Палички та колбочки ока – що це таке? Що сприймають колбочки сітківки ока.

Палички та колбочки є фоторецепторним апаратом сітчастої оболонки. Їм властива така особливість, як освіта з світлової енергії нервового імпульсу, який далі передається зоровим нервом. Палички відповідають за нічний зір, тобто вони сприймають світле та темне, а колбочки відповідають за сприйняття кольору та за гостроту зору. Кожен із цих фоторецепторів має особливу будову, яка відрізняє їх один від одного.

Будова паличок наближається до форми циліндра, що і дало назву даним клітинам.

У ній виділяють чотири сегменти:

• зовнішній;
• сполучний з його віями;
• внутрішній з мітохондріями, що виробляють енергію;
• базальний, який з'єднує нервові клітини одна з одною.

Важливо! Енергія навіть одного фотона здатна викликати збудження паличок, що сприймається оком як світло і забезпечує зір у сутінках, коли вкрай низька освітленість.

Здебільшого це обумовлено присутністю у цих клітинах тільки родопсину, який поглинає лише два піки довжин світлових хвиль.

Колбочки за контурами нагадують лабораторну колбу. Вони також складаються із чотирьох сегментів, як і палички. У кожній такій клітині міститься йодопсин, фермент, різновиди якого забезпечують сприйняття зеленого та червоного кольорів (пігмент, відповідальний за сприйняття синього кольору, ще не ідентифікований).

Функції

Основна функція паличок і колб – це фоторецепція, тобто сприйняття світла з подальшим формуванням зорового образу. Однак, кожна з цих нервових клітин має свої функціональні особливості. Так, палички дозволяють розглядати предмети у сутінках.

Тому за їх патології цей процес, який називається нічним зором, порушується. Колбочки забезпечують чіткий зір за нормального рівня освітленості, а також відповідають за сприйняття кольору.

Таким чином, палички слід розглядати як світлосприймаючий апарат, а колбочки - коліросприймаючий. На цьому ґрунтується проведення диференціальної діагностики.

Патологічні процеси

Можливі хвороби, при яких уражається фоторецепторний апарат:

• - Неможливість розрізняти деякі кольори (спадкова патологія колб);

Палички мають максимальну світлочутливість, це забезпечує їх реагування навіть на мінімальні зовнішні світлові спалахи. Рецептор паличок починає діяти навіть при отриманні енергії в один фотон. Це особливість і дозволяє паличкам забезпечувати сутінковий зір і допомагає максимально чітко бачити об'єкти у вечірній час.

Однак, оскільки до складу паличок сітківки входить лише один пігментний елемент, що позначається як родопсин або зоровий пурпур, то відтінки та кольори відрізнятися не можуть. Білок паличок родопсин і не може так само швидко реагувати на світлові подразники, як це роблять пігментні елементи колб.

Колбочки

Узгоджена робота паличок і колб, незважаючи на те, що їх будова суттєво різниться, допомагає людині бачити всю навколишню дійсність у повному якісному обсязі. Обидва види фоторецепторів сітківки ока доповнюють у роботі один одного, це сприяє отриманню максимально чіткої, ясної та яскравої картинки.

Колбочки отримали свою назву завдяки тому, що їхня форма подібна до колбів, що використовуються в різних лабораторіях. Сітківка у дорослої людини вміщує близько 7 мільйонів колб.
Одна колбочка, як і і паличка, складається з чотирьох елементів.

• Зовнішній (перший) шар у колб сітківки ока представлений мембранними дисками. Ці диски заповнені йодопсином – колірним пігментом.
• Другий шар колб сітківки ока – це сполучний ярус. Він виконує роль перетяжки, що дозволяє сформувати певну форму цього рецептора.
• Внутрішня частина колб представлена ​​мітохондріями.
• У центрі рецептора розташовується базальний сегмент, що виконує роль сполучної ланки.

Йодопсин поділяється на кілька видів, що дозволяє забезпечити повну чутливість колб зорового шляху при сприйнятті різних частин світлового спектру.

По домінуванню різних видів пігментних елементів всі колбочки можна поділити на три типи. Всі ці види колбочок працюють узгоджено, і це дозволяє людині за нормального зору оцінити все багатство відтінків видимих ​​їм предметів.

Будова сітківки

У загальній будові сітківки палички та колбочки займають цілком певне місце. Наявність цих рецепторів на нервовій тканині, з якої складається сітківка ока, допомагає швидко перетворити одержуваний світловий потік на набір імпульсів.

Сітківка отримує картинку, яка проектується очною ділянкою рогівки та кришталиком. Після цього перероблене зображення у вигляді імпульсів надходить за допомогою зорового шляху у відповідний відділ головного мозку. Складна та повністю сформована структура ока дозволяє здійснити повну обробку інформації за лічені миті.

Більшість фоторецепторів сконцентрована в макулі - центральній області сітківки, яка за рахунок жовтуватого відтінку носить також назву жовтої плями ока.

