Sunt localizate celulele sensibile la lumină ale tijelor și conurilor. Tije și conuri ale retinei: structură

Principalele elemente fotosensibile (receptorii) sunt două tipuri de celule: una sub formă de tulpină - bastoane 110-123 milioane. (înălțime 30 µm, grosime 2 µm), altele mai scurte și mai groase - conuri 6-7 milioane. (înălțime 10 µm, grosime 6-7 µm). Sunt distribuite neuniform în retină. Fovea centrală a retinei (fovea centralis) conține doar conuri (până la 140 mii pe 1 mm). Spre periferia retinei, numărul lor scade, iar numărul de bastonașe crește.

Fiecare fotoreceptor - tijă sau con - constă dintr-un segment exterior sensibil la lumină care conține un pigment vizual și un segment interior care conține nucleul și mitocondriile care asigură procesele energetice în celula fotoreceptorului.

Segmentul exterior este o zonă fotosensibilă în care energia luminoasă este convertită într-un potențial receptor.Studiile microscopice electronice au arătat că segmentul exterior este umplut cu discuri membranare formate de membrana plasmatică. În bețe, fiecare segment exterior conține 600-1000 de discuri, care sunt saci de membrană turtiți stivuiți ca o coloană de monede. Există mai puține discuri membranare în conuri. Acest lucru explică parțial Mai mult sensibilitate crescută se lipeste de lumina(bagheta poate excita totul un cuantum de lumină, A Este nevoie de peste 100 de fotoni pentru a activa un con.

Fiecare disc este o membrană dublă formată dintr-un strat dublu molecule de fosfolipide între care se află molecule proteice. Retina, care face parte din pigmentul vizual rodopsina, este asociată cu moleculele proteice.

Segmentele exterioare și interioare ale celulei fotoreceptoare sunt separate de membrane prin care trece fasciculul de la 16-18 fibrile subtiri. Segmentul interior trece într-un proces, cu ajutorul căruia celula fotoreceptoare transmite excitația prin sinapsă către celula nervoasă bipolară în contact cu aceasta.

Segmentele exterioare ale receptorilor se confruntă cu epiteliul pigmentar, astfel încât lumina trece mai întâi prin 2 straturi celule nervoaseși segmentele interne ale receptorilor, iar apoi ajunge la stratul de pigment.

conuri funcționează în condiții de lumină ridicată oferă viziune de zi și culoare, și bastoane- sunt responsabili pentru viziune crepusculară.

Vizibil pentru noi spectrul radiațiilor electromagnetice este cuprins între unde scurte (lungimea de undăde la 400 nm) radiații, pe care le numim radiații violete și cu undă lungă (lungime de undăpână la 700 nm ) numit roșu. Bastoanele contin un pigment special rodopsina, (constă din vitamina A aldehidă sau retiniană și proteine) sau violet vizual, maximul spectrului, a cărui absorbție este în regiunea de 500 de nanometri. Se resintetizează în întuneric și se estompează în lumină. Cu o lipsă de vitamina A, vederea crepusculară este perturbată - „orbire nocturnă”.

În segmentele exterioare ale celor trei tipuri de conuri ( sensibil la albastru, verde și roșu) conține trei tipuri de pigmenți vizuali, ale căror spectre de absorbție maximă sunt în albastru (420 nm), verde (531 nm)și roșu (558 nm) părți ale spectrului. pigment roșu de con a fost numit - "iodopsină". Structura iodopsinei este apropiată de cea a rodopsinei.

Luați în considerare succesiunea modificărilor:

Fiziologia moleculară a fotorecepției: înregistrările intracelulare de la conuri și tije de animale au arătat că în întuneric, un curent întunecat curge de-a lungul fotoreceptorului, părăsind segmentul interior și intrând în segmentul exterior. Iluminarea duce la blocarea acestui curent. Potențialul receptorului modulează eliberarea transmițătorului ( glutamat) la sinapsa fotoreceptorilor. S-a demonstrat că în întuneric fotoreceptorul eliberează continuu un neurotransmițător care acționează depolarizante cale pe membranele proceselor postsinaptice ale celulelor orizontale și bipolare.

Tijele și conurile au o activitate electrică unică printre toți receptorii, potențialele lor de receptor sub acțiunea luminii - hiperpolarizante, potenţialele de acţiune sub influenţa lor nu apar.

(Când lumina este absorbită de o moleculă de pigment vizual - rodopsina, un efect instantaneu izomerizarea grupul său cromofor: 11-cis-retinal este convertit în trans-retinian. În urma fotoizomerizării retinei, apar modificări spațiale în partea proteică a moleculei: aceasta devine incoloră și trece în stare metodopsină II Ca urmare, molecula de pigment vizual dobândește capacitatea de a interacționa cu alta proteina membranaraG uanozin trifosfat (GTP) -proteina de legare - transducina (T) .

În complex cu metarhodopsin, transducina intră în stare activă și schimbă ganozit difosfat (GDP) asociat cu acesta în întuneric cu (GTP). Transducin+ GTP activează o altă moleculă proteică legată de membrană, enzima fosfodiesteraza (PDE). PDE activat distruge câteva mii de molecule cGMP .

Ca rezultat, concentrația de cGMP în citoplasma segmentului exterior al receptorului scade. Acest lucru duce la închiderea canalelor ionice din membrana plasmatică a segmentului exterior, care au fost deschise In intuneric si prin care în interiorul celulei a inclus Na+ și Ca. Canalele ionice se închid din cauza concentrația de cGMP, care a menținut canalele deschise, scade. S-a descoperit acum că porii din receptor se deschid datorită cGMP la guanozin monofosfat ciclic .

