκατομμύρια. (ύψος 30 µm, πάχος 2 µm), άλλα πιο κοντά και παχύτερα - κώνοι 6-7 εκατομμύρια. (ύψος 10 μm, πάχος 6-7 μm). Κατανέμονται άνισα στον αμφιβληστροειδή. Το κεντρικό βοθρίο του αμφιβληστροειδούς (fovea centralis) περιέχει μόνο κώνους (έως 140 χιλιάδες ανά 1 mm). Προς την περιφέρεια του αμφιβληστροειδούς, ο αριθμός τους μειώνεται και ο αριθμός των ράβδων αυξάνεται.

Κάθε φωτοϋποδοχέας - ράβδος ή κώνος - αποτελείται από ένα φωτοευαίσθητο εξωτερικό τμήμα που περιέχει μια οπτική χρωστική ουσία και ένα εσωτερικό τμήμα που περιέχει τον πυρήνα και τα μιτοχόνδρια που παρέχουν ενεργειακές διεργασίες στο κύτταρο φωτοϋποδοχέα.

Το εξωτερικό τμήμα είναι μια φωτοευαίσθητη περιοχή όπου η φωτεινή ενέργεια μετατρέπεται σε δυναμικό υποδοχέα.Μελέτες ηλεκτρονικών μικροσκοπίων έχουν αποκαλύψει ότι το εξωτερικό τμήμα είναι γεμάτο με δίσκους μεμβράνης που σχηματίζονται από την πλασματική μεμβράνη. Σε μπαστούνια, κάθε εξωτερικό τμήμα περιέχει 600-1000 δίσκοι, που είναι πεπλατυσμένοι σάκοι μεμβράνης στοιβαγμένοι σαν στήλη νομισμάτων. Υπάρχουν λιγότεροι δίσκοι μεμβράνης στους κώνους. Αυτό εξηγεί εν μέρει περισσότερο υψηλή ευαισθησίακολλάει στο φως(το ραβδί μπορεί να ενθουσιάσει τα πάντα ένα κβάντο φωτός, ένα Χρειάζονται πάνω από 100 φωτόνια για να ενεργοποιηθεί ένας κώνος.

Κάθε δίσκος είναι μια διπλή μεμβράνη που αποτελείται από ένα διπλό στρώμα μόρια φωσφολιπιδίων μεταξύ των οποίων υπάρχουν μόρια πρωτεΐνης. Ο αμφιβληστροειδής, που αποτελεί μέρος της οπτικής χρωστικής ροδοψίνης, σχετίζεται με μόρια πρωτεΐνης.

Το εξωτερικό και το εσωτερικό τμήμα του κυττάρου φωτοϋποδοχέα διαχωρίζονται από μεμβράνες μέσω των οποίων διέρχεται η δέσμη από 16-18 λεπτά ινίδια. Το εσωτερικό τμήμα περνά σε μια διαδικασία, με τη βοήθεια της οποίας το κύτταρο φωτοϋποδοχέα μεταδίδει τη διέγερση μέσω της σύναψης στο διπολικό νευρικό κύτταρο που βρίσκεται σε επαφή με αυτό.

Τα εξωτερικά τμήματα των υποδοχέων είναι στραμμένα προς το χρωστικό επιθήλιο έτσι ώστε το φως πρώτα να περάσει από 2 στρώματα νευρικά κύτταρακαι εσωτερικά τμήματα των υποδοχέων, και στη συνέχεια φτάνει στο στρώμα χρωστικής.

κώνοιλειτουργούν σε συνθήκες υψηλού φωτισμού παρέχει ημερήσια και έγχρωμη όραση, και μπαστούνια- είναι υπεύθυνοι για όραμα λυκόφωτος.

Ορατό σε εμάς το φάσμα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας περικλείεται μεταξύ του μικρού κύματος (μήκος κύματοςαπό 400nm) ακτινοβολία, την οποία ονομάζουμε ιώδη και ακτινοβολία μακρών κυμάτων (μήκος κύματοςέως 700 nm ) που ονομάζεται κόκκινο.Τα ξυλάκια περιέχουν μια ειδική χρωστική ουσία ροδοψίνη, (αποτελείται από αλδεΰδη βιταμίνης Α ή αμφιβληστροειδή και πρωτεΐνη) ή οπτικό μωβ, το μέγιστο του φάσματος, η απορρόφηση του οποίου είναι στην περιοχή των 500 νανόμετρων.Επανασυντίθεται στο σκοτάδι και ξεθωριάζει στο φως. Με έλλειψη βιταμίνης Α, η όραση του λυκόφωτος διαταράσσεται - "νυχτερινή τύφλωση".

Στα εξωτερικά τμήματα των τριών τύπων κώνων ( ευαίσθητο στο μπλε, το πράσινο και το κόκκινο) περιέχει τρεις τύπους οπτικών χρωστικών, τα μέγιστα φάσματα απορρόφησης των οποίων βρίσκονται μέσα μπλε (420 nm), πράσινο (531 nm)και κόκκινο (558 nm) μέρη του φάσματος. χρωστική ουσία κόκκινου κώνουονομαζόταν - "ιωδοψίνη". Η δομή της ιωδοψίνης είναι παρόμοια με αυτή της ροδοψίνης.

Εξετάστε τη σειρά των αλλαγών:

Μοριακή Φυσιολογία της Φωτολήψης: Οι ενδοκυτταρικές καταγραφές από κώνους και ράβδους ζώων έχουν δείξει ότι στο σκοτάδι, ένα σκοτεινό ρεύμα ρέει κατά μήκος του φωτοϋποδοχέα, αφήνοντας το εσωτερικό τμήμα και εισχωρώντας στο εξωτερικό τμήμα. Ο φωτισμός οδηγεί στον αποκλεισμό αυτού του ρεύματος.Το δυναμικό του υποδοχέα ρυθμίζει την απελευθέρωση του πομπού ( γλουταμινικό)στη σύναψη του φωτοϋποδοχέα. Έχει αποδειχθεί ότι στο σκοτάδι ο φωτοϋποδοχέας απελευθερώνει συνεχώς έναν νευροδιαβιβαστή που δρα αποπόλωση τρόπο στις μεμβράνες των μετασυναπτικών διεργασιών οριζόντιων και διπολικών κυττάρων.

Οι ράβδοι και οι κώνοι έχουν μια μοναδική ηλεκτρική δραστηριότητα μεταξύ όλων των υποδοχέων, τα δυναμικά υποδοχέα τους υπό τη δράση του φωτός - υπερπόλωση, δεν προκύπτουν δυνατότητες δράσης υπό την επιρροή τους.

(Όταν το φως απορροφάται από ένα μόριο οπτικής χρωστικής - ροδοψίνη, μια στιγμιαία ισομερισμός Η χρωμοφόρο ομάδα του: Το 11-cis-retinal μετατρέπεται σε trans-retinal. Μετά τον φωτοϊσομερισμό του αμφιβληστροειδούς, συμβαίνουν χωρικές αλλαγές στο πρωτεϊνικό τμήμα του μορίου: γίνεται άχρωμο και περνά στην κατάσταση μέθοδος II Ως αποτέλεσμα, το οπτικό μόριο χρωστικής αποκτά την ικανότητα να αλληλεπιδρά με ένα άλλο πρωτεΐνη μεμβράνηςσολ τριφωσφορική ανοσίνη (GTP) -πρωτεΐνη δέσμευσης - τρανσδουκίνη (Τ) .

Σε σύμπλοκο με τη μεταροδοψίνη, η τρανσδουκίνη εισέρχεται στην ενεργό κατάσταση και ανταλλάσσει τον διφωσφορικό γανοσίτη (GDP) που σχετίζεται με αυτόν στο σκοτάδι με (GTP). Transducin+ Το GTP ενεργοποιεί ένα άλλο μόριο πρωτεΐνης που συνδέεται με τη μεμβράνη, το ένζυμο φωσφοδιεστεράση (PDE). Η ενεργοποιημένη PDE καταστρέφει αρκετές χιλιάδες μόρια cGMP .

Ως αποτέλεσμα, η συγκέντρωση της cGMP στο κυτταρόπλασμα του εξωτερικού τμήματος του υποδοχέα μειώνεται. Αυτό οδηγεί στο κλείσιμο των διαύλων ιόντων στην πλασματική μεμβράνη του εξωτερικού τμήματος, τα οποία ανοίχτηκαν Στο σκοτάδικαι μέσω των οποίων μέσα στο κελί περιελάμβανε Na+ και Ca.Τα κανάλια ιόντων κλείνουν λόγω η συγκέντρωση του cGMP, που κρατούσε τα κανάλια ανοιχτά, πέφτει.Έχει πλέον βρεθεί ότι οι πόροι στον υποδοχέα ανοίγουν λόγω cGMP σε κυκλική μονοφωσφορική γουανοσίνη .