Функції паличок та колбочок

Особлива будова паличок дозволяє фіксувати найменші світлові подразники за найнижчого ступеня освітленості, але при цьому відтінки світлового спектра ці рецептори відрізнити не можуть. Колбочки, навпаки, допомагають нам побачити і оцінити все багатство навколишніх фарб світу.

Незважаючи на те, що, по суті, палички та колбочки мають різні функції, забезпечити безперебійну роботу всього ока може лише узгоджена участь обох груп рецепторів.

Таким чином, обидва фоторецептори важливі для нашої зорової функції. Це дозволяє нам завжди бачити достовірну картинку, незалежно від погодних умов та часу.

Родопсин – будова та функції

Родопсин - це група зорових пігментів, за будовою білок, що відноситься до хромопротеїнів. Свою назву родопсин, або зоровий пурпур, отримав за яскраво-червоний відтінок. Пурпурне забарвлення паличок сітківки було виявлено та доведено під час численних досліджень. Білок сітківки родопсин складається з двох компонентів – жовтого пігменту та безбарвного білка.

Під впливом світла родопсин розкладається, і з продуктів його розкладання впливає виникнення зорового збудження. Відновлений родопсин діє при сутінковому освітленні, і білок тим часом за нічний зір. При яскравому висвітленні родопсин розкладається та його чутливість зміщується у синю область зору. Білок сітківки родопсин повністю відновлюється у людини приблизно за 30 хвилин. За цей час сутінковий зір досягає свого максимуму, тобто людина починає у темряві бачити все виразніше.

Існує два типи фоторецепторів: палички, які чутливі до низького рівня освітлення, та колбочки, які чутливі до світла різних областей спектру.

Переважна більшість фоторецепторів в оці – палички. Підраховано, що сітківка містить приблизно 120 мільйонів паличок та всього 6 мільйонів колб. Крім цього, палички приблизно в 300 разів чутливіші до світла, ніж колбочки.

Нічний зір

Численність та висока світлочутливість робить палички ідеальним інструментом для бачення у сутінках та при низькому рівні освітленості. Однак палички передають у мозок лише чорно-біле зображення низької чіткості. Це тому, «за кількість паличок, особливо у периферії сітківки, значно перевищує число біполярних клітин, які, своєю чергою, передають електричні імпульси у мозок через ще менше ганглионарных нейронів.
Таким чином, виходить, що одна гангліонарна клітина, що передає інформацію з ока через зоровий нерв, дає мозку інформацію, зібрану з великої кількості паличок. Саме тому видиме зображення у сутінковий час виглядає складеним із великої кількості великих сірих плям.

Електронна мікрофотографія групи паличок (показана зеленим). Палички дуже чутливі до світла і тому використовуються переважно у сутінках.

Денний зір

На відміну від паличок, колбочки функціонують переважно при сильному світлі та дозволяють мозку побудувати кольорове, з високим ступенем чіткості, зображення. Цьому сприяє той факт, «по кожна окрема колбочка має «пряму лінію», що з'єднує її з мозком: одна колбочка з'єднана з однією біполярною клітиною, яка, в першу чергу, взаємодіє тільки з одним гангліонарним нейроном. Таким чином, мозок отримує інформацію про активність кожної окремо взятої колбочки.

Палички та колбочки насправді мають схожу форму. Основна відмінність між рецепторами у тому. який пігмент у них міститься.

Колбочки сітчастої оболонки очного яблука – один із різновидів фоторецепторів, що знаходиться у складі шару, що відповідає за світлочутливість. Колбочки - одна з найскладніших і найважливіших структур будови людського ока, що відповідає за здатність розрізняти колірну палітру. Змінюючи отриману світлову енергію на електричні імпульси, вони посилають у певні ділянки мозку інформацію про світ, що оточує людину. Нейрони обробляють сигнал і розпізнають велику кількість кольорів та їх відтінків, але далеко не всі ці процеси сьогодні вивчені.

Свою назву колбочки отримали завдяки тому, що їхній вигляд дуже схожий на звичайну лабораторну колбу.

Палички та колбочки є чутливими рецепторами сітківки ока, що перетворюють світлове подразнення в нервове.

Довжина колбочки дорівнює 0,05 мм, а ширина - 0,004. Діаметр найвужчого місця колбочки 0,001 міліметра. Незважаючи на те, що їх розмір дуже малий, скупчення колб на сітківці обчислюється мільйонами. Цей фоторецептор, незважаючи на свої мікроскопічні розміри, має одну з найскладніших анатомій і складається з кількох відділів:

1. У зовнішньому відділізнаходиться скупчення плазмалем, з яких утворюються напівдиски. Кількість таких скупчень органів зору обчислюють сотнями. Також у зовнішньому відділі міститься пігмент йодопсин, що бере участь у механізмах кольорового зору.
2. Зв'язуючий відділ- Найбільш тісна частина колбочки. Цитоплазма, розташована у відділі, має структуру дуже тонкої мотузки. У цьому розділі розташовані дві вії, які мають незвичайним будовою.
3. У внутрішньому відділірозташовані клітини, які відповідають за процес функціонування рецептора. Також тут знаходяться ядро, мітохондрії та рибосома. Таке сусідство може свідчити про те, що у внутрішньому відділі відбуваються інтенсивні процеси виробництва енергії, необхідної для правильного функціонування фоторецепторів.
4. Синаптичний відділслужить сполучною ланкою між рецепторами, чутливими до світла та нервовими клітинами. Саме в цьому розділі міститься речовина, що грає головну роль при передачі імпульсів, що надходять з шару сітківки, що відповідає за світлосприйняття, в зоровий нерв.