Mecanismul de restabilire a stării întunecate inițiale a fotoreceptorului asociat cu o creștere a concentrației de cGMP. (în faza întunecată cu participarea alcool dehidrogenazei + NADP)

Astfel, absorbția luminii de către moleculele de fotopigment duce la o scădere a permeabilității pentru Na, care este însoțită de hiperpolarizare, adică. apariţia potenţialului receptor. Potențialul receptorului de hiperpolarizare care a apărut pe membrana segmentului exterior se răspândește apoi de-a lungul celulei până la terminația sa presinaptică și duce la o scădere a ratei de eliberare a mediatorului - glutamat . Pe lângă glutamat, neuronii retinieni pot sintetiza alți neurotransmițători, cum ar fi acetilcolină, dopamină, glicină GABA.

Fotoreceptorii sunt interconectați prin contacte electrice (gap). Această conexiune este selectivă: bastoanele sunt conectate cu bastoane și așa mai departe.

Aceste răspunsuri de la fotoreceptori converg către celulele orizontale, ceea ce duce la depolarizare în conurile învecinate, un rezultat negativ. Părere care sporește contrastul luminii.

La nivelul receptorilor, are loc inhibarea și semnalul conului încetează să reflecte numărul de fotoni absorbiți, dar poartă informații despre culoarea, distribuția și intensitatea luminii incidente pe retină în vecinătatea receptorului.

Există 3 tipuri de neuroni retinieni - celule bipolare, orizontale și amacrine. Celulele bipolare leagă direct fotoreceptorii de celulele ganglionare, adică. efectuează transmiterea informaţiei prin retină în direcţia verticală. Celulele orizontale și amacrine transmit informații pe orizontală.

Bipolar celulele ocupă în retină poziție strategică,întrucât toate semnalele care apar în receptorii care vin la celulele ganglionare trebuie să treacă prin ele.

S-a dovedit experimental că celulele bipolare au câmpuri receptive în care alocă centru si periferie (John Dowling- şi colab. Harvard Medical School).

Câmp receptiv - un set de receptori care trimit semnale către un anumit neuron prin una sau mai multe sinapse.

Dimensiunea câmpurilor receptive: d=10 um sau 0,01 mm - în afara fosei centrale.

chiar în gaurăd=2,5 um (Datorită acestui fapt, putem distinge între 2 puncte la distanta vizibilaîntre ele este doar 0,5 minute arc-2,5 microni - dacă comparați, aceasta este o monedă de 5 copeici la o distanță de aproximativ 150 de metri)

Pornind de la nivelul celulelor bipolare, neuronii sistemului vizual se diferențiază în două grupe care reacționează în moduri opuse la iluminare și întunecare:

1 - celule, excitat de iluminare și inhibat de întuneric „pe” - neuroniși

Celulele Emoționat de întuneric și inhibat de iluminare - " off"- neuroni. O celulă centrată se descarcă la o frecvență semnificativ crescută.

Dacă ascultați descărcările unei astfel de celule printr-un difuzor, atunci la început veți auzi impulsuri spontane, clicuri aleatorii separate, iar apoi, după aprinderea luminii, are loc o salvă de impulsuri, care amintește de o explozie de mitralieră. Dimpotrivă, în celulele cu o reacție de oprire (când lumina este stinsă - o salvă de impulsuri) Această diviziune este păstrată la toate nivelurile sistemului vizual, până la și inclusiv cortexul.

În interiorul retinei însăși, informațiile sunt transmise mod fără impuls (distribuția și transmiterea transsinaptică a potențialelor graduale).

În celulele orizontale, bipolare și amocrine, procesarea semnalului are loc prin modificări lente ale potențialelor membranare (răspuns tonic). PD nu este generat.

Răspunsurile celulelor cu tije, conuri și orizontale sunt hiperpolarizante, în timp ce răspunsurile celulelor bipolare pot fi fie hiperpolarizante, fie depolarizante. Celulele amacrine creează potențiale depolarizante.

Pentru a înțelege de ce este așa, trebuie să vă imaginați influența unui mic punct luminos. Receptorii sunt activi pe întuneric, iar lumina, provocând hiperpolarizare, le reduce activitatea. În cazul în care un sinapsa excitatoare, bipolarul se va activa pe întuneric, A devin inactivate în lumină; dacă sinapsa este inhibitoare, bipolarul este inhibat în întuneric, iar la lumină, oprirea receptorului, înlătură această inhibiție, adică celula bipolară este activată. Acea. dacă sinapsa receptor-bipolară este excitatoare sau inhibitorie depinde de mediatorul secretat de receptor.

Celulele orizontale sunt implicate în transmiterea semnalelor de la celulele bipolare la celulele ganglionare, care transmit informații de la fotoreceptori la celulele bipolare și apoi la celulele ganglionare.

Celulele orizontale răspund la lumină prin hiperpolarizare cu o însumare spațială pronunțată.

Celulele orizontale nu generează impulsuri nervoase, dar membrana are proprietăți neliniare care asigură transmiterea semnalului fără impulsuri și fără atenuare.

Celulele sunt împărțite în două tipuri: B și C. Celulele de tip B, sau luminozitatea, răspund întotdeauna cu hiperpolarizare, indiferent de lungimea de undă a luminii. Celulele de tip C sau celulele cromatice sunt împărțite în două și trei faze. Celulele cromatice răspund fie prin hiper sau depolarizare, în funcție de lungimea luminii stimulatoare.

