A rudak és kúpok fényérzékeny cellái helyezkednek el. A retina rudak és kúpok: szerkezet

A fő fényérzékeny elemek (receptorok) kétféle sejt: az egyik szár formájában - botok 110-123 millió. (magasság 30 µm, vastagság 2 µm), mások rövidebbek és vastagabbak - kúpok 6-7 millió. (magasság 10 µm, vastagság 6-7 µm). Egyenetlenül oszlanak el a retinában. A retina központi fovea (fovea centralis) csak kúpokat tartalmaz (1 mm-enként legfeljebb 140 ezer). A retina perifériája felé számuk csökken, és a rudak száma nő.

Minden fotoreceptor - rúd vagy kúp - egy fényérzékeny külső szegmensből áll, amely vizuális pigmentet tartalmaz, és egy belső szegmensből áll, amely tartalmazza a sejtmagot és a mitokondriumokat, amelyek energiafolyamatokat biztosítanak a fotoreceptor sejtben.

A külső szegmens egy fényérzékeny terület, ahol a fényenergia receptorpotenciállá alakul, elektronmikroszkópos vizsgálatok kimutatták, hogy a külső szegmens a plazmamembrán által alkotott membránkorongokkal van tele. Pálcákban, minden külső szegmens tartalmaz 600-1000 lemez, amelyek érmeoszlopként egymásra rakott lapított membrántasakok. A kúpokban kevesebb membránkorong található. Ez részben megmagyarázza több nagy érzékenység ragaszkodik a fényhez(a pálca mindent gerjeszthet egy kvantum fényt, a Egy kúp aktiválásához több mint 100 foton szükséges.

Mindegyik lemez egy kettős membrán, amely kettős rétegből áll foszfolipid molekulák amelyek között fehérjemolekulák vannak. A retina, amely a rodopszin vizuális pigment része, fehérjemolekulákhoz kapcsolódik.

A fotoreceptor sejt külső és belső szegmenseit membránok választják el egymástól, amelyeken a nyaláb áthalad. 16-18 vékony rost. A belső szegmens egy folyamatba megy át, melynek segítségével a fotoreceptor sejt a szinapszison keresztül gerjesztést ad át a vele érintkező bipoláris idegsejtnek.

A receptorok külső szegmensei a pigmenthám felé néznek, így a fény először 2 rétegen halad át idegsejtekés a receptorok belső szegmenseit, majd eléri a pigmentréteget.

kúpok erős fényviszonyok között működjön nap- és színlátást biztosítanak, és botok- felelősek alkonyi látás.

Számunkra látható Az elektromágneses sugárzás spektruma a rövidhullámú (hullámhossz) közé van zárva400 nm-től) sugárzás, amit ibolya és hosszúhullámú sugárzásnak nevezünk (hullámhossz700 nm-ig ) pirosnak nevezik. A pálcikák speciális pigmentet tartalmaznak rodopszin, (A-vitamin-aldehidből vagy retinából és fehérjéből áll) vagy vizuális lila, a spektrum maximuma, amelynek abszorpciója 500 nanométer körül van. Sötétben újraszintetizálódik, fényben pedig elhalványul. Az A-vitamin hiányával az alkonyati látás zavart okoz - "éjszakai vakság".

A háromféle kúp külső szegmenseiben ( kék-, zöld- és piros-érzékeny) háromféle vizuális pigmentet tartalmaz, amelyek maximális abszorpciós spektruma a kék (420 nm), zöld (531 nm)és piros (558 nm) a spektrum részei. vörös kúp pigment hívták - "jodopszin". A jodopszin szerkezete közel áll a rodopszin szerkezetéhez.

Vegye figyelembe a változtatások sorrendjét:

A fotorecepció molekuláris fiziológiája: Az állati kúpokról és pálcákról készült intracelluláris felvételek kimutatták, hogy sötétben sötét áram folyik a fotoreceptor mentén, elhagyva a belső szegmenst és belépve a külső szegmensbe. A megvilágítás ennek az áramnak a blokádjához vezet. A receptor potenciál modulálja az adó felszabadulását ( glutamát) a fotoreceptor szinapszisban. Kimutatták, hogy sötétben a fotoreceptor folyamatosan felszabadít egy neurotranszmittert, amely hat depolarizáló a horizontális és bipoláris sejtek posztszinaptikus folyamatainak membránjain.

A rudak és kúpok egyedülálló elektromos aktivitással rendelkeznek az összes receptor között, receptorpotenciáljaik fény hatására - hiperpolarizáló, hatásuk alatt álló akciós potenciálok nem keletkeznek.

(Amikor a fényt egy vizuális pigment molekula - rodopszin - elnyeli, egy pillanatnyi izomerizáció kromofor csoportja: A 11-cisz-retinális transz-retinálissá alakul. A retina fotoizomerizációját követően a molekula fehérje részében térbeli változások következnek be: színtelenné válik és állapotba kerül. methodopsin II Ennek eredményeként a vizuális pigmentmolekula képessé válik arra, hogy kölcsönhatásba lépjen egy másikkal membránfehérjeG uanozin-trifoszfát (GTP) -kötő fehérje - transzducin (T) .

A metarodopszinnal komplexben a transzducin aktív állapotba kerül, és a sötétben hozzá kapcsolódó ganozit-difoszfátot (GDP) GTP-re cseréli. Transducin+ A GTP aktivál egy másik membránhoz kötött fehérjemolekulát, a foszfodiészteráz (PDE) enzimet. Az aktivált PDE több ezer cGMP-molekulát semmisít meg .