Принцип роботи фоторецепторів

Процес діяльності колб досі залишається нерозгаданим. Сьогодні існує дві провідні версії, здатні найточніше описати цей процес.

Колбочки відповідають за гостроту зору та сприйняття кольору (денний зір)

Трикомпонентна гіпотеза зору

Прихильники цієї версії говорять про те, що в сітчастій оболонці людського ока розташовані кілька видів колб, що містять у собі різні пігменти. Йодопсин - головний пігмент, розташований у зовнішньому відділі колб, має 3 різновиди:

• ерітролаб;
• хлоролаб;
• ціанолаб;

І якщо перші два різновиди пігменту вже детально вивчені, то існування третього має місце лише теоретично, і його існування підтверджують виключно непрямі факти. Тож до якого кольору чутливі колбочки сітківки? Якщо використовувати цю теорію як основну, можна сказати таке. Колбочки, що містять у собі еритролаб, здатні до сприйняття лише випромінювання, що має довгі хвилі, а це жовто-червоний відділ спектру. Випромінювання, що має середню довжину або жовто-зелений відділ спектру, сприймаються колбами, що містять хлоролаб.

Не позбавлене логіки та твердження про те, що існують колбочки, які обробляють випромінювання коротких хвиль (відтінки синього кольору), і саме на цьому твердженні будується трикомпонентна теорія будови сітківки очей.

Нелінійна двокомпонентна теорія

Прихильники цієї теорії повністю заперечують існування третього різновиду пігменту. Вони доводяться тим, що з нормального світлосприйняття інших елементів діапазону, досить наявність роботи такого механізму, як палички. Виходячи з цього, можна стверджувати, що сітчаста оболонка очного яблука здатна сприймати всю колірну гаму лише при спільній роботі колб і паличок. Також ця теорія передбачає те, що взаємодія цих структур породжує здатність визначення наявності жовтих відтінків у гамі видимих ​​кольорів. До якого кольору вибірково чутливі колбочки сітківки сьогодні відповіді немає, оскільки це питання є не вирішеним.

На сітківці здорової дорослої людини близько 7 мільйонів колб.

Науково доведено існування людей з рідкісною аномалією – додатковою колбочкою сітківки очей. Це означає, що у людей з цим явищем, в очному яблуку розташований ще один фоторецептор. Люди з цією аномалією здатні розрізняти в 10 разів більше відтінків, ніж людина з нормальною кількістю рецепторів. Суперечливі дослідження наводять такі дані.

Виявлена ​​патологія зустрічається лише у 2% відсотків населення, причому виключно жіночої статі. Проте, друга дослідницька група стверджує, що сьогодні така особливість виявлена ​​у чверті Земного населення.

Ретина – сітчаста оболонка очного яблука, здатна приймати інформацію повноцінно, лише за правильної роботі всіх внутрішніх механізмів. Якщо одному з компонентів не виробляються необхідні речовини, то сприйняття кольорового спектра значно звужується. Це явище отримало загальну назву дальтонізм. Пацієнти з цим діагнозом не мають можливості розрізняти певні кольори, оскільки захворювання є генетичною спадковістю і не має певного методу лікування.

Здорова людина навіть не замислюється про значущість очей у системі людського організму. Спробуйте закрити очі і посидіть кілька хвилин, і відразу життя втрачає свій звичний ритм, мозок, не отримуючи імпульси, що посилаються сітківкою ока, здивований, йому складно керувати іншими органами, наприклад, опорно-руховим апаратом.

Якщо описати роботу очей доступною людині язиком, то вийде, що промінь світла, потрапляючи на рогівку і кришталик ока, переломлюється, проходить через рідку прозору масу (склоподібне тіло) і потрапляє на сітківку ока. Сітківка є прошарок між очною оболонкою і склоподібною масою. Складається вона із десяти шарів, кожен із яких виконує свою функцію.

У сітківці є два види надчутливих клітин – палички та колбочки. Світловий імпульс потрапляє на сітківку, і речовина, що міститься в паличках, змінює своє забарвлення. Ця хімічна реакція збуджує зоровий нерв, який передає дратівливий імпульс мозок.

Палички та колбочки сітківки ока

Як уже говорилося, сітківка має два види чутливих клітин – палички та колбочки – кожен з яких виконує свої функції. Палички відповідають за світлове сприйняття, колбочки – за колірне. В органах зору тварин кількість паличок та колб неоднакова. В очах звірів та птахів, що ведуть нічний спосіб життя, більше паличок, тому вони добре бачать у сутінках та практично не розрізняють квітів. У сітківці денних птахів і звірів більше колб (ластівки розрізняють кольори краще, ніж людина).