Celulele bifazice sunt fie roșu-verde (depolarizate cu lumină roșie, hiperpolarizate cu verde) fie verde-albastre (depolarizate cu lumină verde, hiperpolarizate cu albastru). Celulele trifazice sunt depolarizate de lumina verde, iar lumina albastră și roșie provoacă hiperpolarizarea membranei. Celulele amacrine reglează transmiterea sinaptică în următorul pas de la celulele bipolare la cele ganglionare.

Dendritele celulelor amacrine se ramifică în stratul interior, unde sunt în contact cu procesele bipolare și dendritele celulelor ganglionare. Fibrele centrifuge care provin din creier se termină pe celulele amacrine.

Celulele amacrine generează potențiale graduale și de puls (natura fazică a răspunsului). Aceste celule răspund cu o depolarizare rapidă la aprinderea și stingerea luminii și arată o slăbiciune

antagonismul spațial dintre centru și periferie.

Retina este partea principală a ochiului analizator vizual. Aici este percepția undelor luminoase electromagnetice, transformarea lor în impulsuri nervoaseși transmiterea la nervul optic. Vederea de zi (culoare) și cea de noapte sunt asigurate de receptori speciali retinieni. Împreună formează așa-numitul strat fotosenzorial. Pe baza formei lor, acești receptori se numesc conuri și tije.

Arata tot

Concepte generale

Structura microscopică a ochiului

Histologic, pe retină sunt izolate 10 straturi celulare. Stratul fotosensibil exterior este format din fotoreceptori (tije și conuri), care sunt formațiuni speciale de celule neuroepiteliale. Conțin pigmenți vizuali capabili să absoarbă unde luminoase de o anumită lungime de undă. Tijele și conurile sunt distribuite neuniform pe retină. Majoritatea conurilor sunt situate în centru, în timp ce tijele sunt la periferie. Dar aceasta nu este singura lor diferență:

1. 1. Bastoanele ofera vedere pe timp de noapte. Aceasta înseamnă că sunt responsabili de percepția luminii în condiții de lumină slabă. În consecință, cu ajutorul bețelor, o persoană poate vedea obiectele numai în alb și negru.
2. 2. Conurile asigură acuitatea vizuală pe tot parcursul zilei. Cu ajutorul lor, o persoană vede lumea într-o imagine color.

Tijele sunt sensibile doar la undele scurte, a căror lungime nu depășește 500 nm (partea albastră a spectrului). Dar sunt activi chiar și atunci când lumină împrăștiată când densitatea fluxului fotonic este redusă. Conurile sunt mai sensibile și pot percepe toate semnalele de culoare. Dar pentru excitarea lor este nevoie de lumină de o intensitate mult mai mare. În întuneric, munca vizuală este efectuată cu bețe. Drept urmare, la amurg și noaptea, o persoană poate vedea siluetele obiectelor, dar nu le simte culorile.

Disfuncția fotoreceptorilor retinieni poate duce la diverse patologii viziune:

• încălcarea percepției culorilor (daltonism);
• boli inflamatorii ale retinei;
• stratificarea membranei retiniene;
• tulburări de vedere crepusculară (orbire nocturnă);
• fotofobie.



conuri

Oameni cu vedere buna au aproximativ șapte milioane de conuri în fiecare ochi. Lungimea lor este de 0,05 mm, lățimea - 0,004 mm. Sensibilitatea lor la fluxul de raze este scăzută. Dar ei percep calitativ întreaga gamă de culori, inclusiv nuanțe.

De asemenea, sunt responsabili pentru capacitatea de a recunoaște obiectele în mișcare, deoarece răspund mai bine la dinamica luminii.



Structura conurilor



Structura schematică a conurilor și tijelor

Conul are trei segmente principale și o constricție:

1. 1. Segment exterior. El este cel care conține pigmentul sensibil la lumină iodopsină, care se află în așa-numitele semi-discuri - pliuri ale membranei plasmatice. Această zonă a celulei fotoreceptoare este actualizată în mod constant.
2. 2. Constricția formată de membrana plasmatică servește la transferul de energie din segment intern in afara. Sunt așa-numiții cili care realizează această legătură.
3. 3. Segmentul interior este zona metabolismului activ. Aici sunt mitocondriile - baza energetică a celulelor. În acest segment, există o eliberare intensivă de energie necesară implementării procesului vizual.
4. 4. Terminația sinaptică este o zonă de sinapse - contacte între celule care transmit impulsuri nervoase către nervul optic.



Ipoteza tricomponentă a percepției culorilor

Se știe că conurile conțin un pigment special - iodopsină, care le permite să perceapă întregul spectrul de culori. Conform ipotezei cu trei componente a vederii culorilor, există trei tipuri de conuri. Fiecare dintre ele conține propriul său tip de iodopsină și este capabil să perceapă doar partea sa din spectru.

1. 1. Tipul L conține pigment erythrolab și captează unde lungi, și anume partea roșie-galbenă a spectrului.
2. 2. Tipul M conține pigment chlorolab și este capabil să perceapă undele medii emise de regiunea verde-galben a spectrului.
3. 3. Tipul S conține pigmentul cianolab și reacționează la unde scurte, percepând partea albastră a spectrului.

Mulți oameni de știință care se ocupă de problemele histologiei moderne notează inferioritatea ipotezei cu trei componente a percepției culorilor, deoarece nu s-a găsit încă o confirmare a existenței a trei tipuri de conuri. În plus, încă nu a fost descoperit niciun pigment, căruia i s-a dat anterior numele de cyanolab.