Ennek eredményeként a cGMP koncentrációja a receptor külső szegmensének citoplazmájában csökken. Ez a külső szegmens plazmamembránjában lévő ioncsatornák bezárásához vezet, amelyek megnyíltak Sötétbenés amelyen keresztül a sejt belsejében Na+ és Ca. Az ioncsatornák bezáródnak miatt a csatornákat nyitva tartó cGMP koncentrációja csökken. Most azt találták, hogy a receptor pórusai megnyílnak, mivel cGMP ciklikus guanozin-monofoszfáttá .

A fotoreceptor kezdeti sötét állapotának helyreállításának mechanizmusa cGMP koncentrációjának növekedésével járnak együtt. (sötét fázisban alkohol-dehidrogenáz + NADP részvételével)

Így a fotopigment molekulák általi fényelnyelés a Na permeabilitásának csökkenéséhez vezet, ami hiperpolarizációval, azaz hiperpolarizációval jár együtt. a receptorpotenciál megjelenése. A külső szegmens membránján fellépő hiperpolarizációs receptorpotenciál ezután a sejt mentén a preszinaptikus végpontig terjed, és a mediátor felszabadulási sebességének csökkenéséhez vezet. glutamát . A retina neuronjai a glutamát mellett más neurotranszmittereket is szintetizálhatnak, mint pl acetilkolin, dopamin, glicin GABA.

A fotoreceptorok elektromos (rés) érintkezőkkel vannak összekötve. Ez a kapcsolat szelektív: a botokat pálcákkal kötik össze, és így tovább.

Ezek a fotoreceptorok válaszai a vízszintes sejteken konvergálnak, ami a szomszédos kúpokban depolarizációhoz vezet. Visszacsatolás ami fokozza a fénykontrasztot.

A receptorok szintjén gátlás lép fel, és a kúpjel már nem tükrözi az abszorbeált fotonok számát, hanem információt hordoz a receptor közelében a retinára eső fény színéről, eloszlásáról és intenzitásáról.

A retina neuronjainak 3 típusa van: bipoláris, horizontális és amakrin sejtek. A bipoláris sejtek közvetlenül kötik a fotoreceptorokat a ganglionsejtekhez, pl. az információ továbbítását a retinán keresztül függőleges irányban. A vízszintes és amakrin sejtek vízszintesen továbbítják az információt.

Kétpólusú a sejtek a retinában foglalnak helyet stratégiai pozíció, mivel a ganglionsejtekhez érkező receptorokban fellépő összes jelnek át kell jutnia rajtuk.

Ezt kísérletileg bebizonyították bipoláris sejteknek receptív mezői vannak amelyben kiosztani központ és periféria (John Dowling- et al. Harvard Medical School).

Receptív mező - receptorok halmaza, amelyek egy vagy több szinapszison keresztül jeleket küldenek egy adott neuronnak.

Fogadó mezők mérete: d=10 µm vagy 0,01 mm - a központi mélyedésen kívül.

A lyukband=2,5 µm (ennek köszönhetően 2 pontot tudunk megkülönböztetni látható távolság közöttük csak 0,5 ívperc - 2,5 mikron - ha összehasonlítjuk, ez egy 5 kopeckos érme körülbelül 150 méter távolságban)

A bipoláris sejtek szintjétől kezdve a látórendszer neuronjai két csoportra differenciálódnak, amelyek ellentétes módon reagálnak a megvilágításra és a sötétítésre:

1 - sejtek, a megvilágítás izgatja és a sötétség gátolja "be" - neuronokés

Sejtek Izgatja a sötétség és gátolja a megvilágítás - " off"- neuronok. Egy középen lévő cella jelentősen megnövekedett gyakorisággal kisül.

Ha egy ilyen cella kisüléseit hangszórón keresztül hallgatja, akkor először spontán impulzusokat, különálló véletlenszerű kattanásokat hall, majd a lámpa bekapcsolása után egy géppuska-kitörésre emlékeztető impulzussor következik. Éppen ellenkezőleg, az elzárt reakciójú sejtekben (amikor a fényt lekapcsolják - impulzusok sora) Ez a felosztás a látórendszer minden szintjén megmarad, egészen a kéregig.

Magán a retinán belül az információ továbbítódik impulzusmentes módon (fokozatos potenciálok eloszlása ​​és transzszinaptikus átvitele).

A vízszintes, bipoláris és amokrin sejtekben a jelfeldolgozás a membránpotenciálok lassú változásán keresztül megy végbe (tónusos válasz). PD nem jön létre.

A rúd, kúp és horizontális sejtválaszok hiperpolarizálnak, míg a bipoláris sejtválaszok lehetnek hiperpolarizálók vagy depolarizálók. Az amakrin sejtek depolarizáló potenciált hoznak létre.

Ahhoz, hogy megértsük, miért van ez így, el kell képzelnünk egy kis fényes folt hatását. A receptorok sötétben aktívak, a fény pedig, ami hiperpolarizációt okoz, csökkenti aktivitásukat. Ha egy izgató szinapszis, a bipoláris sötétben aktiválódik, a inaktiválódnak a fényben; ha a szinapszis gátló, sötétben gátolja a bipolárist, fényben pedig a receptort kikapcsolva ezt a gátlást megszünteti, azaz aktiválódik a bipoláris sejt. Hogy. hogy a receptor-bipoláris szinapszis serkentő vagy gátló hatású, az a receptor által kiválasztott mediátortól függ.

A vízszintes sejtek részt vesznek a jelek átvitelében a bipoláris sejtektől a ganglionsejtek felé, amelyek információt továbbítanak a fotoreceptoroktól a bipoláris sejtekhez, majd a ganglionsejtekhez.

A vízszintes sejtek hiperpolarizációval reagálnak a fényre, kifejezett térbeli összegzéssel.

A vízszintes sejtek nem generálnak idegimpulzusokat, de a membrán nemlineáris tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek biztosítják az impulzusmentes jelátvitelt csillapítás nélkül.