Палички сітківки ока

В одному оці людини знаходиться більше ста мільйонів паличок. Свою назву вони цілком виправдовують, тому що їхня довжина в тридцять разів перевищує їх діаметр, а форма нагадує витягнутий циліндр.

Палички чутливі до світлових імпульсів, для порушення палички достатньо одного фотона. Вони містять пігмент родопсин, його ще називають зоровим пурпуром. На відміну від йодопсину, який знаходиться в колбочках, родопсин повільніше реагує на світло. Палички погано розрізняють об'єкти у русі.

Колбочки сітківки ока

Інший вид фоторецепторів нервових клітин сітківки – колбочки. Їхня функція – відповідати за колірне сприйняття. Названі вони так тому, що їхня форма нагадує лабораторну колбу. Кількість їх у людському оці значно менша, ніж паличок, близько шести мільйонів. Вони збуджуються при яскравому світлі, а в сутінках пасивні. Це пояснює те, що у темряві ми не розрізняємо кольори, а лише контури предметів. Світ стає чорно-сірим.

Колбочка складається з чотирьох шарів:

Біологічний пігмент йодопсин сприяє швидкій обробці світлового потоку, а також впливає більш чітке зображення.

До якого кольору вибірково чутливі колбочки сітківки ока

Вони поділяються на три види:

• для сприйняття червоного кольору: у них міститься йодопсин з пігментом еритролабу;
• для сприйняття зеленого кольору: вони містять йодопсин з пігментом хлорола;
• для сприйняття синього кольору: у них міститься йодопсин із пігментом ціанолаб.

Якщо три види колб збуджені одночасно, то ми бачимо білий колір. На сітківку очі впливають світлові хвилі різної довжини, і колбочки кожного виду дратуються неоднаково. Виходячи з цього, довжина хвилі сприймається як окремий колір. Різні кольори бачимо у разі, якщо колбочки подразнені нерівномірно. Різні кольори та відтінки виходять завдяки оптичному змішуванню основних кольорів: червоного, синього та зеленого.

Влітку при яскравому сонці або взимку, коли білий сніг сліпить очі, ми змушені одягати окуляри та обмежувати надходження яскравого світла. Окуляри не пропускають червоного кольору, колбочки для сприйняття червоного кольору перебувають у стані спокою. Всі помічали, як комфортно очам у лісі, це тому, що працюють лише колбочки зеленого кольору, а колбочки, що сприймають червоний та синій колір, відпочивають.

Існують і відхилення у кольоровому сприйнятті.

Одним із таких відхилень є дальтонізм. Дальтонізм - це несприйняття людським оком одного або кілька кольорів або блукання їх відтінків. Причина – нестача колб певного кольору в сітківці ока.

Дальтонізм може бути вродженим чи набутим. Він може виникнути у людей похилого віку або через перенесені захворювання. На самопочутті людини це не відбивається, але можуть виникнути обмеження у виборі професії(Дальтонік не може керувати транспортним засобом).

Існує й інше відхилення від норми, це люди, здатні бачити та розрізняти відтінки кольору, непідвладні зору звичайної людини. Таких людей називають тетрахромат. Ця сторона сприйняття кольору людським оком ще недостатньо вивчена.

У медичних закладах є спеціальні таблиці, які допоможуть дослідити здатність сприйняття кольору та виявити будь-який дефект зору.

Завдяки колбочкам ми бачимо світ у всій його красі, у всьому різноманітті фарб та відтінків. Без них наше сприйняття дійсності нагадувало б чорно-біле кіно.

Палички та колбочки сітківки ока є своєрідними фоторецепторами зорових органів. У сфері відповідальності колб лежить перетворення енергії, отриманої від світла в спеціальні відділи головного мозку, в результаті якого людське око здатне візуально сприймати навколишнє середовище. Палички відповідають за здатність орієнтуватися у темний час доби або так званий сутінковий зір. Палички сприймають лише темні та світлі тони. На відміну від них колбочки сприймають мільйони кольорів та їхні відтінки, а також відповідають за гостроту зору. Кожен з цих рецепторів має особливу будову, завдяки якій здійснює свої функції.

Палички та колбочки є чутливими рецепторами сітківки ока, що перетворюють світлове подразнення в нервове.

Палички отримали свою назву завдяки своїй циліндричній формі. Кожна паличка поділяється на чотири основні частини:

• базальна частина, що відповідає за з'єднання нервових клітин;
• зв'язувальна частина забезпечує з'єднання з віями;
• зовнішня частина;
• внутрішня частина - тут містяться мітохондрії, що виробляють енергію.

Щоб викликати збудження фоторецептора, достатньо енергії одного фотона. Цієї енергії вистачає для того, щоб очі отримали можливість розрізняти предмети в умовах темряви. Отримуючи світлову енергію, палички сітківки дратуються, а пігмент, що міститься в них, починає поглинати хвилі світла.