Ipoteza bicomponentă a percepției culorilor

Conform acestei ipoteze, toate conurile retiniene conțin atât erytolab, cât și clorolab. Prin urmare, ei pot percepe atât lung cât și partea de mijloc spectru. Și partea sa scurtă, în acest caz, percepe pigmentul rodopsina conținut în bastoane.

În favoarea acestei teorii este faptul că persoanele care nu sunt capabile să perceapă undele scurte ale spectrului (adică partea sa albastră) suferă simultan de deficiențe vizuale în condiții de lumină scăzută. În caz contrar, această patologie se numește " orbirea nocturnăși este cauzată de disfuncția tijelor retiniene.

bastoane



Raportul dintre numărul de bastonașe (gri) și conuri (verzi) de pe retină

Bastoanele arată ca niște mici cilindri alungiți, de aproximativ 0,06 mm lungime. O persoană adultă sănătoasă are aproximativ 120 de milioane din acești receptori pe retină în fiecare ochi. Ele umplu întreaga retină, concentrându-se în principal pe periferie. Macula lutea (zona a retinei unde vederea este cea mai acută) nu conține practic bastonașe.

Pigmentul care face ca tijele să fie foarte sensibile la lumină se numește rodopsina sau violet vizual. . În lumină puternică, pigmentul se estompează și își pierde această capacitate. În acest moment, este susceptibil doar la undele scurte de lumină, care alcătuiesc regiunea albastră a spectrului. În întuneric, culoarea și calitățile sale sunt restabilite treptat.

Structura bețelor

Tijele au o structură asemănătoare cu cea a conurilor. Ele constau din patru părți principale:

1. 1. Segmentul exterior cu discuri membranare contine pigmentul rodopsina.
2. 2. Segmentul de legătură sau ciliul face contact între secțiunile exterioare și interioare.
3. 3. Segmentul interior conține mitocondrii. Aici este procesul de generare a energiei.
4. 4. Segmentul bazal contine terminații nervoaseși realizează transmiterea impulsurilor.

Sensibilitatea excepțională a acestor receptori la efectele fotonilor le permite să transforme stimularea luminoasă în excitare nervoasăși trimite-l la creier. Așa se realizează procesul de percepție a undelor luminoase. ochiul uman- fotorecepție.

Omul este singura ființă vie capabilă să perceapă lumea în toată bogăția ei de culori și nuanțe. Protecția ochilor împotriva efecte nociveși prevenirea deficienței de vedere va ajuta la păstrarea acestei abilități unice pentru mulți ani.

Bună ziua, dragi cititori! Cu toții am auzit că sănătatea ochilor trebuie protejată de la o vârstă fragedă, deoarece vederea pierdută nu poate fi întotdeauna redată. Te-ai gândit vreodată cum funcționează ochiul? Dacă știm acest lucru, atunci ne va fi mai ușor să înțelegem ce procese oferă percepția vizuală a lumii din jurul nostru.

Ochiul uman are o structură complexă. Poate cel mai misterios și complex element este retina. Acesta este un strat subțire de tesut nervos si vase. Dar este asupra lui functie esentiala procesarea informațiilor primite de ochi în impulsuri nervoase, permițând creierului să creeze o imagine tridimensională color.

Astăzi vom vorbi despre receptorii țesutului nervos al retinei - și anume, tijele. Care este sensibilitatea la lumină a receptorilor tijelor retiniene și ce ne permite să vedem în întuneric?

Tije și conuri

Ambele elemente sunt nume amuzante- fotoreceptori care dau o imagine fixată de cristalin și părți ale corneei.

Există o mulțime de acestea și altele în ochiul uman. Conuri (seamănă cu ulcioare minuscule) - aproximativ 7 milioane, iar tije ("cilindri") chiar mai mult - până la 120 de milioane! Desigur, dimensiunile lor sunt neglijabile și se ridică la fracțiuni de milimetri (μm). Lungimea unui baston este de 60 de microni. Conurile sunt și mai mici - 50 de microni.

Bețișoarele și-au primit numele datorită formei lor: seamănă cu cilindri microscopici.

Acestea constau din:

• discuri cu membrană;
• tesut nervos;
• mitocondriile.

Și sunt prevăzute cu cili. Un pigment special – proteina rodopsina – permite celulelor să „simtă” lumina.

Rodopsina (aceasta este o proteină plus un pigment galben) reacționează la un fascicul de lumină în felul următor: sub acțiunea impulsurilor luminoase, se descompune, provocând astfel iritarea nervului optic. Trebuie să spun, susceptibilitatea „cilindrilor” este uimitoare: captează informații chiar și de la 2 fotoni!

Diferențele dintre fotoreceptorii din ochi

Diferențele încep cu locația. „Urcioarele” „se înghesuie” mai aproape de centru. Ei sunt „responsabili” pentru viziune centrală. În centrul retinei, în așa-numita „pată galbenă”, sunt mai ales multe dintre ele.

Densitatea acumulării de „cilindri”, dimpotrivă, este mai mare spre periferia ochiului.

În plus, pot fi remarcate următoarele caracteristici:

• conurile conțin mai puțin fotopigment decât tijele;
• numărul total de „cilindri” este de 2 duzini de ori mai mare;
• bastoanele sunt capabile să perceapă orice lumină - difuză și directă; iar conurile sunt excepțional de drepte;
• cu ajutorul celulelor situate la periferie, percepem negrul si culorile albe(sunt acromatici);
• cu ajutorul celor adunati in centru - toate culorile si nuantele (sunt cromatice).