Ο μηχανισμός αποκατάστασης της αρχικής σκοτεινής κατάστασης του φωτοϋποδοχέα σχετίζεται με αύξηση της συγκέντρωσης της cGMP. (στη σκοτεινή φάση με τη συμμετοχή αλκοολικής αφυδρογονάσης + NADP)

Έτσι, η απορρόφηση του φωτός από τα μόρια της φωτοχρωστικής οδηγεί σε μείωση της διαπερατότητας για Na, η οποία συνοδεύεται από υπερπόλωση, δηλ. την εμφάνιση δυναμικού υποδοχέα. Το δυναμικό του υποδοχέα υπερπόλωσης που έχει προκύψει στη μεμβράνη του εξωτερικού τμήματος στη συνέχεια εξαπλώνεται κατά μήκος του κυττάρου μέχρι το προσυναπτικό άκρο του και οδηγεί σε μείωση του ρυθμού απελευθέρωσης του μεσολαβητή - γλουταμικό . Εκτός από το γλουταμινικό, οι νευρώνες του αμφιβληστροειδούς μπορούν να συνθέσουν άλλους νευροδιαβιβαστές, όπως π.χ ακετυλοχολίνη, ντοπαμίνη, γλυκίνη GABA.

Οι φωτοϋποδοχείς διασυνδέονται με ηλεκτρικές επαφές (κενό). Αυτή η σύνδεση είναι επιλεκτική: τα μπαστούνια συνδέονται με ραβδιά κ.λπ.

Αυτές οι αποκρίσεις από φωτοϋποδοχείς συγκλίνουν σε οριζόντια κύτταρα, γεγονός που οδηγεί σε εκπόλωση σε γειτονικούς κώνους, αρνητικό Ανατροφοδότησηπου ενισχύει την αντίθεση φωτός.

Στο επίπεδο των υποδοχέων, συμβαίνει αναστολή και το σήμα του κώνου παύει να αντανακλά τον αριθμό των απορροφημένων φωτονίων, αλλά μεταφέρει πληροφορίες σχετικά με το χρώμα, την κατανομή και την ένταση του φωτός που προσπίπτει στον αμφιβληστροειδή χιτώνα κοντά στον υποδοχέα.

Υπάρχουν 3 τύποι νευρώνων αμφιβληστροειδούς - διπολικά, οριζόντια και αμακρίνα κύτταρα.Τα διπολικά κύτταρα δεσμεύουν απευθείας φωτοϋποδοχείς με γαγγλιακά κύτταρα, δηλ. πραγματοποιεί τη μετάδοση πληροφοριών μέσω του αμφιβληστροειδούς στην κατακόρυφη κατεύθυνση. Τα οριζόντια και τα αμακρινά κύτταρα μεταδίδουν πληροφορίες οριζόντια.

Διπολικόςκύτταρα καταλαμβάνουν στον αμφιβληστροειδή στρατηγική θέση,αφού όλα τα σήματα που προκύπτουν στους υποδοχείς που έρχονται στα γαγγλιακά κύτταρα πρέπει να περάσουν από αυτά.

Έχει αποδειχθεί πειραματικά ότι Τα διπολικά κύτταρα έχουν δεκτικά πεδία στο οποίο κατανέμουν κέντρο και περιφέρεια (John Dowling- et al., Harvard Medical School).

Δεκτικό πεδίο - ένα σύνολο υποδοχέων που στέλνουν σήματα σε έναν δεδομένο νευρώνα μέσω μιας ή περισσότερων συνάψεων.

Μέγεθος δεκτών πεδίων: d=10 μm ή 0,01 mm - έξω από τον κεντρικό βόθρο.

Στην ίδια την τρύπαd=2,5 μm (λόγω αυτού, μπορούμε να διακρίνουμε μεταξύ 2 σημείων στο ορατή απόστασημεταξύ τους είναι μόνο 0,5 λεπτά τόξου-2,5 μικρά - αν συγκρίνετε, αυτό είναι ένα νόμισμα 5 καπίκων σε απόσταση περίπου 150 μέτρων)

Ξεκινώντας από το επίπεδο των διπολικών κυττάρων, οι νευρώνες του οπτικού συστήματος διαφοροποιούνται σε δύο ομάδες που αντιδρούν με αντίθετους τρόπους στο φωτισμό και στο σκοτάδι:

1 - κύτταρα, διεγείρεται από τον φωτισμό και αναστέλλεται από το σκοτάδι "on" - νευρώνεςκαι

Κύτταρα Ενθουσιάζεται από το σκοτάδι και αναστέλλεται από τον φωτισμό - " off"- νευρώνες.Ένα κύτταρο στο κέντρο εκφορτώνεται με αξιοσημείωτα αυξημένη συχνότητα.

Εάν ακούσετε τις εκκενώσεις ενός τέτοιου κυττάρου μέσω ενός μεγαφώνου, τότε στην αρχή θα ακούσετε αυθόρμητες παρορμήσεις, ξεχωριστά τυχαία κλικ και στη συνέχεια, αφού ανάψετε το φως, εμφανίζεται ένα βόλι παλμών, που θυμίζει έκρηξη πολυβόλου. Αντίθετα, σε κύτταρα με κλειστή αντίδραση (όταν σβήνει το φως - βολίδα παλμών) Αυτή η διαίρεση διατηρείται σε όλα τα επίπεδα του οπτικού συστήματος, μέχρι και τον φλοιό.

Μέσα στον ίδιο τον αμφιβληστροειδή, οι πληροφορίες μεταδίδονται χωρίς παρόρμηση (κατανομή και διασυναπτική μετάδοση σταδιακών δυναμικών).

Σε οριζόντια, διπολικά και αμόκρινα κύτταρα, η επεξεργασία του σήματος λαμβάνει χώρα μέσω αργών αλλαγών στα δυναμικά της μεμβράνης (τονική απόκριση). PD δεν δημιουργείται.

Οι αποκρίσεις των ράβδων, των κώνων και των οριζόντιων κυττάρων είναι υπερπολωτικές, ενώ οι αποκρίσεις των διπολικών κυττάρων μπορεί να είναι είτε υπερπολωτικές είτε αποπολωτικές. Τα κύτταρα Amacrine δημιουργούν δυνατότητες εκπόλωσης.

Για να καταλάβει κανείς γιατί συμβαίνει αυτό, πρέπει να φανταστεί κανείς την επιρροή ενός μικρού φωτεινού σημείου. Οι υποδοχείς είναι ενεργοί στο σκοτάδι και το φως, προκαλώντας υπερπόλωση, μειώνει τη δραστηριότητά τους. Αν ένα διεγερτική σύναψη, το διπολικό θα ενεργοποιηθεί στο σκοτάδι, ένα αδρανοποιούνται στο φως; εάν η σύναψη είναι ανασταλτική, η διπολική αναστέλλεται στο σκοτάδι και στο φως, απενεργοποιώντας τον υποδοχέα, αφαιρείται αυτή η αναστολή, δηλαδή ενεργοποιείται το διπολικό κύτταρο. Οτι. εάν η σύναψη υποδοχέα-διπολική είναι διεγερτική ή ανασταλτική εξαρτάται από τον μεσολαβητή που εκκρίνεται από τον υποδοχέα.

Τα οριζόντια κύτταρα εμπλέκονται στη μετάδοση σημάτων από τα διπολικά κύτταρα στα γαγγλιακά κύτταρα, τα οποία μεταδίδουν πληροφορίες από τους φωτοϋποδοχείς στα διπολικά κύτταρα και στη συνέχεια στα γαγγλιακά κύτταρα.

Τα οριζόντια κύτταρα ανταποκρίνονται στο φως με υπερπόλωση με έντονη χωρική άθροιση.

Τα οριζόντια κύτταρα δεν παράγουν νευρικές ώσεις, αλλά η μεμβράνη έχει μη γραμμικές ιδιότητες που εξασφαλίζουν μετάδοση σήματος χωρίς παλμούς χωρίς εξασθένηση.

Τα κύτταρα χωρίζονται σε δύο τύπους: Β και Γ. Τα κύτταρα τύπου Β, ή φωτεινότητα, ανταποκρίνονται πάντα με υπερπόλωση, ανεξάρτητα από το μήκος κύματος του φωτός. Τα κύτταρα τύπου C, ή τα χρωματικά κύτταρα, χωρίζονται σε δύο και τριφασικά. Τα χρωματικά κύτταρα ανταποκρίνονται είτε με υπέρ είτε με αποπόλωση ανάλογα με το μήκος του διεγερτικού φωτός.

Τα διφασικά κύτταρα είναι είτε κόκκινο-πράσινο (αποπολωμένο με κόκκινο φως, υπερπολωμένο με πράσινο) είτε πράσινο-μπλε (αποπολωμένο με πράσινο φως, υπερπολωμένο με μπλε). Τα τριφασικά κύτταρα αποπολώνονται από το πράσινο φως και το μπλε και το κόκκινο φως προκαλούν υπερπόλωση της μεμβράνης. Τα κύτταρα Amacrine ρυθμίζουν τη συναπτική μετάδοση στο επόμενο βήμα από τα διπολικά στα γαγγλιακά κύτταρα.