Колбочки отримали свою назву завдяки схожості зі звичайною медичною колбою. Вони також поділяються на чотири частини. У колбочках міститься інший пігмент, який відповідає за розпізнавання зелених та червоних відтінків. Цікавим фактом є те, що пігмент, що розпізнає відтінки синього кольору, сучасною медициною не встановлено.

Палички відповідальні за сприйняття в умовах зниженого освітлення, колбочки - за гостроту зору та сприйняття кольорів

Роль фоторецепторів у будові очного яблука

Взаємопов'язана робота колб і паличок називається фоторецепією, тобто зміною отриманої енергії від хвиль світла в конкретні зорові образи. Якщо в очному яблуці ця взаємодія порушена, то людина втрачає значну частину зору. Так, наприклад, порушення в роботі паличок може призвести до того, що людина втрачає здатність орієнтуватися в умовах темряви та сутінків.

Колбочки сітківки ока сприймають хвилі світла, що надходять за умов денного освітлення. Також завдяки їм людське око має «чіткий» кольоровий зір.

Симптоми порушення фоторецепторів

Захворювання, що супроводжуються патологіями в області фоторецепторів, мають таку симптоматику:

• погіршення «якості» зору.
• різні світлові ефекти перед очима (відблиски, спалахи, пелена).
• погіршення зору у сутінках;
• проблеми, пов'язані з різницею кольорів;
• зменшення розмірів зорових полів.

Більшість із захворювань, пов'язаних з органами зору, мають характерні симптоми, за якими фахівцю досить легко виявити хворобу. Такими захворюваннями можуть бути дальтонізм та гемералопія. Однак існує ціла низка хвороб, що супроводжуються однаковими симптомами, і виявити певну патологію можна лише при поглибленій діагностиці та тривалому зборі даних анамнезу.

Колбочки отримали таку назву завдяки своїй формі, схожій на лабораторні колби

Методика діагностики

Для діагностування патологій, пов'язаних з роботою колб та паличок, призначається цілий комплекс обстежень:

• вивчення ширини зорових полів;
• вивчення стану дна зорових органів;
• комплексна перевірка на сприйняття кольорів та їх відтінків;
• УФІ та УЗД очного яблука;
• ФАГ – обстеження, що дозволяє візуалізувати стан судинної системи;
• рефрактометрія.

Правильне сприйняття кольорів та гострота зору безпосередньо залежить від роботи паличок та колбочок. На питання, скільки колб у сітківці, точно відповісти неможливо, тому що їх кількість обчислюється мільйонами. При різних захворюваннях сітківки зорового органу порушується робота цих рецепторів, що може призвести до часткової або повної втрати зору.

Захворювання фоторецепторів

На сьогоднішній день відомі такі захворювання, що стосуються фоторецепторів зорових органів:

• відшарування сітчастої оболонки очного яблука;
• вікова дегенерація сітківки;
• макулодистрофія ретини;
• дальтонізм;
• хоріоретиніт.

Сітківка у дорослої людини вміщує близько 7 мільйонів колб.

Профілактика захворювань органів зору

Тривалі навантаження на очі – основна причина втоми та напруги зорових органів. Постійне навантаження може призвести до тяжких наслідків та стати причиною розвитку серйозних захворювань, внаслідок яких може статися втрата зору.

Фахівці говорять про те, що дотримуючись певної методики, можна успішно боротися зі втомою очей та попередити появу патологічних змін. Головний чинник у цьому питанні – це правильне висвітлення. Офтальмологи не рекомендують читання та роботу за комп'ютером у приміщенні з тьмяним світлом. Нестача освітлення може спричинити сильну напругу в очних яблуках.

Якщо ви використовуєте оптичні лінзи та окуляри, розмір діоптрій має бути підібраний фахівцем. Для цього в кабінеті офтальмолога можна пройти спеціальні тести, які виявлять гостроту зору.

Постійна робота за комп'ютером призводить до того, що очне яблуко починає втрачати вологу. Саме тому важливо робити невеликі проміжки, щоб очі могли відпочити. Ідеальним рішенням для здоров'я зорових органів будуть п'ятихвилинні перерви з проміжком в одну годину. Раз на три чи чотири години необхідно робити гімнастичні вправи для очей.

Ще одним важливим фактором профілактики захворювань органів зору є правильний раціон. Їжа повинна містити в собі вітаміни і корисні речовини. Рекомендується їсти більше свіжих овочів, фруктів та ягід, а також кисломолочних виробів.

Колбочки сітківки – це один із видів фоторецепторів, які входять до складу світлочутливого шару в очах людини. Вони є дуже складними і надзвичайно важливими структурами, без яких люди не могли б розрізняти кольори. Перетворюючи енергію світла на електричний імпульс, вони передають у мозок інформацію про навколишній світ. Нейрони зорового центру сприймають ці сигнали та розрізняють величезну кількість відтінків, проте механізми цього дивовижного процесу ще й досі не вивчені.