Fiecare dintre noi este capabil, datorită „ulcioarelor” să vadă până la o mie de nuanțe. Iar ochiul artistului este și mai sensibil: vede chiar și până la un milion de nuanțe de culori!

Un fapt interesant: pentru a realiza transmiterea impulsurilor, mai multe tije necesită un singur neuron. Conurile sunt „mai solicitante”: fiecare are nevoie de propriul neuron.

„Cilindrii” sunt foarte sensibili, „ulcioarele” au nevoie de impulsuri de lumină mai puternice pentru a le putea percepe și transmite.

De fapt, datorită lor putem vedea în întuneric. În condiții de iluminare redusă (seara târziu, noaptea), conurile nu pot „funcționa”. Dar bastoanele încep să acționeze cu forță maximă. Și întrucât sunt situate la periferie, în întuneric mai bine prindem mișcările nu direct în fața noastră, ci în lateral.

Ah, și încă ceva: bastoanele reacționează mai repede.

Rețineți: când mergeți undeva în întuneric, nu încercați să vă uitați la zona din fața ochilor. Oricum nu vei vedea nimic, pentru că „ulcioarele” situate în centrul retinei sunt acum neputincioase. Dar dacă „activați” vederea periferică, veți putea naviga mult mai bine. „Cillindrii” sunt cei care „funcționează”.

În ciuda diferenței semnificative în îndeplinirea sarcinilor stabilite de natură, fotoreceptorii nu pot fi considerați separat unul de celălalt. Numai împreună oferă o singură imagine holistică.

Prin absorbția cuantelor de lumină, celulele transformă energia într-un impuls nervos. Merge la creier. Rezultatul - vedem lumea!

De ce pisicile ne văd mai bine în întuneric?

Acum, după ce am studiat in termeni generali structura și funcțiile fotoreceptorilor, putem răspunde la întrebarea de ce animalele noastre cu mustață sunt mult mai bune la navigarea în întuneric decât noi.

Sicriul se deschide simplu: structura ochiului acestui mamifer este similară cu cea umană. Dar dacă o persoană are aproximativ 4 tije pe 1 con, atunci o pisică are 25! Nu este surprinzător că un prădător domestic distinge perfect contururile obiectelor în întuneric aproape complet.

Tijele și conurile sunt ajutoarele noastre

„Cilindrii” și „ulcioarele” sunt o invenție uimitoare a naturii. Dacă funcționează corect, o persoană vede bine în lumină și poate naviga în întuneric.

Dacă încetează să-și îndeplinească funcțiile în totalitate, există:

• strălucire ușoară în fața ochilor;
• deteriorarea vizibilității în întuneric;
• sunt deja în câmpul vizual.

În timp, acuitatea vizuală se schimbă în rău. Daltonismul, hemeralopia (scăderea vederii nocturne), dezlipirea retinei - acestea sunt consecințele unei încălcări a fotoreceptorilor.

Dar să nu încheiem conversația noastră cu acea notă tristă. Medicină modernă a învățat să facă față majorității bolilor care anterior provocau orbirea. Pacientului i se cere doar un examen preventiv anual.

Ați găsit vreun beneficiu în articolul nostru? Dacă aveți ceva mai puține întrebări legate de structura și funcționarea organelor de vedere, putem considera sarcina noastră finalizată. Și încă ceva: vă rugăm să împărtășiți informațiile primite cu prietenii dvs. și ne puteți trimite comentariile și observațiile dvs. Asteptam raspunsuri. Feedback-ul dumneavoastră este întotdeauna binevenit!

Datorită viziunii, o persoană cunoaște realitatea înconjurătoare și se orientează în spațiu. Desigur, fără restul simțurilor este dificil să alcătuiești o imagine completă a lumii, dar ochii percep aproape 90% din informatii generale care intră în creier din exterior.

Prin utilizarea funcția vizuală o persoană este capabilă să vadă fenomenele care se întâmplă lângă el, poate analiza diferite evenimente, poate găsi diferențe între un obiect și altul și, de asemenea, poate observa o amenințare iminentă.

Organele vederii sunt aranjate în așa fel încât să distingă nu numai obiectele în sine, ci și varietatea de culori a vieții și natura neînsuflețită. Responsabilitatea pentru aceasta revine celulelor microscopice speciale - bastoane și conuri prezente în retina ochiului. Ei sunt cei care sunt link inițialîn lanțul de transmitere a informațiilor despre obiectul văzut către partea occipitală a creierului.

LA structura structurala conurilor și tijelor retinei li se atribuie o zonă bine delimitată. Acești receptori vizuali, pătrund în țesutul nervos care se formează retină, contribuie la conversia rapidă a fluxului luminos rezultat într-o combinație de impulsuri.

În retină se formează o imagine, proiectată cu participarea directă a zonei ochilor a corneei și a cristalinului. În etapa următoare, imaginea este procesată, după care impulsurile nervoase se deplasează calea vizuală furnizează informații în partea dreaptă a creierului. Dispozitivul complex și complet format al ochilor face posibilă procesarea instantanee a oricărei informații.

Ponderea principală a receptorilor fotografici este concentrată în așa-numita macula. Aceasta este zona retinei situată în zona sa centrală. Datorită culorii corespunzătoare, macula este numită și pata galbenă a ochiului.

Conurile sunt receptori vizuali care răspund la undele luminoase. Funcționarea lor este direct legată de un pigment special - iodospin. Acest pigment multicomponent este format din chlorolab (responsabil de percepția spectrului verde-galben) și erythrolab (sensibil la spectrul roșu-galben). Până în prezent, aceștia sunt doi pigmenți studiați temeinic.