Οι δενδρίτες των αμακρίνων κυττάρων διακλαδίζονται στο εσωτερικό στρώμα, όπου έρχονται σε επαφή με τις διπολικές διεργασίες και τους δενδρίτες των γαγγλιακών κυττάρων. Οι φυγόκεντρες ίνες που προέρχονται από τον εγκέφαλο καταλήγουν στα αμακρινά κύτταρα.

Τα κύτταρα Amacrine δημιουργούν σταδιακά και παλμικά δυναμικά (φασική φύση της απόκρισης). Αυτά τα κύτταρα ανταποκρίνονται με ταχεία εκπόλωση στο άναμμα και το σβήσιμο του φωτός και δείχνουν αδύναμο

χωρικός ανταγωνισμός μεταξύ κέντρου και περιφέρειας.

Ο αμφιβληστροειδής είναι το κύριο μέρος του ματιού οπτικός αναλυτής. Εδώ είναι η αντίληψη των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων φωτός, η μετατροπή τους σε νευρικές ώσειςκαι μετάδοση στο οπτικό νεύρο. Η ημερήσια (έγχρωμη) και η νυχτερινή όραση παρέχονται από ειδικούς υποδοχείς αμφιβληστροειδούς. Μαζί σχηματίζουν το λεγόμενο φωτοαισθητήριο στρώμα. Με βάση το σχήμα τους, αυτοί οι υποδοχείς ονομάζονται κώνοι και ράβδοι.

Προβολή όλων

Γενικές έννοιες

Μικροσκοπική δομή του ματιού

Ιστολογικά, 10 κυτταρικές στοιβάδες απομονώνονται στον αμφιβληστροειδή. Το εξωτερικό φωτοευαίσθητο στρώμα αποτελείται από φωτοϋποδοχείς (ράβδοι και κώνοι), οι οποίοι είναι ειδικοί σχηματισμοί νευροεπιθηλιακών κυττάρων. Περιέχουν οπτικές χρωστικές ουσίες ικανές να απορροφούν φωτεινά κύματα συγκεκριμένου μήκους κύματος. Οι ράβδοι και οι κώνοι κατανέμονται άνισα στον αμφιβληστροειδή. Οι περισσότεροι κώνοι βρίσκονται στο κέντρο, ενώ οι ράβδοι στην περιφέρεια. Αλλά αυτή δεν είναι η μόνη διαφορά τους:

1. 1. Τα ραβδιά παρέχουν νυχτερινή όραση. Αυτό σημαίνει ότι είναι υπεύθυνοι για την αντίληψη του φωτός σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού. Κατά συνέπεια, με τη βοήθεια ραβδιών, ένα άτομο μπορεί να δει αντικείμενα μόνο σε μαύρο και άσπρο.
2. 2. Οι κώνοι παρέχουν οπτική οξύτητα όλη την ημέρα. Με τη βοήθειά τους, ένα άτομο βλέπει τον κόσμο σε μια έγχρωμη εικόνα.

Οι ράβδοι είναι ευαίσθητες μόνο σε μικρά κύματα, το μήκος των οποίων δεν υπερβαίνει τα 500 nm (μπλε μέρος του φάσματος). Είναι όμως ενεργοί ακόμα και όταν διάσπαρτο φωςόταν η πυκνότητα της ροής των φωτονίων μειωθεί. Οι κώνοι είναι πιο ευαίσθητοι και μπορούν να αντιληφθούν όλα τα χρωματικά σήματα. Αλλά για τη διέγερσή τους απαιτείται φως πολύ μεγαλύτερης έντασης. Στο σκοτάδι, η οπτική εργασία πραγματοποιείται με ραβδιά. Ως αποτέλεσμα, το σούρουπο και τη νύχτα, ένα άτομο μπορεί να δει τις σιλουέτες των αντικειμένων, αλλά δεν αισθάνεται τα χρώματά τους.

Η δυσλειτουργία των φωτοϋποδοχέων του αμφιβληστροειδούς μπορεί να οδηγήσει σε διάφορες παθολογίεςόραμα:

• παραβίαση της χρωματικής αντίληψης (αχρωματοψία).
• φλεγμονώδεις ασθένειες του αμφιβληστροειδούς?
• στρωματοποίηση της μεμβράνης του αμφιβληστροειδούς.
• εξασθενημένη όραση στο λυκόφως (νυχτερινή τύφλωση).
• φωτοφοβία.



κώνοι

Άτομα με καλή όρασηέχουν περίπου επτά εκατομμύρια κώνους σε κάθε μάτι. Το μήκος τους είναι 0,05 mm, το πλάτος - 0,004 mm. Η ευαισθησία τους στη ροή των ακτίνων είναι χαμηλή. Αλλά αντιλαμβάνονται ποιοτικά όλη τη γκάμα των χρωμάτων, συμπεριλαμβανομένων των αποχρώσεων.

Είναι επίσης υπεύθυνοι για την ικανότητα αναγνώρισης κινούμενων αντικειμένων, καθώς ανταποκρίνονται καλύτερα στη δυναμική του φωτισμού.



Η δομή των κώνων



Σχηματική δομή κώνων και ράβδων

Ο κώνος έχει τρία κύρια τμήματα και μια στένωση:

1. 1. Εξωτερικό τμήμα. Είναι αυτός που περιέχει τη φωτοευαίσθητη χρωστική ουσία iodopsin, η οποία βρίσκεται στους λεγόμενους ημιδίσκους - πτυχές της πλασματικής μεμβράνης. Αυτή η περιοχή του κυττάρου φωτοϋποδοχέα ενημερώνεται συνεχώς.
2. 2. Η συστολή που σχηματίζεται από την πλασματική μεμβράνη χρησιμεύει για τη μεταφορά ενέργειας από εσωτερικό τμήμαεξω απο. Είναι οι λεγόμενες βλεφαρίδες που πραγματοποιούν αυτή τη σύνδεση.
3. 3. Το εσωτερικό τμήμα είναι η περιοχή του ενεργού μεταβολισμού. Εδώ είναι τα μιτοχόνδρια - η ενεργειακή βάση των κυττάρων. Σε αυτό το τμήμα, υπάρχει μια εντατική απελευθέρωση ενέργειας που είναι απαραίτητη για την υλοποίηση της οπτικής διαδικασίας.
4. 4. Η συναπτική κατάληξη είναι μια περιοχή συνάψεων - επαφών μεταξύ κυττάρων που μεταδίδουν νευρικές ώσεις στο οπτικό νεύρο.



Υπόθεση τριών συστατικών αντίληψης χρώματος

Είναι γνωστό ότι οι κώνοι περιέχουν μια ειδική χρωστική ουσία - ιωδοψίνη, η οποία τους επιτρέπει να αντιλαμβάνονται το σύνολο χρωματικό φάσμα. Σύμφωνα με την υπόθεση των τριών συστατικών της έγχρωμης όρασης, υπάρχουν τρεις τύποι κώνων. Κάθε ένα από αυτά περιέχει τον δικό του τύπο ιωδοψίνης και είναι σε θέση να αντιληφθεί μόνο το μέρος του φάσματος.

1. 1. Ο τύπος L περιέχει χρωστική ουσία erythrolab και συλλαμβάνει μεγάλα κύματα, δηλαδή το κόκκινο-κίτρινο τμήμα του φάσματος.
2. 2. Ο τύπος M περιέχει χρωστική ουσία chlorolab και είναι σε θέση να αντιλαμβάνεται μεσαία κύματα που εκπέμπονται από την πρασινοκίτρινη περιοχή του φάσματος.
3. 3. Το S-type περιέχει τη χρωστική ουσία cyanolab και αντιδρά σε μικρά κύματα, αντιλαμβανόμενη το μπλε μέρος του φάσματος.

Πολλοί επιστήμονες που ασχολούνται με τα προβλήματα της σύγχρονης ιστολογίας σημειώνουν την κατωτερότητα της υπόθεσης των τριών συστατικών της αντίληψης χρώματος, καθώς δεν έχει βρεθεί ακόμη επιβεβαίωση για την ύπαρξη τριών τύπων κώνων. Επιπλέον, δεν έχει ανακαλυφθεί ακόμη καμία χρωστική ουσία, στην οποία προηγουμένως δόθηκε το όνομα cyanolab.

Υπόθεση δύο συστατικών για την αντίληψη του χρώματος

Σύμφωνα με αυτή την υπόθεση, όλοι οι κώνοι του αμφιβληστροειδούς περιέχουν τόσο erytolab όσο και chlorolab. Ως εκ τούτου, μπορούν να αντιληφθούν τόσο μακρά και μεσαίο τμήμαφάσμα. Και το σύντομο μέρος του, σε αυτή την περίπτωση, αντιλαμβάνεται τη χρωστική ροδοψίνη που περιέχεται στα στικ.