A sejteket két típusra osztják: B-re és C-re. A B-típusú sejtek, vagyis a fényesség mindig hiperpolarizációval reagálnak, függetlenül a fény hullámhosszától. A C típusú sejteket vagy kromatikus sejteket két- és háromfázisúra osztják. A kromatikus sejtek hiper- vagy depolarizációval reagálnak a stimuláló fény hosszától függően.

A kétfázisú sejtek vagy vörös-zöldek (piros fénnyel depolarizáltak, zölddel hiperpolarizáltak) vagy zöld-kékek (zöld fénnyel depolarizáltak, kékkel hiperpolarizáltak). A háromfázisú sejteket zöld fény depolarizálja, a kék és vörös fény pedig membrán hiperpolarizációt okoz. Az amakrin sejtek szabályozzák a szinaptikus átvitelt a következő lépésben a bipoláristól a ganglionsejtekig.

Az amakrin sejtek dendritjei a belső rétegben ágaznak ki, ahol érintkeznek a bipoláris folyamatokkal és a ganglionsejtek dendriteivel. Az agyból érkező centrifugális rostok az amakrin sejteken végződnek.

Az amakrin sejtek fokozatos és impulzuspotenciálokat generálnak (a válasz fázis jellege). Ezek a sejtek gyors depolarizációval reagálnak a fény be- és kikapcsolására, és gyengét mutatnak

a centrum és a periféria közötti térbeli antagonizmus.

A retina a szem fő része vizuális elemző. Itt van az elektromágneses fényhullámok érzékelése, átalakulása ideg impulzusokés a látóidegbe való átvitel. A nappali (színes) és éjszakai látást speciális retinareceptorok biztosítják. Együtt alkotják az úgynevezett fotoszenzoros réteget. Alakjuk alapján ezeket a receptorokat kúpoknak és pálcáknak nevezik.

Mutasd az összeset

Általános fogalmak

A szem mikroszkópos szerkezete

Szövettanilag 10 sejtréteget izolálunk a retinán. A külső fényérzékeny réteg fotoreceptorokból (rudakból és kúpokból) áll, amelyek a neuroepiteliális sejtek speciális képződményei. Vizuális pigmenteket tartalmaznak, amelyek képesek elnyelni egy bizonyos hullámhosszú fényhullámokat. A rudak és a kúpok egyenetlenül oszlanak el a retinán. A kúpok többsége a közepén, míg a rudak a periférián találhatók. De nem ez az egyetlen különbség:

1. 1. A botok éjszakai látást biztosítanak. Ez azt jelenti, hogy felelősek a fény érzékeléséért gyenge fényviszonyok mellett. Ennek megfelelően a botok segítségével az ember csak fekete-fehérben láthat tárgyakat.
2. 2. A kúpok egész nap látásélességet biztosítanak. Segítségükkel az ember színes képen látja a világot.

A rudak csak a rövid hullámokra érzékenyek, amelyek hossza nem haladja meg az 500 nm-t (a spektrum kék része). De akkor is aktívak, amikor szórt fény amikor a fotonfluxus sűrűsége csökken. A kúpok érzékenyebbek, és minden színjelet érzékelnek. De a gerjesztésükhöz sokkal nagyobb intenzitású fényre van szükség. Sötétben a vizuális munkát botok végzik. Ennek eredményeként alkonyatkor és éjszaka az ember láthatja a tárgyak sziluettjét, de nem érzi a színüket.

A retina fotoreceptorainak diszfunkciója vezethet különféle patológiák látomás:

• a színérzékelés megsértése (színvakság);
• a retina gyulladásos betegségei;
• a retina membrán rétegződése;
• szürkületi látásromlás (éjszakai vakság);
• fénykerülés.



kúpok

Emberek jó látás körülbelül hétmillió kúp van minden szemében. Hosszúságuk 0,05 mm, szélességük 0,004 mm. A sugarak áramlására való érzékenységük alacsony. De minőségileg érzékelik a színek teljes skáláját, beleértve az árnyalatokat is.

A mozgó tárgyak felismerésének képességéért is felelősek, mivel jobban reagálnak a világítás dinamikájára.



A kúpok szerkezete



Kúpok és rudak sematikus felépítése

A kúpnak három fő szegmense és egy szűkülete van:

1. 1. Külső szegmens. Ő tartalmazza a jodopszin fényérzékeny pigmentet, amely az úgynevezett félkorongokban - a plazmamembrán redőiben - található. A fotoreceptor sejt ezen területe folyamatosan frissül.
2. 2. A plazmamembrán által alkotott szűkület az energia átvitelére szolgál belső szegmens kívül. Ezt a kapcsolatot az úgynevezett csillók végzik.
3. 3. A belső szegmens az aktív anyagcsere területe. Itt vannak a mitokondriumok - a sejtek energiabázisa. Ebben a szegmensben a vizuális folyamat megvalósításához szükséges intenzív energiafelszabadulás történik.
4. 4. A szinaptikus végződés a szinapszisok területe - olyan sejtek közötti érintkezés, amelyek idegimpulzusokat továbbítanak a látóideg felé.



A színérzékelés háromkomponensű hipotézise

Ismeretes, hogy a kúpok speciális pigmentet tartalmaznak - jodopszint, amely lehetővé teszi számukra, hogy az egészet érzékeljék színspektrum. A színlátás háromkomponensű hipotézise szerint a kúpoknak három típusa van. Mindegyikük saját típusú jodopszint tartalmaz, és csak a spektrum egy részét képes érzékelni.

1. 1. Az L-típus eritrolab pigmentet tartalmaz, és hosszú hullámokat rögzít, nevezetesen a spektrum vörös-sárga részét.
2. 2. Az M-type klorolab pigmentet tartalmaz, és képes érzékelni a spektrum zöld-sárga tartománya által kibocsátott közepes hullámokat.
3. 3. Az S-típus a cianolab pigmentet tartalmazza, és rövid hullámokra reagál, érzékelve a spektrum kék részét.