Особливості будови

Ці структури дуже малі, формою вони виглядають, як лабораторна колба. Їхня довжина складає всього 0,05 мм, ширина – 0,004 мм (у найвужчому місці діаметр – 0,001 мм). За таких маленьких розмірів вони дуже численні: у кожному оці їх налічується 6–7 мільйонів (у здорової людини зі стовідсотковим зором). Дивно, що цей мікроскопічний фоторецептор має найскладнішу анатомію і поділяється на чотири сегменти або відділи. Кожен з них має свою специфічну будову та виконує певні функції:

• Зовнішній сегмент містить спеціальний пігмент, йодопсин, який зазнає хімічних змін під дією світла. У цьому відділі колб перебуває багато складок плазмалеми, що утворюють так звані напівдиски. Їхня кількість обчислюється сотнями.
• Перетяжка, або сполучний відділ – найвужча частина фоторецептора. Тут цитоплазма має вигляд дуже тонкого тяжу. Крім того, через цю ділянку проходять дві вії, що мають нетипову будову (зазвичай вони утворені дев'ятьма триплетами мікротрубочок по периферії та двома в центрі, тут центральна пара відсутня).

• У внутрішньому сегменті є важливі клітинні органоїди, відповідальні за процеси життєдіяльності рецептора та його функціонування. Тут розташовані ядро, велика кількість мітохондрій та рибосом (полісом). Це свідчить про інтенсивні процеси вироблення енергії для роботи колб, а також активний синтез необхідних білкових речовин.
• Синаптична область забезпечує зв'язок світлочутливих рецепторів із нервовими клітинами. Тут містяться бульбашки з речовиною – медіатором, яка бере участь у передачі нервового імпульсу від світлосприймаючого в зоровий нерв. Окрема колбочка може зв'язуватися з однією моносинаптичною біполярною клітиною або горизонтальними та амакриловими клітинами (спільно з іншими фоторецепторами, у тому числі з паличками).

Як працюють фоторецептори

Функціонування колб і сприйняття ними різних кольорів і відтінків досі немає загальновизнаного наукового пояснення. Але сьогодні існує дві основні гіпотези, що описують ці процеси.

Трикомпонентна гіпотеза зору

Прихильники цієї гіпотези стверджують, що в сітківці ока людини є три різні види колб, у кожному з яких міститься певний пігмент. Справа в тому, що йодопсин - це неоднорідна речовина, є три його різновиди. З них лише два – еритролаб та хлоролаб – знайдені та описані вченими. Третій пігмент, ціанолаб, існує лише теоретично, та її присутність підтверджується лише непрямими доказами.

Колбочки сітківки ока, що містять еритролаб, приймають довгохвильове випромінювання, тобто жовто-червону частину спектра.

Хвилі середньої довжини поглинаються хлоролабом, і рецептори, де він знаходиться, бачать жовто-зелену частину спектра.

Логічно, що повинні існувати і фоторецептори, що сприймають короткохвильове випромінювання (сині відтінки), тому наявність ціанолабу у світлочутливих клітинах третього типу є досить ймовірною.

Нелінійна двокомпонентна теорія

Ця теорія, навпаки, заперечує наявність третього пігменту ціанолабу. Вона передбачає, що з сприйняття цієї частини спектра випромінювання достатньо роботи паличок. Таким чином сприймає всі видимі кольори при спільному функціонуванні обох видів фоторецепторів. Причому прихильники цієї гіпотези підкреслюють, що ці чутливі структури здатні визначити вміст жовтого кольору в суміші видимих ​​відтінків.

Що таке додаткова колбочка

У деяких людей трапляється рідкісне явище – додаткова колбочка сітківки. Це означає, що вони мають не три, а чотири різновиди даного фоторецептора. Такі люди називаються тетрахроматами, і вони здатні бачити 100 мільйонів відтінків замість 10 мільйонів у звичайної людини. У різних дослідженнях називають різні дані про частоту тетрахроматії. Одні вчені говорять про те, що аномалія можлива лише у жінок, причому вона є лише у 2% жіночого населення. Інші дослідники стверджують, що це не рідкісне явище, і до чверті населення Землі (як жінки, так і чоловіки) мають таку особливість сприйняття кольору.

38. Фоторецептори (палички та колбочки), відмінності між ними. Біофізичні процеси, що відбуваються під час поглинання кванта світла у фоторецепторах. Зорові пігменти паличок та колбочок. Фотоізомеризація родопсину. Механізм кольору.

.3. БІОФІЗИКА СПРИЙНЯТТЯ СВІТЛА У СІТЧАТЦІ Будова сітківки

Структура ока, де виходить зображення, називається сітківкою(Сітчастою оболонкою). У ній у зовнішньому шарі розташовані фоторецепторні клітини - палички і колбочки. Наступний шар утворюють біполярні нейрони, а третій шар - гангліозні клітини (рис. 4). синапси. Аксони гангліозних клітин утворюють зоровий нерв. Зовні сітківки (вважаючи від центру ока) лежить чорний шар пігментного епітелію, що поглинає випромінювання 5*, яке пройшло через сітківку невикористане (не поглинене фоторецепторами). З іншого боку сітківки (ближче до центру) знаходиться судинна оболонка, що підводить до сітківки кисень та поживні речовини.