Υπέρ αυτής της θεωρίας είναι το γεγονός ότι οι άνθρωποι που δεν είναι σε θέση να αντιληφθούν τα σύντομα κύματα του φάσματος (δηλαδή το μπλε τμήμα του) υποφέρουν ταυτόχρονα από προβλήματα όρασης σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού. Διαφορετικά, αυτή η παθολογία ονομάζεται " νυχτερινή τύφλωσηκαι προκαλείται από δυσλειτουργία των ράβδων του αμφιβληστροειδούς.

μπαστούνια



Η αναλογία του αριθμού των ράβδων (γκρι) και των κώνων (πράσινων) στον αμφιβληστροειδή

Τα μπαστούνια μοιάζουν με μικρούς επιμήκεις κυλίνδρους, μήκους περίπου 0,06 mm. Ένα ενήλικο υγιές άτομο έχει περίπου 120 εκατομμύρια από αυτούς τους υποδοχείς στον αμφιβληστροειδή σε κάθε μάτι. Γεμίζουν ολόκληρο τον αμφιβληστροειδή, συγκεντρώνοντας κυρίως στην περιφέρεια. Η ωχρά κηλίδα (η περιοχή του αμφιβληστροειδούς όπου η όραση είναι πιο οξεία) δεν περιέχει πρακτικά καμία ράβδο.

Η χρωστική ουσία που κάνει τις ράβδους πολύ ευαίσθητες στο φως ονομάζεται ροδοψίνη ή οπτικό μωβ. . Σε έντονο φως, η χρωστική ουσία εξασθενεί και χάνει αυτή την ικανότητα. Σε αυτό το σημείο, είναι ευαίσθητο μόνο σε μικρά κύματα φωτός, τα οποία αποτελούν την μπλε περιοχή του φάσματος. Στο σκοτάδι, το χρώμα και οι ιδιότητές του αποκαθίστανται σταδιακά.

Η δομή των ραβδιών

Οι ράβδοι έχουν δομή παρόμοια με αυτή των κώνων. Αποτελούνται από τέσσερα κύρια μέρη:

1. 1. Το εξωτερικό τμήμα με δίσκους μεμβράνης περιέχει τη χρωστική ουσία ροδοψίνη.
2. 2. Το συνδετικό τμήμα ή βλεφαρίδα έρχεται σε επαφή μεταξύ του εξωτερικού και του εσωτερικού τμήματος.
3. 3. Το εσωτερικό τμήμα περιέχει μιτοχόνδρια. Εδώ είναι η διαδικασία παραγωγής ενέργειας.
4. 4. Το βασικό τμήμα περιέχει νευρικές απολήξειςκαι πραγματοποιεί τη μετάδοση των παρορμήσεων.

Η εξαιρετική ευαισθησία αυτών των υποδοχέων στις επιδράσεις των φωτονίων τους επιτρέπει να μετατρέπουν τη διέγερση φωτός σε νευρικός ενθουσιασμόςκαι στείλτε το στον εγκέφαλο. Έτσι πραγματοποιείται η διαδικασία αντίληψης των κυμάτων φωτός. ανθρώπινο μάτι- φωτοαντίληψη.

Ο άνθρωπος είναι το μόνο ζωντανό ον ικανό να αντιληφθεί τον κόσμο σε όλο τον πλούτο των χρωμάτων και των αποχρώσεων του. Προστασία ματιών κατά βλαβερές συνέπειεςκαι η πρόληψη της οπτικής αναπηρίας θα βοηθήσει στη διατήρηση αυτής της μοναδικής ικανότητας για πολλά χρόνια.

Γεια σας, αγαπητοί αναγνώστες! Όλοι έχουμε ακούσει ότι η υγεία των ματιών πρέπει να προστατεύεται από νεαρή ηλικία, γιατί η χαμένη όραση δεν μπορεί πάντα να επιστραφεί. Έχετε σκεφτεί ποτέ πώς λειτουργεί το μάτι; Εάν το γνωρίζουμε αυτό, τότε θα είναι ευκολότερο για εμάς να καταλάβουμε ποιες διαδικασίες παρέχουν οπτική αντίληψη του κόσμου γύρω μας.

Το ανθρώπινο μάτι έχει μια πολύπλοκη δομή. Ίσως το πιο μυστηριώδες και πολύπλοκο στοιχείο είναι ο αμφιβληστροειδής. Αυτό είναι ένα λεπτό στρώμα από νευρικού ιστούκαι σκάφη. Αλλά είναι πάνω του αυτό ουσιαστική λειτουργίαεπεξεργασία των πληροφοριών που λαμβάνει το μάτι σε νευρικές ώσεις, επιτρέποντας στον εγκέφαλο να δημιουργήσει μια έγχρωμη τρισδιάστατη εικόνα.

Σήμερα θα μιλήσουμε για τους υποδοχείς του νευρικού ιστού του αμφιβληστροειδούς - δηλαδή, τις ράβδους. Ποια είναι η ευαισθησία στο φως των υποδοχέων της ράβδου του αμφιβληστροειδούς και τι μας επιτρέπει να βλέπουμε στο σκοτάδι;

Ράβδοι και κώνοι

Και τα δύο αυτά στοιχεία είναι αστεία ονόματα- φωτοϋποδοχείς που δίνουν εικόνα που στερεώνεται από τον φακό και μέρη του κερατοειδούς.

Υπάρχουν πολλά από αυτά και άλλα στο ανθρώπινο μάτι. Κώνοι (μοιάζουν με μικροσκοπικές κανάτες) - περίπου 7 εκατομμύρια, και ράβδοι («κύλινδροι») ακόμα περισσότεροι - έως και 120 εκατομμύρια! Φυσικά, οι διαστάσεις τους είναι αμελητέες και ανέρχονται σε κλάσματα χιλιοστών (μm). Το μήκος ενός ραβδιού είναι 60 μικρά. Οι κώνοι είναι ακόμη μικρότεροι - 50 μικρά.

Τα ξυλάκια πήραν το όνομά τους λόγω του σχήματός τους: μοιάζουν με μικροσκοπικούς κυλίνδρους.

Αποτελούνται από:

• Δίσκοι μεμβράνης?
• νευρικός ιστός?
• μιτοχόνδρια.

Και εφοδιάζονται με βλεφαρίδες. Μια ειδική χρωστική ουσία - η πρωτεΐνη ροδοψίνη - επιτρέπει στα κύτταρα να «αισθάνονται» φως.

Η ροδοψίνη (αυτή είναι μια πρωτεΐνη συν μια κίτρινη χρωστική ουσία) αντιδρά σε μια δέσμη φωτός με τον ακόλουθο τρόπο: υπό τη δράση των παλμών φωτός, αποσυντίθεται, προκαλώντας έτσι ερεθισμό του οπτικού νεύρου. Πρέπει να πω ότι η ευαισθησία των «κυλίνδρων» είναι εκπληκτική: συλλαμβάνουν πληροφορίες ακόμα και από 2 φωτόνια!

Διαφορές μεταξύ φωτοϋποδοχέων στο μάτι

Οι διαφορές ξεκινούν από την τοποθεσία. Οι «κανάτες» «συνωστίζονται» πιο κοντά στο κέντρο. Είναι «υπεύθυνοι» για κεντρική όραση. Στο κέντρο του αμφιβληστροειδούς, στη λεγόμενη «κίτρινη κηλίδα», υπάρχουν ιδιαίτερα πολλά από αυτά.

Η πυκνότητα της συσσώρευσης «κυλίνδρων», αντίθετα, είναι μεγαλύτερη προς την περιφέρεια του ματιού.

Επιπλέον, μπορούν να σημειωθούν τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

• Οι κώνοι περιέχουν λιγότερη φωτοχρωστική από τις ράβδους.
• ο συνολικός αριθμός "κυλίνδρων" είναι 2 δωδεκάδες φορές μεγαλύτερος.
• τα μπαστούνια είναι σε θέση να αντιληφθούν οποιοδήποτε φως - διάχυτο και άμεσο. και οι κώνοι είναι εξαιρετικά ίσιοι.
• με τη βοήθεια κυττάρων που βρίσκονται στην περιφέρεια, αντιλαμβανόμαστε το μαύρο και λευκά χρώματα(είναι αχρωματικά)?
• με τη βοήθεια αυτών που μαζεύονται στο κέντρο - όλα τα χρώματα και οι αποχρώσεις (είναι χρωματικά).

Ο καθένας μας είναι σε θέση, χάρη στις «κανάτες» να δει έως και χίλιες αποχρώσεις. Και το μάτι του καλλιτέχνη είναι ακόμα πιο ευαίσθητο: βλέπει ακόμη και ένα εκατομμύριο αποχρώσεις χρωμάτων!