Sok tudós, aki a modern szövettan problémáival foglalkozik, megjegyzi a színérzékelés háromkomponensű hipotézisének alsóbbrendűségét, mivel még nem találtak megerősítést háromféle kúp létezésére. Ráadásul még nem fedeztek fel pigmentet, ami korábban a cianolab nevet kapta.

A színérzékelés kétkomponensű hipotézise

E hipotézis szerint minden retina kúp tartalmaz eritolabot és klorolabot is. Ezért mind a hosszú, mind a középső része spektrum. A rövid része pedig ebben az esetben érzékeli a pálcikákban található rodopszin pigmentet.

Az elmélet mellett szól az a tény, hogy azok az emberek, akik nem képesek érzékelni a spektrum rövid hullámait (vagyis annak kék részét), gyenge fényviszonyok mellett egyidejűleg látáskárosodásban szenvednek. Egyébként ezt a patológiát " éjszakai vakságés a retinarudak diszfunkciója okozza.

botok



A rudak (szürke) és a kúpok (zöld) számának aránya a retinán

A rudak kis hosszúkás hengereknek tűnnek, körülbelül 0,06 mm hosszúak. Egy felnőtt egészséges embernek körülbelül 120 millió ilyen receptora van a retinán minden szemében. Az egész retinát kitöltik, főleg a perifériára koncentrálva. A macula lutea (a retina azon területe, ahol a látás a legélesebb) gyakorlatilag nem tartalmaz rudakat.

Azt a pigmentet, amely a rudakat nagyon érzékenysé teszi a fényre, rodopszinnak vagy vizuális lilának nevezik. . Erős fényben a pigment elhalványul és elveszíti ezt a képességét. Ezen a ponton csak rövid fényhullámokra érzékeny, amelyek a spektrum kék tartományát alkotják. Sötétben a színe és minősége fokozatosan helyreáll.

A botok szerkezete

A rudak szerkezete hasonló a kúpokhoz. Négy fő részből állnak:

1. 1. A membránkorongokkal ellátott külső szegmens a rodopszin pigmentet tartalmazza.
2. 2. Az összekötő szegmens vagy csilló érintkezik a külső és a belső szakasz között.
3. 3. A belső szegmens mitokondriumokat tartalmaz. Itt van az energiatermelés folyamata.
4. 4. A bazális szegmens tartalmaz idegvégződésekés végrehajtja az impulzusok továbbítását.

Ezeknek a receptoroknak a fotonok hatásaira való kivételes érzékenysége lehetővé teszi számukra, hogy a fénystimulációt a fénystimulációvá alakítsák ideges izgalomés küldje el az agyba. Így valósul meg a fényhullámok érzékelésének folyamata. emberi szem- fotovétel.

Az ember az egyetlen élőlény, aki képes érzékelni a világot annak minden szín- és árnyalatgazdagságában. Szemvédelem ellen káros hatásokés a látássérülés megelőzése segít megőrizni ezt az egyedülálló képességet sok éven át.

Sziasztok kedves olvasók! Mindannyian hallottuk már, hogy a szem egészségét már fiatalon óvni kell, mert az elveszett látást nem mindig lehet visszaadni. Gondoltál már arra, hogyan működik a szem? Ha ezt tudjuk, akkor könnyebben megértjük, hogy milyen folyamatok biztosítják a minket körülvevő világ vizuális észlelését.

Az emberi szem összetett szerkezetű. Talán a legtitokzatosabb és legösszetettebb elem a retina. Ez egy vékony réteg idegszövetés hajók. De ez rajta múlik alapvető funkciója a szem által kapott információt idegimpulzusokká dolgozza fel, lehetővé téve az agy számára, hogy színes háromdimenziós képet hozzon létre.

Ma a retina idegszövetének receptorairól fogunk beszélni, nevezetesen a rudakról. Milyen a retina rúdreceptorainak fényérzékenysége, és mitől látunk sötétben?

Rudak és kúpok

Mindkét elem az vicces nevek- fotoreceptorok, amelyek a lencse és a szaruhártya egyes részei által rögzített képet adnak.

Sok ilyen és mások vannak az emberi szem számára. Kúpok (úgy néznek ki, mint apró kancsók) - körülbelül 7 millió, és rudak ("hengerek") még több - akár 120 millió! Természetesen ezek mérete elhanyagolható, és a milliméter (µm) töredékét jelenti. Egy pálca hossza 60 mikron. A kúpok még kisebbek - 50 mikron.

A rudak nevüket formájukról kapták: mikroszkopikus hengerekre hasonlítanak.

A következőkből állnak:

• membrán korongok;
• idegszövet;
• mitokondriumok.

És el vannak látva csillóval. Egy speciális pigment – ​​a rodopszin fehérje – lehetővé teszi a sejtek számára, hogy „érzékeljék” a fényt.

A rodopszin (ez egy fehérje plusz egy sárga pigment) a következőképpen reagál a fénysugárra: fényimpulzusok hatására lebomlik, így a látóideg irritációját okozza. Meg kell mondanom, a "hengerek" érzékenysége elképesztő: akár 2 fotonból is rögzítik az információkat!

A szem fotoreceptorai közötti különbségek

A különbségek a helyszínnel kezdődnek. "Korcsók" "tömeg" közelebb a központhoz. Ők "felelősek". központi látás. A retina közepén, az úgynevezett "sárga foltban" különösen sok van belőlük.

A "hengerek" felhalmozódásának sűrűsége éppen ellenkezőleg, nagyobb a szem perifériája felé.