O persoană cu vedere perfectă are aproape șapte milioane de conuri în retină. Au dimensiuni microscopice și sunt inferioare bețișoarelor în parametri geometrici. Lungimea unui singur con este de aproximativ cincizeci de micrometri, iar diametrul este de aproximativ patru. Trebuie remarcat faptul că sensibilitatea conurilor la razele de lumină este de aproximativ o sută de ori mai mică decât cea a tijelor. Cu toate acestea, datorită lor, ochiul poate percepe calitativ mișcările ascuțite ale obiectelor.

Conurile formează patru zone separate. Regiunea exterioară este reprezentată de semi-discuri. Talia acționează ca un departament de legătură. Zona interioara conţine un set de mitocondrii. În cele din urmă, a patra zonă este zona contactelor neuronale.

1. Regiunea exterioară este complet formată din semi-discuri formate din membrana plasmatică. Acestea sunt pliuri membranoase de dimensiuni microscopice, acoperite complet cu pigmenți sensibili. Fagocitoza regulată a acestor formațiuni, precum și reînnoirea lor constantă în corpul receptor, permit reînnoirea regiunii exterioare a conului. Producția de pigment are loc în această zonă. Până la o sută de jumătate de disc pot fi actualizate pe zi membranelor plasmatice. Pentru recuperare totalăîntregul set de semi-discuri va dura aproximativ două săptămâni.
2. Regiunea de legătură, care iese în afară membrana, creează o punte între porțiunile exterioare și interioare ale conurilor. Comunicarea se stabilește cu participarea unei perechi de cili și a conținutului intern al celulelor. Cilii și citoplasma se pot muta dintr-o zonă în alta.
3. Regiunea interioară este zona metabolismului activ. Mitocondriile care umplu această zonă transportă substratul energetic pentru funcția vizuală. Această parte conține nucleul.
4. regiunea sinaptică. Aici există un contact energetic al celulelor bipolare.

Acuitatea vizuală se află sub influența celulelor bipolare monosinaptice care leagă conurile și celulele ganglionare.

Există trei tipuri de conuri, în funcție de susceptibilitatea la undele spectrale:

• tip S. Demonstrați sensibilitate la lungimi de undă scurte ale luminii albastre-violete.
• de tip M. Conuri care captează din spectrul undelor medii. Aceasta este o schemă de culori galben-verde.
• tip L. Sensibilă la culorile roșu-galben cu lungime de undă lungă.

Forma bețelor este asemănătoare unui cilindru, având un diametru uniform pe toată lungimea. Lungimea acestor receptori oculari este de aproape treizeci de ori mai mare decât diametrul lor, astfel încât forma tijelor este alungită vizual. Tijele retinei sunt compuse din patru elemente: discuri membranare, cili, mitocondrii si tesut nervos.

Bastoanele au o sensibilitate maximă la lumină, ceea ce le garantează răspunsul la cel mai mic bliț de lumină. Aparatul receptor al tijelor va fi activat chiar și atunci când este expus la un singur foton de energie. Această abilitate unică a tijelor ajută o persoană să navigheze în amurg și oferă o claritate maximă a obiectelor în întuneric.

Din pacate, in compozitia lor batoanele au un singur element pigment, numit rodopsina. Este denumit și violet vizual. Faptul că există un singur pigment face imposibil ca acești receptori vizuali să facă distincția între nuanțe și culori. Rodopsina nu are capacitatea de a răspunde instantaneu la un stimul extern de lumină, așa cum o pot face pigmenții conici.

Fiind un compus proteic complex care conține un set de pigmenți vizuali, rodopsina aparține grupului de cromoproteine. Își datorează numele culorii roșu strălucitor. Nuanța purpurie a tijelor retiniene a fost descoperită ca urmare a numeroaselor cercetare de laborator. Vizual violet are două componente - un pigment galben și o proteină incoloră.

Sub acțiunea razelor de lumină, rodopsina începe să se descompună rapid. Produsele degradării sale afectează formarea excitabilității vizuale. După ce și-a revenit, rodopsina menține vederea crepusculară. Din iluminare puternică proteina se descompune, iar fotosensibilitatea sa se schimbă în regiunea albastră a vederii. Recuperare totală stick veveriță persoana sanatoasa poate dura aproximativ o jumătate de oră. În această perioadă de timp, vederea nocturnă atinge nivelul maxim, iar o persoană începe să privească conturul obiectelor.

Simptome de deteriorare a tijelor și conurilor oculare

Patologiile marcate de deteriorarea acestor receptori vizuali sunt însoțite de următoarele simptome:

• Se pierde acuitatea vizuală.
• În fața ochilor apar fulgerări bruște și strălucire.
• Scăderea capacității de a vedea în întuneric.
• O persoană nu poate face distincția între diferitele culori.
• Îngustează câmpul percepției vizuale. LA cazuri rare se formează vederea tubulară.

Boli care sunt asociate cu o încălcare a funcțiilor fotoreceptoare ale tijelor și conurilor:

• Daltonism m. ereditar patologie congenitală exprimată în incapacitatea de a distinge culorile.
• Hemeralopia. Patologia tijelor determină o scădere a acuității vizuale în întuneric.
• Dezlipire de retina ochi.
• Degenerescenta maculara. Încălcarea nutriției vaselor oculare duce la scăderea vederii centrale.