Ένα ενδιαφέρον γεγονός: για να πραγματοποιηθεί η μετάδοση παλμών, πολλές ράβδοι απαιτούν μόνο έναν νευρώνα. Οι κώνοι είναι «πιο απαιτητικοί»: ο καθένας χρειάζεται τον δικό του νευρώνα.

Οι «κύλινδροι» είναι ιδιαίτερα ευαίσθητοι, οι «κανάτες» χρειάζονται ισχυρότερους παλμούς φωτός για να μπορούν να τους αντιληφθούν και να τους μεταδώσουν.

Στην πραγματικότητα, χάρη σε αυτούς μπορούμε να δούμε στο σκοτάδι. Σε συνθήκες μειωμένου φωτισμού (αργά το βράδυ, τη νύχτα), οι κώνοι δεν μπορούν να «δουλέψουν». Αλλά τα μπαστούνια αρχίζουν να δρουν με πλήρη ισχύ. Και αφού βρίσκονται στην περιφέρεια, στο σκοτάδι πιάνουμε καλύτερα κινήσεις όχι ακριβώς μπροστά μας, αλλά στα πλάγια.

Α, και κάτι ακόμα: τα sticks αντιδρούν πιο γρήγορα.

Λάβετε υπόψη: όταν πηγαίνετε κάπου στο σκοτάδι, μην προσπαθήσετε να κοιτάξετε την περιοχή ακριβώς μπροστά στα μάτια σας. Δεν θα δείτε τίποτα ούτως ή άλλως, γιατί οι «κανάτες» που βρίσκονται στο κέντρο του αμφιβληστροειδή είναι πλέον ανίσχυροι. Αλλά αν «ενεργοποιήσετε» την περιφερειακή όραση, θα μπορείτε να πλοηγηθείτε πολύ καλύτερα. Είναι οι «κύλινδροι» που «δουλεύουν».

Παρά τη σημαντική διαφορά στην εκτέλεση των καθηκόντων που θέτει η φύση, οι φωτοϋποδοχείς δεν μπορούν να θεωρηθούν χωριστά ο ένας από τον άλλο. Μόνο μαζί δίνουν μια ενιαία ολιστική εικόνα.

Απορροφώντας κβάντα φωτός, τα κύτταρα μετατρέπουν την ενέργεια σε νευρική ώθηση. Πηγαίνει στον εγκέφαλο. Το αποτέλεσμα - βλέπουμε τον κόσμο!

Γιατί οι γάτες μας βλέπουν καλύτερα στο σκοτάδι;

Τώρα, έχοντας μελετήσει σε γενικούς όρουςτη δομή και τις λειτουργίες των φωτοϋποδοχέων, μπορούμε να απαντήσουμε στο ερώτημα γιατί τα μουστακαλά κατοικίδια μας είναι πολύ καλύτερα στην πλοήγηση στο σκοτάδι από εμάς.

Το φέρετρο ανοίγει απλά: η δομή του ματιού αυτού του θηλαστικού είναι παρόμοια με του ανθρώπου. Αλλά αν ένα άτομο έχει περίπου 4 ράβδους ανά 1 κώνο, τότε μια γάτα έχει 25! Δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι ένας οικιακός θηρευτής διακρίνει τέλεια τα περιγράμματα των αντικειμένων σε σχεδόν απόλυτο σκοτάδι.

Οι ράβδοι και οι κώνοι είναι οι βοηθοί μας

Οι «κύλινδροι» και οι «κανάτες» είναι μια καταπληκτική εφεύρεση της φύσης. Εάν λειτουργούν σωστά, ένα άτομο βλέπει καλά στο φως και μπορεί να πλοηγηθεί στο σκοτάδι.

Εάν σταματήσουν να εκτελούν πλήρως τις λειτουργίες τους, υπάρχουν:

• ελαφριά λάμψη μπροστά στα μάτια?
• επιδείνωση της ορατότητας στο σκοτάδι.
• βρίσκονται ήδη στο οπτικό πεδίο.

Με την πάροδο του χρόνου, η οπτική οξύτητα αλλάζει προς το χειρότερο. Αχρωματοψία, αιμεραλωπία (μειωμένη νυχτερινή όραση), αποκόλληση αμφιβληστροειδούς - αυτές είναι οι συνέπειες μιας παραβίασης των φωτοϋποδοχέων.

Αλλά ας μην τελειώσουμε τη συζήτησή μας με αυτό το θλιβερό σημείωμα. σύγχρονη ιατρικήέμαθε να αντιμετωπίζει τις περισσότερες από τις ασθένειες που προκαλούσαν προηγουμένως τύφλωση. Ο ασθενής χρειάζεται μόνο μια ετήσια προληπτική εξέταση.

Βρήκατε κάποιο όφελος στο άρθρο μας; Εάν έχετε λίγο λιγότερες ερωτήσεις σχετικά με τη δομή και το έργο των οργάνων όρασης, μπορούμε να θεωρήσουμε ότι η εργασία μας έχει ολοκληρωθεί. Και κάτι ακόμα: μοιραστείτε τις πληροφορίες που λάβατε με τους φίλους σας και μπορείτε να μας στείλετε τα σχόλια και τις παρατηρήσεις σας. Αναμένουμε απαντήσεις. Τα σχόλιά σας είναι πάντα ευπρόσδεκτα!

Χάρη στο όραμα, ένα άτομο αναγνωρίζει την περιβάλλουσα πραγματικότητα και προσανατολίζεται στο διάστημα. Φυσικά, χωρίς τις υπόλοιπες αισθήσεις είναι δύσκολο να σχηματιστεί μια πλήρης εικόνα του κόσμου, αλλά τα μάτια αντιλαμβάνονται σχεδόν το 90% γενικές πληροφορίεςπου εισέρχεται στον εγκέφαλο από έξω.

Με τη χρήση οπτική λειτουργίαένα άτομο μπορεί να δει τα φαινόμενα που συμβαίνουν δίπλα του, μπορεί να αναλύσει διαφορετικά γεγονότα, να βρει διαφορές μεταξύ ενός αντικειμένου και ενός άλλου και επίσης να παρατηρήσει μια επικείμενη απειλή.

Τα όργανα της όρασης είναι διατεταγμένα με τέτοιο τρόπο ώστε να διακρίνουν όχι μόνο τα ίδια τα αντικείμενα, αλλά και τη χρωματική ποικιλία των ζωντανών και άψυχη φύση. Την ευθύνη για αυτό φέρουν ειδικά μικροσκοπικά κύτταρα - μπαστούνια και κώνοιυπάρχει στον αμφιβληστροειδή του ματιού. Αυτοί είναι που είναι αρχικός σύνδεσμοςστην αλυσίδα για τη μετάδοση πληροφοριών σχετικά με το ορατό αντικείμενο στο ινιακό τμήμα του εγκεφάλου.

ΣΤΟ δομική δομήΟι κώνοι και οι ράβδοι αμφιβληστροειδούς έχουν μια καλά καθορισμένη περιοχή. Αυτοί οι οπτικοί υποδοχείς, διεισδύουν στον νευρικό ιστό που σχηματίζεται αμφιβληστροειδής χιτώνας, συμβάλλουν στην ταχεία μετατροπή της προκύπτουσας φωτεινής ροής σε συνδυασμό παλμών.

Σχηματίζεται μια εικόνα στον αμφιβληστροειδή, σχεδιασμένη με την άμεση συμμετοχή της περιοχής των ματιών του κερατοειδούς και του φακού. Στο επόμενο στάδιο, η εικόνα επεξεργάζεται, μετά την οποία οι νευρικές ώσεις κινούνται κατά μήκος οπτική διαδρομήμεταφέρει πληροφορίες στο δεξί μέρος του εγκεφάλου. Η πολύπλοκη και πλήρως διαμορφωμένη συσκευή των ματιών καθιστά δυνατή την άμεση επεξεργασία οποιασδήποτε πληροφορίας.

Το κύριο μερίδιο των φωτογραφικών υποδοχέων συγκεντρώνεται στη λεγόμενη ωχρά κηλίδα. Αυτή είναι η περιοχή του αμφιβληστροειδούς που βρίσκεται στην κεντρική του ζώνη. Λόγω του αντίστοιχου χρώματος, η ωχρά κηλίδα ονομάζεται και κίτρινη κηλίδα του ματιού.

Οι κώνοι είναι οπτικοί υποδοχείς που ανταποκρίνονται στα κύματα φωτός. Η λειτουργία τους σχετίζεται άμεσα με μια ειδική χρωστική ουσία - iodospin. Αυτή η πολυσυστατική χρωστική αποτελείται από chlorolab (υπεύθυνο για την αντίληψη του πράσινου-κίτρινου φάσματος) και erythrolab (ευαίσθητο στο κόκκινο-κίτρινο φάσμα). Μέχρι σήμερα πρόκειται για δύο καλά μελετημένες χρωστικές ουσίες.