Ezen túlmenően a következő jellemzők figyelhetők meg:

• a kúpok kevesebb fotopigmentet tartalmaznak, mint a rudak;
• a "hengerek" teljes száma 2 tucatszor nagyobb;
• a botok képesek bármilyen fényt érzékelni - szórt és közvetlen; és a kúpok kivételesen egyenesek;
• a periférián elhelyezkedő sejtek segítségével érzékeljük a feketét és fehér színek(akromatikusak);
• a központban gyülekezők segítségével - minden szín és árnyalat (ezek kromatikusak).

A "kancsóknak" köszönhetően mindannyian akár ezer árnyalatot is láthatunk. A művész szeme pedig még érzékenyebb: akár egymillió színárnyalatot is meglát!

Érdekes tény: az impulzusok átviteléhez több rúdnak csak egy neuronra van szüksége. A kúpok „igényesebbek”: mindegyiknek saját neuronra van szüksége.

A "hengerek" nagyon érzékenyek, a "kancsóknak" erősebb fényimpulzusokra van szükségük, hogy érzékeljék és továbbítsák azokat.

Sőt, nekik köszönhetően látunk a sötétben. Csökkentett megvilágítás mellett (késő este, éjszaka) a kúpok nem „működhetnek”. De a botok teljes erővel kezdenek hatni. És mivel ezek a periférián helyezkednek el, sötétben jobb, ha nem közvetlenül előttünk, hanem az oldalakon fogjuk meg a mozgásokat.

Ja, és még valami: a botok gyorsabban reagálnak.

Vegye figyelembe: ha sötétben mész valahova, ne próbáljon közvetlenül a szeme előtt lévő területet bámulni. Úgysem fogsz látni semmit, mert a retina közepén elhelyezkedő „kancsók” már tehetetlenek. De ha „bekapcsolja” a perifériás látást, sokkal jobban fog tudni navigálni. A „hengerek” „működnek”.

A természet által meghatározott feladatok teljesítésének jelentős eltérése ellenére a fotoreceptorokat nem lehet egymástól elkülönítve tekinteni. Csak együtt adnak egyetlen holisztikus képet.

A fénykvantumok elnyelésével a sejtek az energiát idegimpulzussá alakítják. Az agyba megy. Az eredmény - látjuk a világot!

Miért látnak minket jobban a macskák a sötétben?

Most, miután tanult általánosságban a fotoreceptorok felépítését és funkcióit, választ kaphatunk arra a kérdésre, hogy bajszos kedvenceink miért sokkal jobban navigálnak a sötétben, mint mi.

A koporsó egyszerűen kinyílik: ennek az emlősnek a szemének szerkezete hasonló az emberéhez. De ha egy embernek körülbelül 4 rúdja van 1 kúponként, akkor egy macskának 25! Nem meglepő, hogy egy házi ragadozó tökéletesen megkülönbözteti a tárgyak körvonalait szinte teljes sötétségben.

A rudak és a kúpok a segítőink

A "hengerek" és a "kancsók" a természet csodálatos találmánya. Ha megfelelően működnek, az ember jól lát a fényben, és tud navigálni a sötétben.

Ha megszűnnek teljes mértékben ellátni funkcióikat, a következők vannak:

• fény csillogás a szemek előtt;
• a láthatóság romlása sötétben;
• már a látómezőben vannak.

Idővel a látásélesség rosszabbra változik. Színvakság, hemeralopia (csökkent éjszakai látás), retina leválás - ezek a fotoreceptorok megsértésének következményei.

De ne fejezzük be beszélgetésünket ezen a szomorú hangon. modern orvosság megtanult megbirkózni a legtöbb olyan betegséggel, amelyek korábban vakságot okoztak. A betegnek csak éves megelőző vizsgálatra van szüksége.

Találtál valami hasznot cikkünkben? Ha kicsit kevesebb kérdése van a látószervek felépítésével, munkájával kapcsolatban, feladatunkat teljesítettnek tekinthetjük. És még valami: kérjük, ossza meg ismerőseivel a kapott információkat, és elküldheti nekünk észrevételeit, észrevételeit. Várjuk a válaszokat. Visszajelzését mindig szívesen fogadjuk!

A látásnak köszönhetően az ember felismeri a környező valóságot, és tájékozódik a térben. Természetesen a többi érzékszerv nélkül nehéz teljes képet alkotni a világról, de a szemek csaknem 90%-át érzékelik. Általános információ amely kívülről jut be az agyba.

Használva vizuális funkció az ember képes átlátni a mellette zajló jelenségeket, elemezni tud különböző eseményeket, különbséget talál az egyik tárgy és a másik között, és észrevesz egy közelgő fenyegetést is.

A látószervek úgy vannak elrendezve, hogy nemcsak magukat a tárgyakat, hanem az élővilág színválasztékát is megkülönböztetik. élettelen természet. Ezért a speciális mikroszkopikus sejtek felelősek. botok és kúpok jelen van a szem retinájában. Ők azok, akik kezdeti link a láncban, amely a látott tárgyról információt továbbít az agy occipitális részére.

NÁL NÉL szerkezeti felépítés A retina kúpjai és rudai egy jól körülhatárolható területet rendelnek hozzá. Ezek a vizuális receptorok, behatolnak a kialakuló idegszövetbe retina, hozzájárulnak a kapott fényáram gyors impulzusok kombinációjává történő átalakításához.

A retinában kép képződik, amelyet a szaruhártya és a lencse szemterületének közvetlen részvételével terveztek. A következő szakaszban a kép feldolgozása megtörténik, majd az idegimpulzusok haladnak tovább vizuális útvonal információkat juttat el az agy jobb oldali részéhez. A szem összetett és teljesen kialakított eszköze lehetővé teszi bármilyen információ azonnali feldolgozását.

A fotoreceptorok legnagyobb része az úgynevezett makulában koncentrálódik. Ez a retina területe a központi zónában. A megfelelő szín miatt a makulát a szem sárga foltjának is nevezik.