Partea sensibilă la lumină a ochiului este un mozaic de celule sensibile la lumină (fotoreceptori) situate pe retină. Retina ochiului conține două tipuri de receptori sensibili la lumină, ocupând o zonă cu o soluție de aproximativ 170 ° față de axa vizuală: 120 ... 130 milioane de tije (receptori de vedere pe timp de noapte lungi și subțiri), 6,5 ... 7,0 milioane de conuri (receptori de vedere de zi scurtă și groasă). Înainte de a ajunge la retină, lumina trebuie să treacă mai întâi printr-un strat de țesut nervos și un strat vase de sânge. Un astfel de aranjament elemente fotosensibile din punct de vedere bun simț nu este optim. Orice proiectant al unei camere de televiziune ar avea grijă să monteze firele de legătură pentru a nu interfera cu lumina care cade pe fotocelule. Retina este construită pe un principiu diferit și motivele acestei inversări a retinei nu sunt pe deplin înțelese.

Tijele și conurile sunt strâns adiacente unele cu altele, cu laturile alungite. Dimensiunile lor sunt foarte mici: lungimea tijelor este de 0,06 mm, diametrul este de 0,002 mm, lungimea și diametrul conurilor sunt de 0,035 și respectiv 0,006 mm. Densitatea tijelor și a conurilor zone diferite retina variază de la 20.000 la 200.000 pe 1 mm2. În acest caz, predomină conurile în centrul retinei, tijele - la periferie. În centrul retinei se află așa-numita pată galbenă forma ovala(lungime 2 mm, latime 0,8 mm) In acest loc sunt aproape doar conuri. „Pata galbenă” este zona retinei care oferă cea mai clară viziune ascuțită.

Tijele și conurile diferă prin substanțele sensibile la lumină pe care le conțin. Substanța bețișoarelor este rodopsina (violet vizual). Absorbția maximă de lumină a rodopsinei corespunde unei lungimi de undă de aproximativ 510 nm (lumină verde), adică tijele au o sensibilitate maximă la radiații cu λ = 510 nm . Substanța fotosensibilă din conuri (iodopsină) vine în trei tipuri, fiecare dintre ele având o absorbție maximă în diverse zone spectru.

Sub influența luminii, moleculele substanțelor fotosensibile se disociază (se descompun) în particule încărcate pozitiv și negativ. Când concentrația ionilor și, în consecință, totalul acestora incarcare electrica atinge o anumită valoare, sub acțiunea unei sarcini din fibra nervoasă, ia naștere un impuls de curent, care este trimis la creier.

Reacțiile de descompunere a luminii ale rodopsinei și iodopsinei sunt reversibile, adică după ce au fost descompuse în ioni sub acțiunea luminii și sarcina ionilor a excitat un impuls de curent în nervul, aceste substanțe sunt restaurate din nou în lumina lor originală. formă sensibilă. Energia pentru recuperare este furnizată de produse care intră în ochi printr-o rețea extinsă de vase de sânge minuscule. Astfel, în ochi se stabilește un ciclu continuu de distrugere și refacere ulterioară a substanțelor fotosensibile.

Dacă nivelul cantității de lumină care acționează asupra ochiului nu se modifică în timp, atunci se stabilește un echilibru mobil între concentrațiile de substanțe în stările de degradare și forma originală sensibilă la lumină. Valoarea acestei concentrații depinde de cantitatea de lumină care acționează asupra ochiului la un moment dat sau anterior, adică. sensibilitate la lumină ochii se schimbă cu diverse niveluri lumină activă.

Se știe că dacă intri dintr-o lumină puternică într-o cameră foarte slab luminată, la început ochiul nu distinge nimic. Treptat, capacitatea ochiului de a distinge obiectele este restabilită. După o lungă ședere în întuneric (aproximativ 1 oră), sensibilitatea ochiului devine maximă, deoarece concentrația de substanțe fotosensibile atinge limita superioară. Dacă, totuși, după o lungă ședere în întuneric, ieși în lumină, atunci în primul moment ochiul va fi într-o stare de orbire: refacerea substanțelor fotosensibile rămâne în urma degradarii lor. Treptat, ochiul se adaptează la nivelul de iluminare și începe să funcționeze normal.

Amintiți-vă că proprietatea ochiului de a se adapta la nivelul cantității de lumină care acționează, care este exprimată printr-o modificare a sensibilității sale la lumină, se numește adaptare.

Bastoane - vedere pe timp de noapte. Tijele pot reacționa la cea mai mică cantitate de lumină. Ei sunt responsabili pentru capacitatea noastră de a vedea lumina lunii, lumina cerului înstelat, și chiar și în cazurile în care acest cer înstelat este ascuns de nori. Pe fig. 2.2, curba punctată arată dependența sensibilității tijelor de lungimea de undă. Tijele oferă doar percepție acromatică sau neutră de culoare sub formă de alb, gri și negru. În plus, fiecare baghetă nu are nicio legătură directă cu creierul. Ei formează grupuri. Un astfel de dispozitiv explică sensibilitatea ridicată a vederii tijei, dar îl împiedică să distingă cele mai mici detalii cu ajutorul său. Aceste fapte explică incolora și neclaritatea generală a vederii nocturne și validitatea proverbului: „Noaptea toate pisicile sunt

ry".