Ένα άτομο με τέλεια όραση έχει σχεδόν επτά εκατομμύρια κώνους στον αμφιβληστροειδή. Είναι μικροσκοπικά σε μέγεθος και είναι κατώτερα από ραβδιά σε γεωμετρικές παραμέτρους. Το μήκος ενός μόνο κώνου είναι περίπου πενήντα μικρόμετρα και η διάμετρος είναι περίπου τέσσερα. Πρέπει να σημειωθεί ότι η ευαισθησία των κώνων στις ακτίνες φωτός είναι περίπου εκατό φορές μικρότερη από αυτή των ράβδων. Ωστόσο, χάρη σε αυτά, το μάτι μπορεί να αντιληφθεί ποιοτικά αιχμηρές κινήσεις αντικειμένων.

Οι κώνοι σχηματίζουν τέσσερις ξεχωριστές ζώνες. Η εξωτερική περιοχή αντιπροσωπεύεται από ημι-δίσκους. Η μέση λειτουργεί ως συνδετικό τμήμα. Εσωτερική περιοχήπεριέχει ένα σύνολο μιτοχονδρίων. Τέλος, η τέταρτη ζώνη είναι η περιοχή των νευρικών επαφών.

1. Η εξωτερική περιοχή σχηματίζεται πλήρως από ημι-δίσκους που σχηματίζονται από την πλασματική μεμβράνη. Πρόκειται για μεμβρανώδεις πτυχές μικροσκοπικών διαστάσεων, πλήρως καλυμμένες με ευαίσθητες χρωστικές ουσίες. Η τακτική φαγοκυττάρωση αυτών των σχηματισμών, καθώς και η συνεχής ανανέωσή τους στο σώμα του υποδοχέα, επιτρέπουν την ανανέωση της εξωτερικής περιοχής του κώνου. Σε αυτή την περιοχή λαμβάνει χώρα παραγωγή χρωστικής. Έως και εκατό μισοί δίσκοι μπορούν να ενημερώνονται την ημέρα μεμβράνες πλάσματος. Για πλήρης ανάρρωσηολόκληρο το σετ μισών δίσκων θα διαρκέσει περίπου δύο εβδομάδες.
2. Η περιοχή σύνδεσης, που προεξέχει από τη μεμβράνη, δημιουργεί μια γέφυρα μεταξύ του εξωτερικού και του εσωτερικού τμήματος των κώνων. Η επικοινωνία δημιουργείται με τη συμμετοχή ενός ζεύγους βλεφαρίδων και του εσωτερικού περιεχομένου των κυττάρων. Τα βλεφαρίδες και το κυτταρόπλασμα μπορούν να μετακινηθούν από τη μια περιοχή στην άλλη.
3. Η εσωτερική περιοχή είναι η ζώνη του ενεργού μεταβολισμού. Τα μιτοχόνδρια που γεμίζουν αυτή τη ζώνη μεταφέρουν το ενεργειακό υπόστρωμα για οπτική λειτουργία. Αυτό το τμήμα περιέχει τον πυρήνα.
4. συναπτική περιοχή. Εδώ υπάρχει ενεργειακή επαφή διπολικών κυττάρων.

Η οπτική οξύτητα είναι υπό την επίδραση μονοσυναπτικών διπολικών κυττάρων που συνδέουν κώνους και γαγγλιακά κύτταρα.

Υπάρχουν τρεις τύποι κώνων ανάλογα με την ευαισθησία στα φασματικά κύματα:

• τύπου S. Δείξτε ευαισθησία σε μικρά μήκη κύματος μπλε-ιώδους φωτός.
• τύπου Μ. Κώνοι που συλλαμβάνουν από το φάσμα μεσαίου κύματος. Αυτό είναι ένα κιτρινοπράσινο χρωματικό σχέδιο.
• τύπου L. Ευαίσθητο σε χρώματα μεγάλου μήκους κύματος κόκκινο-κίτρινο.

Το σχήμα των ραβδιών είναι παρόμοιο με έναν κύλινδρο, με ομοιόμορφη διάμετρο σε όλο το μήκος. Το μήκος αυτών των υποδοχέων ματιών είναι σχεδόν τριάντα φορές μεγαλύτερο από τη διάμετρό τους, επομένως το σχήμα των ράβδων είναι οπτικά επιμήκη. Οι ράβδοι του αμφιβληστροειδούς αποτελούνται από τέσσερα στοιχεία: δίσκους μεμβράνης, βλεφαρίδες, μιτοχόνδρια και νευρικό ιστό.

Τα sticks έχουν μέγιστη ευαισθησία στο φως, η οποία εγγυάται την απόκρισή τους στο μικρότερο φλας. Η συσκευή υποδοχέα των ράβδων θα ενεργοποιηθεί ακόμη και όταν εκτεθεί σε ένα μόνο φωτόνιο ενέργειας. Αυτή η μοναδική ικανότητα των ράβδων βοηθά ένα άτομο να πλοηγείται το σούρουπο και παρέχει μέγιστη διαύγεια αντικειμένων στο σκοτάδι.

Δυστυχώς, στη σύνθεσή τους, τα sticks έχουν μόνο ένα στοιχείο χρωστικής, που ονομάζεται ροδοψίνη. Αναφέρεται επίσης ως οπτικό μωβ. Το γεγονός ότι υπάρχει μόνο μία χρωστική ουσία καθιστά αδύνατο για αυτούς τους οπτικούς υποδοχείς να διακρίνουν μεταξύ αποχρώσεων και χρωμάτων. Η ροδοψίνη δεν έχει την ικανότητα να ανταποκρίνεται άμεσα σε ένα εξωτερικό ερέθισμα φωτός, όπως μπορούν οι χρωστικές του κώνου.

Όντας μια σύνθετη πρωτεϊνική ένωση που περιέχει ένα σύνολο οπτικών χρωστικών, η ροδοψίνη ανήκει στην ομάδα των χρωμοπρωτεϊνών. Οφείλει το όνομά του στο έντονο κόκκινο χρώμα του. Η μωβ απόχρωση των ράβδων του αμφιβληστροειδούς έχει ανακαλυφθεί ως αποτέλεσμα πολλών εργαστηριακή έρευνα. Το οπτικό μωβ έχει δύο συστατικά - μια κίτρινη χρωστική ουσία και μια άχρωμη πρωτεΐνη.

Κάτω από τη δράση των ακτίνων φωτός, η ροδοψίνη αρχίζει να αποσυντίθεται γρήγορα. Τα προϊόντα της αποσύνθεσής του επηρεάζουν το σχηματισμό οπτικής διεγερσιμότητας. Έχοντας αναρρώσει, η ροδοψίνη διατηρεί την όραση του λυκόφωτος. Από έντονο φωτισμόη πρωτεΐνη αποσυντίθεται και η φωτοευαισθησία της μετατοπίζεται στην μπλε περιοχή της όρασης. Πλήρης ανάρρωσηραβδί σκίουρος υγιές άτομομπορεί να διαρκέσει περίπου μισή ώρα. Κατά τη διάρκεια αυτής της χρονικής περιόδου, η νυχτερινή όραση φτάνει στο μέγιστο επίπεδο και ένα άτομο αρχίζει να κοιτάζει τα περιγράμματα των αντικειμένων.

Συμπτώματα βλάβης στις ράβδους και τους κώνους των ματιών

Οι παθολογίες που χαρακτηρίζονται από βλάβη σε αυτούς τους οπτικούς υποδοχείς συνοδεύονται από τα ακόλουθα συμπτώματα:

• Η οπτική οξύτητα έχει χαθεί.
• Υπάρχουν ξαφνικές λάμψεις και λάμψη μπροστά στα μάτια.
• Μειωμένη ικανότητα όρασης στο σκοτάδι.
• Ένα άτομο δεν μπορεί να διακρίνει διαφορετικά χρώματα.
• Περιορίζει το πεδίο της οπτικής αντίληψης. ΣΤΟ σπάνιες περιπτώσειςσχηματίζεται σωληνοειδής όραση.

Ασθένειες που σχετίζονται με παραβίαση των λειτουργιών του φωτοϋποδοχέα των ράβδων και των κώνων:

• Δαλτωνισμόςμ. Κληρονομικό συγγενής παθολογίαεκφράζεται στην αδυναμία διάκρισης των χρωμάτων.
• Αιμεραλωπία. Η παθολογία των ράβδων προκαλεί μείωση της οπτικής οξύτητας στο σκοτάδι.
• Αποκόλληση του αμφιβληστροειδούςμάτια.
• Εκφυλισμός της ωχράς κηλίδας. Η παραβίαση της διατροφής των αγγείων του ματιού, οδηγεί σε μείωση της κεντρικής όρασης.