A kúpok vizuális receptorok, amelyek reagálnak a fényhullámokra. Működésük közvetlenül kapcsolódik egy speciális pigmenthez - a jodospinhez. Ez a többkomponensű pigment klorolabból (a zöld-sárga spektrum érzékeléséért felelős) és eritrolabból (a vörös-sárga spektrumra érzékeny) áll. A mai napig ez két alaposan tanulmányozott pigment.

A tökéletes látású ember retinájában csaknem hétmillió kúp található. Mikroszkopikus méretűek, és geometriai paramétereiket tekintve rosszabbak, mint a pálcák. Egyetlen kúp hossza körülbelül ötven mikrométer, átmérője pedig körülbelül négy. Meg kell jegyezni, hogy a kúpok érzékenysége a fénysugarakra körülbelül százszor alacsonyabb, mint a rudak érzékenysége. Azonban nekik köszönhetően a szem minőségileg érzékeli a tárgyak éles mozgását.

A kúpok négy különálló zónát alkotnak. A külső régiót féllemezek képviselik. A derék összekötő részként működik. Belső terület egy sor mitokondriumot tartalmaz. Végül a negyedik zóna az idegi érintkezések területe.

1. A külső régiót teljes egészében a plazmamembránból kialakított félkorongok alkotják. Ezek mikroszkopikus méretű hártyás redők, amelyeket teljesen érzékeny pigmentek borítanak. Ezen képződmények rendszeres fagocitózisa, valamint állandó megújulása a receptortestben lehetővé teszi a kúp külső régiójának megújulását. Ezen a területen pigmenttermelés történik. Naponta akár száz féllemez is frissíthető plazmamembránok. Mert teljes felépülés a teljes félkorong-készlet körülbelül két hetet vesz igénybe.
2. A membránból kiálló összekötő rész hidat hoz létre a kúpok külső és belső része között. A kommunikáció egy csillópár és a sejtek belső tartalmának részvételével jön létre. A csillók és a citoplazma egyik területről a másikra mozoghatnak.
3. A belső régió az aktív anyagcsere zónája. Az ezt a zónát kitöltő mitokondriumok szállítják az energiaszubsztrátot a vizuális működéshez. Ez a rész tartalmazza a magot.
4. szinaptikus régió. Itt van a bipoláris sejtek energiakontaktusa.

A látásélesség monoszinaptikus bipoláris sejtek hatása alatt áll, amelyek összekötik a kúpokat és a ganglionsejteket.

A spektrális hullámokra való érzékenységtől függően háromféle kúp létezik:

• S-típusú. Mutasson érzékenységet a kék-lila fény rövid hullámhosszaira.
• M-típusú. Kúpok, amelyek megragadják a középhullám spektrumát. Ez egy sárga-zöld színséma.
• L típusú. Érzékeny a hosszú hullámhosszú vörös-sárga színekre.

A rudak alakja hasonló a hengerhez, átmérője egyenletes a teljes hosszon. Ezeknek a szemreceptoroknak a hossza majdnem harmincszor nagyobb, mint az átmérőjük, így a rudak alakja vizuálisan megnyúlik. A retina pálcái négy elemből állnak: membránkorongokból, csillókból, mitokondriumokból és idegszövetből.

A pálcák maximális fényérzékenységgel rendelkeznek, ami garantálja, hogy reagálnak a legkisebb fényvillanásra is. A rudak receptor apparátusa akkor is aktiválódik, ha egyetlen fotonnak vannak kitéve. A rudak ezen egyedülálló képessége segíti az embert a tájékozódásban alkonyatkor, és maximális tisztaságot biztosít a tárgyakról sötétben.

Sajnos összetételükben a pálcikák csak egy pigmentelemet tartalmaznak, a rodopszint. Vizuális lilának is nevezik. Az a tény, hogy csak egy pigment van, lehetetlenné teszi, hogy ezek a vizuális receptorok különbséget tegyenek az árnyalatok és a színek között. A rodopszin nem képes azonnal reagálni egy külső fényingerre, ahogy a kúppigmentek képesek.

Mivel egy összetett fehérjevegyület, amely vizuális pigmenteket tartalmaz, a rodopszin a kromoproteinek csoportjába tartozik. Nevét élénkvörös színének köszönheti. A retina rudak lilás árnyalatát számos kísérlet eredményeként fedezték fel laboratóriumi kutatás. A vizuális lila két összetevőből áll: egy sárga pigmentből és egy színtelen fehérjéből.

Fénysugarak hatására a rodopszin gyorsan bomlani kezd. Bomlási termékei befolyásolják a vizuális ingerlékenység kialakulását. Miután felépült, a rodopszin fenntartja a szürkületi látást. Tól től fényes világítás a fehérje lebomlik, és fényérzékenysége a látás kék tartományába tolódik el. Teljes felépülés botmókus egészséges ember körülbelül fél órát vehet igénybe. Ebben az időszakban az éjszakai látás eléri a maximális szintet, és az ember elkezdi nézni a tárgyak körvonalait.

A szem rudak és kúpok károsodásának tünetei

A vizuális receptorok károsodásával jellemezhető patológiákat a következő tünetek kísérik:

• A látásélesség elveszett.
• A szemek előtt hirtelen felvillanások és vakító fények jelennek meg.
• Csökkent a sötétben való látás képessége.
• Egy személy nem tud különbséget tenni a különböző színek között.
• Szűkíti a vizuális érzékelés terét. NÁL NÉL ritka esetek tubuláris látás alakul ki.

Betegségek, amelyek a rudak és kúpok fotoreceptor funkcióinak megsértésével járnak:

• Daltonizmus m. Örökletes veleszületett patológia a színek megkülönböztetésének képtelenségében fejeződik ki.
• Hemeralopia. A rudak patológiája a látásélesség csökkenését okozza sötétben.
• Retina leválás szemek.
• Macula degeneráció. A szem ereinek táplálkozásának megsértése a központi látás csökkenéséhez vezet.