Палички та колбочки складаються з двох частин (сегментів) . Внутрішній сегмент- це звичайна клітина з ядром, мітохондріями (їх у фоторецепторах дуже багато) та іншими структурами. Зовнішній сегмент. майже повністю заповнений дисками, утвореними фосфоліпідними мембранами (у паличках до 1000 дисків, у колбочках близько 300). Мембрани дисків містять приблизно 50% фосфоліпідів та 50% особливого зорового пігменту, який у паличках називається родопсин(за своїм рожевим кольором; родос-по-грецьки рожевий), а в колбочках йодопсин. Далі для стислості ми говоритимемо лише про палички; процеси в колбочках аналогічні. Відмінності між колбочками та паличками будуть розглянуті в іншому розділі. Родопсин складається з білка опсину, до якого приєднана група, яка називається ретиналь. . Ретиналь за своєю хімічною структурою дуже близький до вітаміну А, з якого він синтезується в організмі. Тому нестача вітаміну А може спричинити погіршення зору.

Відмінності між паличками та колбочками

1. Відмінність у чутливості. . Поріг відчуття світла у паличок значно нижчий, ніж у колб. Це, по-перше, пояснюється тим, що в паличках більше дисків, ніж у колбочках і, значить, більша ймовірність поглинання світлових квантів. Однак головна причина в іншому. Сусідні палички за допомогою електричних синапсів. об'єднуються в комплекси, які називаються рециптивними полями .. Електричні синапси ( конексони) можуть відкриватися та закриватися; тому число паличок у рециптивному полі може змінюватися в широких межах залежно від величини освітленості: чим слабше світло, тим більші рецептивні поля. За дуже малої освітленості в полі може об'єднатися понад тисячу паличок. Сенс такого об'єднання у цьому, що його підвищує ставлення корисного сигналу до шуму. В результаті теплових флюктуацій на мембранах паличок виникає різниця потенціалів, що хаотично змінюється, яку називають шумом. При малій освітленості амплітуда шуму може перевищити корисний сигнал, тобто величину гіперполяризації, викликаної дією світла. Може здатися, що в таких умовах рецепція світла стане неможливою. Проте, у разі сприйняття світла не окремою паличкою, а великим рецептивним полем між шумом і корисним сигналом є принципова різниця. Корисний сигнал у разі виникає як сума сигналів, створюваних паличками, об'єднаними в єдину систему- рецептивне поле . Ці сигнали когерентні, вони приходять від усіх паличок в одній фазі. Шумові сигнали через хаотичний характер теплового руху некогерентні, вони приходять у випадкових фазах. З теорії складання коливань відомо, що для когерентних сигналів сумарна амплітуда дорівнює : Асум = А 1 n, де А 1 - амплітуда одиничного сигналу, n- Число сигналів.У разі некогерентних. сигналів (шуму) Асум = А 1 5,7 n . Нехай, наприклад, амплітуда корисного сигналу 10 мкВ, а амплітуда шуму 50 мкВ. Зрозуміло, що сигнал загубиться на тлі шуму. Якщо рецептивне поле об'єдналися 1000 паличок, сумарний корисний сигнал буде 10 мкВ

10 мВ, а сумарний шум - 50 мкВ 5. 7 = 1650 мкВ = 1,65 мВ, тобто сигнал буде в 6 разів більший за шум. При цьому сигнал буде впевнено сприйнятий і створить відчуття світла. Колбочки працюють при хорошій освітленості, коли навіть у одиничній колбці сигнал (ПРП) набагато більше шуму. Тому кожна колбочка зазвичай посилає свій сигнал у біполяр та гангліозну клітину незалежно від інших. Однак, якщо освітленість знижується, колбочки теж можуть поєднуватися в рецептивні поля. Щоправда, число колб у полі, зазвичай, невелика (кілька десятків). Загалом колбочки забезпечують денний зір, палички-сутічне.

2.Різниця у роздільній здатності.. Роздільна здатність ока характеризують мінімальним кутом, під яким дві сусідні точки предмета ще видно окремо. Роздільна здатність, в основному, визначається відстанню між сусідніми фоторецепторними клітинами. Щоб дві точки не злитися в одну, їхнє зображення має потрапити на дві колбочки, між якими буде ще одна (див. мал. 5). У середньому це відповідає мінімальному куту зору близько однієї хвилини, тобто роздільна здатність колбочкового зору висока. Палички, як правило, об'єднані у рецептивні поля. Всі точки, зображення яких потраплять на одне рецептивне поле, будуть сприйнят-

як одна точка, оскільки все рецептивне поле посилає в ЦНС єдиний сумарний сигнал. Тому роздільна здатність (гострота зору)при паличковому (сутінковому) зорі низька. При недостатній освітленості палички теж починають поєднуватися в рецептивні поля, і гострота зору падає. Тому щодо гостроти зору таблиця має бути добре освітлена, інакше можна зробити суттєву помилку.