Το φωτοευαίσθητο τμήμα του ματιού είναι ένα μωσαϊκό από κύτταρα που ανταποκρίνονται στο φως (φωτοϋποδοχείς) που βρίσκονται στον αμφιβληστροειδή. Ο αμφιβληστροειδής του ματιού περιέχει δύο τύπους φωτοευαίσθητων υποδοχέων, που καταλαμβάνουν μια περιοχή με διάλυμα περίπου 170 ° σε σχέση με τον οπτικό άξονα: 120 ... 130 εκατομμύρια ράβδοι (μακροί και λεπτοί υποδοχείς νυχτερινής όρασης), 6,5 ... 7,0 εκατομμύρια κώνοι (βραχείς και παχείς υποδοχείς ημερήσιας όρασης) . Πριν φτάσει στον αμφιβληστροειδή, το φως πρέπει πρώτα να περάσει μέσα από ένα στρώμα νευρικού ιστού και ένα στρώμα αιμοφόρα αγγεία. Μια τέτοια διάταξη φωτοευαίσθητα στοιχείααπό άποψη ΚΟΙΝΗ ΛΟΓΙΚΗδεν είναι βέλτιστη. Οποιοσδήποτε σχεδιαστής μιας τηλεοπτικής κάμερας θα φρόντιζε να τοποθετήσει τα καλώδια σύνδεσης έτσι ώστε να μην παρεμβαίνει το φως που πέφτει στα φωτοκύτταρα. Ο αμφιβληστροειδής είναι χτισμένος με διαφορετική αρχή και οι λόγοι αυτής της αναστροφής του αμφιβληστροειδούς δεν είναι πλήρως κατανοητοί.

Οι ράβδοι και οι κώνοι είναι σφιχτά γειτονικά μεταξύ τους με επιμήκεις πλευρές. Οι διαστάσεις τους είναι πολύ μικρές: το μήκος των ράβδων είναι 0,06 mm, η διάμετρος είναι 0,002 mm, το μήκος και η διάμετρος των κώνων είναι 0,035 και 0,006 mm, αντίστοιχα. Πυκνότητα ράβδων και κώνων διαφορετικές περιοχέςο αμφιβληστροειδής κυμαίνεται από 20.000 έως 200.000 ανά 1 mm 2 . Σε αυτή την περίπτωση, οι κώνοι κυριαρχούν στο κέντρο του αμφιβληστροειδούς, οι ράβδοι - στην περιφέρεια. Στο κέντρο του αμφιβληστροειδή βρίσκεται η λεγόμενη κίτρινη κηλίδα οβαλ σχημα(μήκος 2 mm, πλάτος 0,8 mm) Υπάρχουν σχεδόν μόνο κώνοι σε αυτό το μέρος. Η «κίτρινη κηλίδα» είναι η περιοχή του αμφιβληστροειδούς που παρέχει την πιο καθαρή και ευκρινή όραση.

Οι ράβδοι και οι κώνοι διαφέρουν ως προς τις φωτοευαίσθητες ουσίες που περιέχουν. Η ουσία των ραβδιών είναι η ροδοψίνη (οπτική μωβ). Η μέγιστη απορρόφηση φωτός της ροδοψίνης αντιστοιχεί σε μήκος κύματος περίπου 510 nm (πράσινο φως), δηλαδή, οι ράβδοι έχουν μέγιστη ευαισθησία στην ακτινοβολία με λ = 510 nm . Η φωτοευαίσθητη ουσία στους κώνους (ιωδοψίνη) διατίθεται σε τρεις τύπους, καθένας από τους οποίους έχει μέγιστη απορρόφηση διάφορες ζώνεςφάσμα.

Υπό την επίδραση του φωτός, τα μόρια των φωτοευαίσθητων ουσιών διασπώνται (αποσυντίθενται) σε θετικά και αρνητικά φορτισμένα σωματίδια. Όταν η συγκέντρωση των ιόντων και κατά συνέπεια το σύνολο τους ηλεκτρικό φορτίοφτάσει σε μια ορισμένη τιμή, υπό τη δράση ενός φορτίου στη νευρική ίνα, προκύπτει ένας παλμός ρεύματος, ο οποίος αποστέλλεται στον εγκέφαλο.

Οι αντιδράσεις διάσπασης φωτός της ροδοψίνης και της ιωδοψίνης είναι αναστρέψιμες, δηλαδή, αφού αποσυντεθούν σε ιόντα υπό τη δράση του φωτός και το φορτίο των ιόντων διεγείρει έναν παλμό ρεύματος στο νεύρο, αυτές οι ουσίες αποκαθίστανται ξανά στο αρχικό τους φως- ευαίσθητη μορφή. Η ενέργεια για ανάκαμψη παρέχεται από προϊόντα που εισέρχονται στο μάτι μέσω ενός εκτεταμένου δικτύου μικροσκοπικών αιμοφόρων αγγείων. Έτσι, εγκαθιδρύεται στο μάτι ένας συνεχής κύκλος καταστροφής και επακόλουθης αποκατάστασης των φωτοευαίσθητων ουσιών.

Εάν το επίπεδο της ποσότητας του φωτός που ενεργεί στο μάτι δεν αλλάζει με το χρόνο, τότε δημιουργείται μια κινητή ισορροπία μεταξύ των συγκεντρώσεων των ουσιών σε καταστάσεις αποσύνθεσης και της αρχικής φωτοευαίσθητης μορφής. Η τιμή αυτής της συγκέντρωσης εξαρτάται από την ποσότητα του φωτός που δρα στο μάτι σε μια δεδομένη ή προηγούμενη στιγμή, δηλ. ευαισθησία στο φωςτα μάτια αλλάζουν με διάφορα επίπεδαενεργό φως.

Είναι γνωστό ότι αν μπεις από ένα έντονο φως σε ένα δωμάτιο με πολύ χαμηλό φωτισμό, στην αρχή το μάτι δεν διακρίνει τίποτα. Σταδιακά αποκαθίσταται η ικανότητα του ματιού να διακρίνει αντικείμενα. Μετά από πολύωρη παραμονή στο σκοτάδι (περίπου 1 ώρα), η ευαισθησία του ματιού γίνεται μέγιστη, αφού η συγκέντρωση των φωτοευαίσθητων ουσιών φτάνει στο ανώτερο όριο. Αν, ωστόσο, μετά από πολύωρη παραμονή στο σκοτάδι, βγείτε στο φως, τότε την πρώτη στιγμή το μάτι θα βρίσκεται σε κατάσταση τύφλωσης: η αποκατάσταση των φωτοευαίσθητων ουσιών υστερεί στη φθορά τους. Σταδιακά, το μάτι προσαρμόζεται στο επίπεδο φωτισμού και αρχίζει να λειτουργεί κανονικά.

Θυμηθείτε ότι η ιδιότητα του ματιού να προσαρμόζεται στο επίπεδο της ποσότητας του ενεργού φωτός, η οποία εκφράζεται από μια αλλαγή στην ευαισθησία του στο φως, ονομάζεται προσαρμογή.

Μπαστούνια - νυχτερινή όραση.Οι ράβδοι μπορούν να αντιδράσουν στη μικρότερη ποσότητα φωτός. Είναι υπεύθυνοι για την ικανότητά μας να βλέπουμε σεληνόφωτο, το φως του έναστρου ουρανού, και μάλιστα σε περιπτώσεις που αυτός ο έναστρος ουρανός κρύβεται από σύννεφα. Στο σχ. 2.2, η διακεκομμένη καμπύλη δείχνει την εξάρτηση της ευαισθησίας των ράβδων από το μήκος κύματος. Οι ράβδοι παρέχουν μόνο αχρωματική ή χρωματική ουδέτερη αντίληψη με τη μορφή λευκού, γκρι και μαύρου. Επιπλέον, κάθε ραβδί δεν έχει άμεση σύνδεση με τον εγκέφαλο. Σχηματίζουν ομάδες. Μια τέτοια συσκευή εξηγεί την υψηλή ευαισθησία της όρασης με ράβδο, αλλά την εμποδίζει να διακρίνει τις πιο μικρές λεπτομέρειες με τη βοήθειά της. Αυτά τα γεγονότα εξηγούν το γενικό άχρωμο και θολό της νυχτερινής όρασης και την εγκυρότητα της παροιμίας: «Τη νύχτα όλες οι γάτες είναι

ry".