A szem fényérzékeny része a retinán található fényérzékeny sejtek (fotoreceptorok) mozaikja. A szem retinája kétféle fényérzékeny receptort tartalmaz, amelyek a látótengelyhez képest körülbelül 170 ° -os oldattal rendelkező területet foglalnak el: 120 ... 130 millió rúd (hosszú és vékony éjjellátó receptorok), 6,5 ... 7,0 millió kúp (rövid és vastag nappali látó receptorok). Mielőtt elérné a retinát, a fénynek először át kell jutnia egy idegszövet rétegen és egy rétegen véredény. Egy ilyen elrendezés fényérzékeny elemek szempontból józan ész nem optimális. A televíziós kamerák minden tervezője gondoskodik arról, hogy a csatlakozó vezetékeket úgy szerelje fel, hogy ne zavarja a fotocellákra eső fényt. A retina más elven épül fel, és a retina megfordulásának okait nem teljesen értjük.

A rudak és a kúpok szorosan egymás mellett vannak, hosszúkás oldalakkal. Méreteik igen kicsik: a rudak hossza 0,06 mm, átmérője 0,002 mm, a kúpok hossza és átmérője 0,035, illetve 0,006 mm. A rudak és kúpok sűrűsége különböző területeken retina 20 000 és 200 000 között van 1 mm 2 -enként. Ebben az esetben a kúpok dominálnak a retina közepén, a rudak a periférián. A retina közepén található az úgynevezett sárga folt Ovális alakzat(hossz 2 mm, szélesség 0,8 mm) Ezen a helyen szinte csak kúpok vannak. A "sárga folt" a retina azon területe, amely a legtisztább éles látást biztosítja.

A rudak és a kúpok a bennük lévő fényérzékeny anyagokban különböznek egymástól. A pálcikák anyaga a rodopszin (vizuális lila). A rodopszin maximális fényelnyelése körülbelül 510 nm-es hullámhossznak felel meg (zöld fény), azaz a rudak maximális érzékenysége a sugárzásra λ = 510 nm . A kúpokban lévő fényérzékeny anyag (jodopszin) háromféle típusban található, amelyek mindegyike maximálisan felszívódik. különféle zónák spektrum.

A fény hatására a fényérzékeny anyagok molekulái pozitív és negatív töltésű részecskékre disszociálnak (lebomlanak). Amikor az ionok koncentrációja és ennek következtében összértékük elektromos töltés elér egy bizonyos értéket, az idegrost töltése hatására áramimpulzus keletkezik, amely az agyba kerül.

A rodopszin és a jodopszin fénybomlási reakciói reverzibilisek, azaz miután fény hatására ionokra bomlanak, és az ionok töltése áramimpulzust gerjeszt az idegben, ezek az anyagok visszaállnak eredeti fényükben. érzékeny forma. A gyógyuláshoz szükséges energiát olyan termékek biztosítják, amelyek apró erek kiterjedt hálózatán keresztül jutnak a szembe. Így a fényérzékeny anyagok megsemmisítésének és későbbi helyreállításának folyamatos ciklusa jön létre a szemben.

Ha a szemre ható fénymennyiség szintje az idő múlásával nem változik, akkor a bomlás állapotában lévő anyagok koncentrációja és az eredeti fényérzékeny forma között mobil egyensúly jön létre. Ennek a koncentrációnak az értéke egy adott vagy előző pillanatban a szembe ható fény mennyiségétől függ, pl. fényérzékenység a szeme megváltozik különböző szinteken aktív fény.

Köztudott, hogy ha erős fényből lépünk be egy nagyon gyengén megvilágított helyiségbe, először a szem nem különböztet meg semmit. Fokozatosan helyreáll a szem képessége a tárgyak megkülönböztetésére. Hosszú (kb. 1 óra) sötétben tartózkodás után a szem érzékenysége maximális lesz, mivel a fényérzékeny anyagok koncentrációja eléri a felső határt. Ha azonban hosszú sötétben tartózkodás után kimész a fényre, akkor az első pillanatban a szem vakságba kerül: a fényérzékeny anyagok helyreállítása elmarad a bomlásuk mögött. Fokozatosan a szem alkalmazkodik a megvilágítás szintjéhez, és elkezd normálisan dolgozni.

Emlékezzünk vissza, hogy a szemnek azt a tulajdonságát, hogy alkalmazkodjon a ható fény mennyiségének szintjéhez, amelyet fényérzékenységének változása fejez ki, ún. alkalmazkodás.

Botok - éjszakai látás. A rudak a legkisebb fénymennyiségre is reagálhatnak. Ők felelősek a látási képességünkért holdfény, a csillagos égbolt fénye, és még olyan esetekben is, amikor ezt a csillagos eget felhők takarják. ábrán. 2.2, a pontozott görbe a rudak érzékenységének a hullámhossztól való függését mutatja. A rudak csak akromatikus vagy színsemleges érzékelést biztosítanak fehér, szürke és fekete formájában. Ráadásul egyik pálcának sincs közvetlen kapcsolata az aggyal. Csoportokat alkotnak. Egy ilyen eszköz megmagyarázza a rúdlátás nagy érzékenységét, de megakadályozza, hogy segítségével megkülönböztethesse a legapróbb részleteket is. Ezek a tények megmagyarázzák az éjszakai látás általános színtelenségét és homályosságát, valamint a közmondás érvényességét: „Éjszaka minden macska

ry".