Orez. 2.2. Sensibilitatea spectrală relativă a tijelor și conurilor

Conuri - viziune de zi. Reacția conurilor este mai complexă decât cea a tijelor. În loc să distingem pur și simplu între lumină și întuneric, și să percepem o serie de diferite flori cenușii Conurile sunt responsabile de percepția culorilor cromatice. Cu alte cuvinte, cu viziunea conică, putem vedea culori diferite. Distribuția spectrală a sensibilității vederii conului după lungimea de undă este prezentată în fig. 2.2 cu o linie continuă. Această curbă se numește curba de vizibilitate, precum și curba sensibilității spectrale a ochiului. Viziunea cu baston, în comparație cu viziunea conică, este mult mai sensibilă la radiații în partea cu lungime de undă scurtă a spectrului vizibil, iar sensibilitatea la radiație în partea cu lungime de undă lungă (roșie) a spectrului este aproximativ aceeași cu cea a conurilor. . Cu toate acestea, conurile continuă să răspundă la mici creșteri ale intensității luminii incidente (formând imaginea pe retină) chiar și atunci când densitatea fluxului său devine atât de mare încât tijele nu mai răspund la ele - sunt saturate. . Cu alte cuvinte, toate bețele în acest caz dau maxim număr posibil semnale nervoase. Astfel, viziunea noastră în timpul zilei este asigurată aproape în întregime de conuri. Schimbarea sensibilității la lumină de-a lungul axei lungimii de undă de la viziunea con (zi) la viziunea cu tije (sau noaptea) se numește efectul Purkinje (mai corect Purkinet). Această „schimbare Purkinje”, numită după omul de știință ceh Purkinje, care a descoperit-o pentru prima dată în 1823, determină faptul că un obiect care este roșu la lumina zilei este perceput de noi ca negru în lumina nopții sau în amurg, în timp ce un obiect este perceput în timpul zilei. pare albastru, noaptea pare gri deschis.

A avea două tipuri de receptori sensibili la lumină (tije și conuri) la oameni este un mare avantaj. Nu toate animalele sunt atât de norocoase. Puii, de exemplu, au doar conuri și, prin urmare, trebuie să se culce la apus. Bufnițele au doar bețe; trebuie să-și miște ochii toată ziua.

Tije și conuri - viziune crepusculară. Atât tijele, cât și conurile sunt implicate în vederea slabă. Amurgul este intervalul de iluminare care se extinde de la iluminarea produsă de radiația din cer când soarele s-a scufundat cu mai mult de câteva grade sub orizont până la iluminarea produsă de ridicarea sus pe cer. cer senin lună în jumătate de fază. Vederea în amurg include și vederea într-o cameră slab luminată (de exemplu, lumânări). Deoarece în astfel de condiții contribuția relativă a vederii tijei și conurilor la percepția vizuală totală se schimbă constant, judecățile de culoare sunt extrem de nesigure. Cu toate acestea, există o serie de produse care trebuie să fie clasificate în funcție de culoare folosind acest tip de viziune mixtă, deoarece sunt destinate consumului de către noi în lumină slabă. Un exemplu este vopseaua fosforescentă folosită în indicatoare rutiere pentru condiții întunecate.

Munca creierului

Informațiile de la receptori sunt transmise creierului de-a lungul nervului optic, care conține aproximativ 800.000 de fibre. Pe lângă această transmitere directă a excitației de la retină la centrii creierului, există un feedback complex pentru a controla, de exemplu, mișcările globilor oculari.

Undeva în retină are loc o procesare complexă a informațiilor - logaritmul densității curentului și transformarea logaritmului în frecvența impulsurilor. Mai mult, informațiile despre luminozitate, codificate de frecvența pulsului, sunt transmise prin fibra nervului optic către creier. Cu toate acestea, nu doar un curent trece prin nerv, ci proces dificil excitație, o combinație de fenomene electrice și chimice. Spre deosebire de curent electric subliniată de faptul că viteza de propagare a semnalului de-a lungul nervului este foarte mică. Se află în intervalul de la 20 la 70 m/s.

Informațiile care provin de la cele trei tipuri de conuri sunt convertite în impulsuri și codificate în retină înainte de transmiterea către creier. Această informație codificată este trimisă ca semnal de luminozitate de la toate cele trei tipuri de conuri, precum și un semnal de diferență pentru fiecare două culori (Fig. 2.3). Al doilea canal de luminozitate este, de asemenea, conectat aici, probabil provenind dintr-un sistem independent de tije.

Primul semnal de culoare diferentiat este semnal de scurtcircuit. Este format din conuri roșii și verzi. Al doilea semnal este semnal J-S, care se obține într-un mod similar, cu excepția faptului că informațiile despre galben obţinut prin adăugarea semnalelor de intrare

numerar din conurile K+Z.

Fig.2.3. Modelul sistemului vizual

Creierul a fost asemănat de mai multe ori cu un centru gigant care colectează și procesează o cantitate mare de informații. Încercarea de a descoperi milioanele de compuși ai acestui lucru incredibil dispozitiv complex au fost in într-o mare măsură de succes. Știm, de exemplu, că nervul optic al unui ochi se conectează cu nervul optic al celuilalt (cruce nervii optici) astfel încât fibrele nervoase jumătatea dreaptă ale unei retine merg pe lângă fibrele din jumătatea dreaptă a celeilalte retine și, după ce trec prin stația releu (corpul geniculat) din mezencefal, ajung aproape în același loc în lobul occipital al creierului, în partea sa din spate. Excitațiile retinei sunt proiectate în acest lob și o parte din ele, corespunzătoare centrului ochiului ( pată galbenă), în într-o mare măsură crescut în comparație cu excitațiile altor părți ale retinei. Stația de releu are capacitatea de a face conexiuni laterale și ea însăși partea occipitală are multe conexiuni cu toate celelalte părți ale creierului.