Ρύζι. 2.2. Σχετική φασματική ευαισθησία ράβδων και κώνων

Κώνοι - ημερήσια όραση.Η αντίδραση των κώνων είναι πιο σύνθετη από αυτή των ράβδων. Αντί απλώς να διακρίνουμε ανάμεσα στο φως και το σκοτάδι και να αντιλαμβάνεσαι πολλά διαφορετικά γκρίζα λουλούδιαΟι κώνοι είναι υπεύθυνοι για την αντίληψη των χρωματικών χρωμάτων. Με άλλα λόγια, με την κωνική όραση, μπορούμε να δούμε διαφορετικά χρώματα. Η φασματική κατανομή της ευαισθησίας της κωνικής όρασης ανά μήκος κύματος φαίνεται στο σχ. 2.2 με συμπαγή γραμμή. Αυτή η καμπύλη ονομάζεται καμπύλη ορατότητας, καθώς και καμπύλη της φασματικής ευαισθησίας του ματιού. Η όραση με ράβδο, σε σύγκριση με την κωνική όραση, είναι πολύ πιο ευαίσθητη στην ακτινοβολία στο τμήμα μικρού μήκους κύματος του ορατού φάσματος και η ευαισθησία στην ακτινοβολία στο μεγάλο μήκος κύματος (κόκκινο) τμήμα του φάσματος είναι περίπου η ίδια με αυτή των κώνων . Ωστόσο, οι κώνοι συνεχίζουν να ανταποκρίνονται σε μικρές αυξήσεις της έντασης του προσπίπτοντος φωτός (σχηματίζοντας την εικόνα στον αμφιβληστροειδή) ακόμη και όταν η πυκνότητα της ροής του για κάποιο χρονικό διάστημα γίνεται τόσο μεγάλη που οι ράβδοι δεν ανταποκρίνονται πλέον σε αυτούς - είναι κορεσμένοι . Με άλλα λόγια, όλα τα μπαστούνια σε αυτή την περίπτωση δίνουν το μέγιστο πιθανός αριθμόςνευρικά σήματα. Έτσι, η ημερήσια όρασή μας παρέχεται σχεδόν εξ ολοκλήρου από κώνους. Η μετατόπιση της ευαισθησίας στο φως κατά μήκος του άξονα του μήκους κύματος από κωνική (ημερήσια) όραση σε ράβδο (ή νυχτερινή) όραση ονομάζεται φαινόμενο Purkinje (πιο σωστά Purkinet). Αυτή η "μετατόπιση Purkinje", που πήρε το όνομά της από τον Τσέχο επιστήμονα Purkinje, ο οποίος την ανακάλυψε για πρώτη φορά το 1823, καθορίζει το γεγονός ότι ένα αντικείμενο που είναι κόκκινο στο φως της ημέρας γίνεται αντιληπτό από εμάς ως μαύρο στη νύχτα ή στο λυκόφως, ενώ ένα αντικείμενο που γίνεται αντιληπτό κατά τη διάρκεια της ημέρας φαίνεται μπλε, τη νύχτα φαίνεται ανοιχτό γκρι.

Η ύπαρξη δύο τύπων φωτοευαίσθητων δεκτών (ράβδοι και κώνοι) στον άνθρωπο είναι ένα μεγάλο πλεονέκτημα. Δεν είναι όλα τα ζώα τόσο τυχερά. Τα κοτόπουλα, για παράδειγμα, έχουν μόνο κώνους και επομένως πρέπει να πάνε για ύπνο το ηλιοβασίλεμα. Οι κουκουβάγιες έχουν μόνο μπαστούνια. πρέπει να στραβώνουν τα μάτια τους όλη μέρα.

Ράβδοι και κώνοι - όραμα λυκόφωτος.Τόσο οι ράβδοι όσο και οι κώνοι εμπλέκονται στη θαμπή όραση. Το λυκόφως είναι το εύρος του φωτισμού που εκτείνεται από τον φωτισμό που παράγεται από την ακτινοβολία του ουρανού όταν ο ήλιος έχει βυθιστεί περισσότερο από μερικές μοίρες κάτω από τον ορίζοντα μέχρι τον φωτισμό που παράγεται από την άνοδο ψηλά στον ουρανό. καθαρός ουρανόςφεγγάρι σε μισή φάση. Η όραση στο λυκόφως περιλαμβάνει επίσης την όραση σε ένα δωμάτιο με χαμηλό φωτισμό (για παράδειγμα, κεριά). Δεδομένου ότι κάτω από τέτοιες συνθήκες η σχετική συμβολή της ράβδου και της κωνικής όρασης στη συνολική οπτική αντίληψη αλλάζει συνεχώς, οι χρωματικές κρίσεις είναι εξαιρετικά αναξιόπιστες. Ωστόσο, υπάρχει ένας αριθμός προϊόντων που πρέπει να αξιολογηθούν με χρωματική αξιολόγηση χρησιμοποιώντας αυτό το είδος μικτής όρασης, καθώς προορίζονται για κατανάλωση από εμάς σε αμυδρό φως. Ένα παράδειγμα είναι η φωσφορίζουσα βαφή που χρησιμοποιείται σε πινακίδεςγια σκοτεινές συνθήκες.

Εγκεφαλική εργασία

Οι πληροφορίες από τους υποδοχείς μεταδίδονται στον εγκέφαλο κατά μήκος του οπτικού νεύρου, το οποίο περιέχει περίπου 800.000 ίνες. Εκτός από αυτήν την άμεση μετάδοση της διέγερσης από τον αμφιβληστροειδή στα εγκεφαλικά κέντρα, υπάρχει μια πολύπλοκη ανατροφοδότηση για τον έλεγχο, για παράδειγμα, τις κινήσεις των βολβών των ματιών.

Κάπου στον αμφιβληστροειδή, λαμβάνει χώρα μια πολύπλοκη επεξεργασία πληροφοριών - ο λογάριθμος της πυκνότητας του ρεύματος και η μετατροπή του λογάριθμου στη συχνότητα των παλμών. Επιπλέον, πληροφορίες σχετικά με τη φωτεινότητα, που κωδικοποιούνται από τη συχνότητα παλμού, μεταδίδονται μέσω της ίνας του οπτικού νεύρου στον εγκέφαλο. Ωστόσο, όχι μόνο ένα ρεύμα περνά μέσα από το νεύρο, αλλά δύσκολη διαδικασίαδιέγερση, κάποιος συνδυασμός ηλεκτρικών και χημικών φαινομένων. Διαφορετικός ηλεκτρικό ρεύματονίζεται από το γεγονός ότι η ταχύτητα διάδοσης του σήματος κατά μήκος του νεύρου είναι πολύ χαμηλή. Βρίσκεται στην περιοχή από 20 έως 70 m/s.

Οι πληροφορίες που προέρχονται από τους τρεις τύπους κώνων μετατρέπονται σε παρορμήσεις και κωδικοποιούνται στον αμφιβληστροειδή πριν μεταδοθούν στον εγκέφαλο. Αυτή η κωδικοποιημένη πληροφορία αποστέλλεται ως σήμα φωτεινότητας και από τους τρεις τύπους κώνων, καθώς και ως σήμα διαφοράς για κάθε δύο χρώματα (Εικ. 2.3). Το δεύτερο κανάλι φωτεινότητας συνδέεται επίσης εδώ, πιθανότατα προερχόμενο από ένα ανεξάρτητο σύστημα ράβδων.

Το πρώτο σήμα διαφοράς χρώματος είναι σήμα βραχυκυκλώματος. Σχηματίζεται από κόκκινους και πράσινους κώνους. Το δεύτερο σήμα είναι σήμα J-S, το οποίο λαμβάνεται με παρόμοιο τρόπο, εκτός από το ότι οι πληροφορίες για κίτρινοςλαμβάνεται με την προσθήκη των σημάτων εισόδου

μετρητά από κώνους K+Z.

Εικ.2.3. Μοντέλο οπτικού συστήματος

Ο εγκέφαλος έχει παρομοιαστεί πολλές φορές με ένα γιγάντιο κέντρο που συλλέγει και επεξεργάζεται μεγάλο όγκο πληροφοριών. Προσπαθώντας να καταλάβω τα εκατομμύρια των ενώσεων αυτού απίστευτα σύνθετη συσκευήήταν μέσα σε ένα μεγάλο βαθμόεπιτυχής. Γνωρίζουμε, για παράδειγμα, ότι το οπτικό νεύρο του ενός ματιού συνδέεται με το οπτικό νεύρο του άλλου (σταυρός οπτικά νεύρα) έτσι ώστε νευρικές ίνες δεξί μισότου ενός αμφιβληστροειδούς πηγαίνουν δίπλα στις ίνες από το δεξί μισό του άλλου αμφιβληστροειδούς και, αφού περάσουν από τον σταθμό αναμετάδοσης (το γεννητικό σώμα) στον μεσεγκέφαλο, καταλήγουν σχεδόν στην ίδια θέση στον ινιακό λοβό του εγκεφάλου, το πίσω μέρος του. Οι διεγέρσεις των αμφιβληστροειδών προβάλλονται σε αυτόν τον λοβό, και μέρος τους, που αντιστοιχεί στο κέντρο του ματιού ( κίτρινη κηλίδα), σε σε ένα μεγάλο βαθμόαυξήθηκε σε σύγκριση με τις διεγέρσεις άλλων τμημάτων του αμφιβληστροειδούς. Ο σταθμός ρελέ έχει τη δυνατότητα για πλευρικές συνδέσεις, και τον εαυτό του ινιακό τμήμαέχει πολλές συνδέσεις με όλα τα άλλα μέρη του εγκεφάλου.