Rizs. 2.2. A rudak és kúpok relatív spektrális érzékenysége

Kúpok - nappali látás. A kúpok reakciója bonyolultabb, mint a rudaké. Ahelyett, hogy egyszerűen különbséget tennénk a világos és a sötét között, és számos különbözőt észlelnénk szürke virágok A kúpok felelősek a kromatikus színek érzékeléséért. Más szóval, a kúplátással különböző színeket láthatunk. A kúplátás érzékenységének hullámhosszonkénti spektrális eloszlását a 2. ábra mutatja. 2.2 folytonos vonallal. Ezt a görbét láthatósági görbének, valamint a szem spektrális érzékenységének görbéjének nevezik. A rúdlátás a kúplátáshoz képest sokkal érzékenyebb a sugárzásra a látható spektrum rövid hullámhosszú részén, és a spektrum hosszú hullámhosszú (piros) részének sugárzási érzékenysége megközelítőleg megegyezik a kúpok érzékenysége. . A kúpok azonban továbbra is reagálnak a beeső fény intenzitásának kismértékű növekedésére (amely a retinán képezi a képet), még akkor is, ha a fényáram sűrűsége egy ideig olyan nagy lesz, hogy a rudak már nem reagálnak rájuk - telítettek. . Vagyis ebben az esetben minden bot a maximumot adja lehetséges szám idegi jelek. Így nappali látásunkat szinte teljes egészében kúpok biztosítják. A fényérzékenységnek a hullámhossztengely mentén történő eltolódását a kúpos (nappali) látásról a rúd (vagy éjszakai) látásra Purkinje-effektusnak (helyesebben Purkinet) nevezik. Ez a "Purkinje-eltolódás", amelyet a cseh tudós, Purkinje után neveztek el, aki először 1823-ban fedezte fel, meghatározza azt a tényt, hogy a nappali fényben vörös tárgyat éjszakai vagy szürkületi megvilágításban feketének érzékeljük, míg egy tárgyat nappal. kéknek, éjszaka világosszürkének tűnik.

Kétféle fényérzékeny vevőkészülék (rudak és kúpok) embernél nagy előnyt jelent. Nem minden állat ilyen szerencsés. A csirkéknek például csak tobozuk van, ezért napnyugtakor kell lefeküdniük. A baglyoknak csak botjuk van; egész nap hunyorogniuk kell a szemükkel.

Rudak és kúpok - szürkületi látás. Mind a rudak, mind a kúpok részt vesznek a homályos látásban. A szürkület az a megvilágítási tartomány, amely az égboltból érkező sugárzás által keltett megvilágítástól, amikor a nap több mint néhány fokkal a horizont alá süllyed, a megvilágításig, amelyet az égbolt magasba emelkedése okoz. tiszta ég hold félfázisban. A szürkületi látás magában foglalja a gyengén megvilágított (például gyertyák) helyiségben való látást is. Mivel ilyen körülmények között a rúd- és kúplátás relatív hozzájárulása a teljes vizuális észleléshez folyamatosan változik, a színítélet rendkívül megbízhatatlan. Vannak azonban olyan termékek, amelyeket ilyen vegyes látásmóddal színbesorolással kell besorolni, mivel ezeket félhomályban való fogyasztásra szánjuk. Ilyen például a foszforeszkáló festék útjelző táblák sötét körülményekhez.

Agymunka

A receptorok információi a látóideg mentén jutnak el az agyba, amely körülbelül 800 000 szálat tartalmaz. Amellett, hogy a gerjesztésnek a retinából az agyközpontokba történő közvetlen átvitele történik, komplex visszacsatolás is működik például a szemgolyó mozgásának szabályozására.

Valahol a retinában az információ összetett feldolgozása zajlik - az áramsűrűség logaritmusa és a logaritmus átalakítása az impulzusok frekvenciájává. Továbbá a fényerőre vonatkozó, az impulzusfrekvencia által kódolt információ a látóideg roston keresztül az agyba kerül. Azonban nem csak áram halad át az idegen, hanem nehéz folyamat gerjesztés, elektromos és kémiai jelenségek valamilyen kombinációja. nem úgy mint elektromos áram hangsúlyozta az a tény, hogy a jel terjedési sebessége az ideg mentén nagyon alacsony. 20-70 m/s tartományba esik.

A háromféle kúpból származó információ impulzusokká alakul, és a retinában kódolódik, mielőtt az agyba kerül. Ezt a kódolt információt fényerő-jelként küldi el mindhárom típusú kúp, valamint különbségi jelként minden két színhez (2.3. ábra). Ide kapcsolódik a második fényerősség-csatorna is, amely valószínűleg független rúdrendszerből származik.

Az első különbség színjel az rövidzárlati jel. Vörös és zöld kúpok alkotják. A második jel az jel J-S, amelyet hasonló módon szereznek be, kivéve, hogy az információkat arról sárga a bemeneti jelek összeadásával kapjuk meg

készpénz a K+Z kúpokból.

2.3. ábra. Vizuális rendszermodell

Az agyat nem egyszer egy óriási központhoz hasonlították, amely nagy mennyiségű információt gyűjt össze és dolgoz fel. Hihetetlenül próbálom kitalálni ennek a több millió vegyületét összetett készülék bent voltak nagymértékben sikeres. Tudjuk például, hogy az egyik szem látóidege a másik szem látóidegéhez kapcsolódik (kereszt látóidegek) szóval idegrostok jobb fele az egyik retina a másik retina jobb feléből a rostok mellé mennek, és a középagyban a közvetítőállomáson (a geniculátum testén) áthaladva az agy occipitalis lebenyében majdnem ugyanott kötnek ki. a hátsó része. Ebben a lebenyben a retina gerjesztései vetülnek, és ezek egy része a szem középpontjának megfelelő ( sárga folt), ban ben nagymértékben nőtt a retina más részeinek gerjesztéseihez képest. A közvetítőállomás oldalsó csatlakozásokra is képes, és önmagában is nyakszirti rész sok kapcsolata van az agy összes többi részével.