3. Відмінність у розміщенні. Коли ми хочемо краще розглянути предмет, ми так повертаємося, щоб цей предмет опинився у центрі поля зору. Так як високу роздільну здатність забезпечують колбочки, в центрі сітківки переважають саме колбочки - це сприяє гарній гостроті зору. Так як колір колб жовтий, це місце сітківки називають жовтою плямою. На периферії, навпаки, набагато більше паличок (хоч є і колбочки). Там гострота зору помітно гірша, ніж у центрі поля зору. Загалом паличок у 25 разів більше, ніж колб.

4. Відмінність у відчуття кольору.Кольорове зір притаманне лише колбочкам; зображення, що дається паличками, однокольорове.

Механізм кольорового зору

Щоб виникло зорове відчуття, необхідно, щоб кванти світла поглиналися у фоторецепторних клітинах, а точніше – у родопсині та йодопсині. Поглинання світла залежить від довжини хвилі світла; кожна речовина має специфічний спектр поглинання. Дослідження показали, що існують три види йодопсину з різними спектрами поглинання. У

одного виду максимум поглинання лежить у синій частині спектру, в іншого - в зеленій і в третього - в червоній (рис. 5). У кожній колбочці присутній якийсь один пігмент, і сигнал, що посилається цією колбочкою, відповідає поглинанню світла даним пігментом. Колбочки, що містять інший пігмент, надсилатимуть інші сигнали. Залежно від спектра світла, що падає на дану ділянку сітківки, співвідношення сигналів, що надходять від колб різних типів, виявляється різним, а в цілому сукупність сигналів, одержуваних зоровим центром ЦНС, характеризуватиме спектральний склад сприйманого світла, що і дає суб'єктивне відчуття кольору.

Названий так за свою конічну форму. Це високоспеціалізовані клітини, що перетворюють світлові подразнення на нервове збудження. Колбочки чутливі до світла завдяки наявності в них специфічного пігменту-йодопсину. У свою чергу, йодопсин складається з декількох зорових пігментів. На сьогоднішній день добре відомі та досліджені два пігменти: хлоролаб (чутливий до жовто-зеленої області спектру) та еритролаб (чутливий до жовто-червоної частини спектру). У сітківці ока у дорослої людини зі 100% зором налічується близько 6-7 млн ​​колб. Розміри їх дуже невеликі: довжина близько 50 мкм, діаметр – від 1 до 4 мкм. Колбочки приблизно в 100 разів менш чутливі до світла, ніж палички (інший тип клітин сітківки), але краще сприймають швидкі рухи.

Будова фоторецепторів

Кольоровий зір

Нормалізовані графіки чутливості людських клітин-колб різних видів (К, С, Д) і клітин-паличок (П) до різних частин спектру. NB: вісь довжин хвилі на даному графіку логарифмічна.

Розрізняють три види колб, за чутливістю до різних довжин хвиль світла (квітів). Колбочки S-типу чутливі у фіолетово-синій (S від англ. Short- короткохвильовий спектр), M-типу - в зелено-жовтій (M від англ. Medium- середньохвильовий), і L-типу - у жовто-червоній (L від англ. Long- довгохвильовий) частинах спектра. Наявність цих трьох видів колб (і паличок, чутливих у смарагдово-зеленій частині спектру) дає людині кольоровий зір.

Довгохвильові та середньохвильові колбочки (з піками у жовто-червоному та синьо-зеленому діапазонах) мають широкі зони чутливості зі значним перекриттям, тому колбочки певного типу реагують не лише на свій колір; вони лише реагують на нього інтенсивніше за інших.

У нічний час, коли потік фотонів недостатній для нормальної роботи колб, зір забезпечують тільки палички, тому вночі людина не може розрізняти кольори.

Примітки

Wikimedia Foundation. 2010 .

Дивитись що таке "Колбочки (сітківка)" в інших словниках:

Перетин шару сітківки ока … Вікіпедія

Фотографія сітківки гла … Вікіпедія

СІТЧАТКА- (retina), найвнутрішня з трьох оболонок ока, отримала свою назву, дану греком Герофілом (бл. 320 р. до хр. ери), від подібності зі стягнутою рибальською мережею. Анатомія та гістологія. Сітчаста оболонка внутрішньою своєю поверхнею звернена до … Велика медична енциклопедія

- (Ретина), внутрішня оболонка ОЧІ, що складається, в основному, з різних видів нервових клітин (НЕЙРОНІВ), деякі з них є зоровими рецепторами. Рецепторні клітини (ПАЛОЧКИ та КОВБОЧКИ) реагують на вплив світла. Колбочки відповідають … Науково-технічний енциклопедичний словник

Ретина (retina), внутр. світловідчує. оболонка ока, що вистилає очне дно і переходить спереду в нейтральний епітелій війкового тіла та райдужної оболонки; перетворює світлове подразнення в нервове збудження та здійснює первинну обробку. Біологічний енциклопедичний словник

- (coni), колбочкові клітини, фоторецептори сітківки хребетних, що забезпечують денний (фотопічний) та (у більшості видів) колірний зір. Потовщений зовнішній рецепторний відросток, спрямований у бік пігментного шару сітківки, надає… Біологічний енциклопедичний словник - Цей термін має й інші значення, див. Палички. Перетин шару сітківки ока … Вікіпедія