Vardad ja koonused silmas

määratlus

Inimsilmal on kahte tüüpi fotoretseptoreid, mis võimaldavad meil näha. Ühelt poolt on vardaretseptorid ja teiselt poolt koonusretseptorid, mis on jälle jagatud: sinised, rohelised ja punased retseptorid. Need fotoretseptorid tähistavad võrkkesta kihti ja saadavad signaali nendega seotud edastavatele rakkudele, kui nad tuvastavad valguse esinemise. Koonuseid kasutatakse fotoopilise nägemise jaoks (värvinägemine ja nägemine päevas) ja vardaid seevastu skotoopseks nägemiseks (tajumine pimedas).

Veel sel teemal: Kuidas nägemine töötab?

Ehitus

Ka inimese võrkkesta võrkkesta nn, on kokku 200 µm paks ja koosneb erinevatest rakukihtidest. Väljas on pigmendi epiteelirakud, mis on väga olulised võrkkesta on surnud fotoretseptorite ja ka visuaalse protsessi käigus tekkivate sekreteeritud rakukomponentide neelamise ja lagundamise teel.

Edasi sissepoole järgnevad tegelikud fotoretseptorid, mis on eraldatud vardadeks ja koonusteks. Mõlemal on ühine see, et neil on välimine jäseme, mis osutab pigmendi epiteeli suunas ja millel on ka sellega kokkupuude. Sellele järgneb õhuke tsillium, mille kaudu on ühendatud välimine ja sisemine lüli. Vardade puhul on välimine lüli membraanivirnaga sarnane membraanketaste kiht. Nööride puhul koosneb välimine lüli aga membraanivoltidest, nii et välimine lüli näeb pikilõikes välja nagu mingi juuksekamm, kusjuures hambad esindavad üksikuid voldikuid.

Välise jäseme rakumembraan sisaldab fotoretseptorite visuaalset pigmenti. Koonuste värvi nimetatakse rodopsiiniks ja see koosneb glükoproteiinist opsiinist ja 11-cis-võrkkestast, mis on vitamiini A1 modifikatsioon. Koonuste visuaalsed pigmendid erinevad rodopsiinist ja üksteisest opsiini erinevate vormide poolest, kuid neil on ka võrkkest. Visuaalne protsess kulutab membraaniketaste ja membraanivoltide visuaalset pigmenti ja see tuleb regenereerida. Membraanikettad ja voldid on alati äsja moodustatud. Nad rändavad sisemisest liikmest välimiseni ning pigmendi epiteel vabastab need lõpuks ja neelab ning lagundab. Pigmendiepiteeli talitlushäire põhjustab rakujäänuste ja visuaalse pigmendi sadestumist, nagu näiteks Pigmentaalne retiniit on.

Sisemine liige on fotoretseptorite tegelik rakukeha ning sisaldab rakutuuma ja raku organelle. Siin toimuvad olulised protsessid, nagu näiteks DNA lugemine, valkude või rakusõnumainete tootmine, fotoretseptorite puhul on glutamaat messenger.

Sisemine jäseme on õhuke ja selle otsas on nn retseptorijalg, mille kaudu rakk on ühendatud nn bipolaarsete rakkudega (edastavad rakud). Saatja vesiikulid koos messenger-aine glutamaadiga hoitakse retseptoraluses. Seda kasutatakse signaalide edastamiseks bipolaarsetesse rakkudesse.

Fotoretseptorite eripära on see, et pimedas vabaneb saateaine püsivalt, mistõttu valguse langedes vabanemine väheneb. Nii et teiste tajurakkude puhul pole stiimul suurem saatjate vabanemine.

On varda ja koonuse bipolaarseid rakke, mis on omakorda ühendatud ganglionirakkudega, mis moodustavad ganglioniraku kihi ja mille rakuprotsessid koos moodustavad lõpuks nägemisnärvi. Samuti on olemas raku keeruline horisontaalne seos võrkkestamida realiseerivad horisontaalsed rakud ja amakriinrakud.

Võrkkesta stabiliseerivad nn Mülleri rakud, gliiarakud võrkkestamis hõlmavad kogu võrkkesta ja toimivad raamistikuna.

funktsioon

Inimsilma fotoretseptoreid kasutatakse langeva valguse tuvastamiseks. Silm on tundlik valguskiirte suhtes, mille lainepikkused jäävad vahemikku 400–750 nm. See vastab värvidele sinisest rohelisest punaseni. Selle spektri all olevaid valguskiiri nimetatakse ultraviolettkiirgeks ja kõrgemat infrapunaks. Mõlemad pole inimsilmale enam nähtavad ja võivad isegi silma kahjustada ning põhjustada läätse läbipaistmatust.

Lisateave selle teema kohta: Katarakt

Koonused vastutavad värvinägemise eest ja signaalide väljastamiseks vajavad nad rohkem valgust. Värvinägemise realiseerimiseks on olemas kolme tüüpi koonuseid, millest igaüks vastutab erineva nähtava valguse lainepikkuse eest ja mille neeldumismaksimum nendel lainepikkustel on. Fotopigmendid, koonuste visuaalse pigmendi opsiinid, erinevad seetõttu ja moodustavad 3 alarühma: sinised koonused neeldumismaksimumiga (AM) 420 nm, rohelised koonused AM-ga 535 nm ja punased koonused AM-ga 565 nm. Kui selle lainepikkusega spektri valgus tabab retseptoreid, antakse signaal edasi.

Lisateave selle teema kohta: Värvinägemise uurimine

Vahepeal on vardad valguse esinemise suhtes eriti tundlikud ja seetõttu kasutatakse neid isegi väga vähese valguse tuvastamiseks, eriti pimedas. Seda eristatakse ainult heledal ja pimedal, kuid mitte värvi poolest. Vardarakkude visuaalse pigmendi, mida nimetatakse ka rodopsiiniks, neeldumismaksimum on lainepikkusel 500 nm.

ülesandeid

Nagu juba kirjeldatud, kasutatakse koonusretseptoreid päevase nägemise jaoks. Läbi kolme tüüpi koonuste (sinine, punane ja roheline) ning lisandvärvide segamise protsessi on näha värvid, mida näeme. See protsess erineb füüsilisest, lahutavast värvide segamisest, mis on näiteks näiteks maalrite värvide segamisel.

Lisaks võimaldavad koonused, eriti vaateaugus - kõige teravama nägemise kohas - ka kõrge eraldusvõimega teravat nägemist. See on tingitud ka eelkõige nende neuronaalsest ühendusest. Vähem koonuseid viib vastava ganglioni neuroni juurde kui vardadega; eraldusvõime on seetõttu parem kui söögipulkadega. Aastal Fovea centralis toimub isegi 1: 1 edastamine.

Seevastu vardade maksimaalne neeldumismaksimum on 500 nm, mis asub otse nähtava valguse vahemiku keskel. Nii reageerivad nad valgusele laiast spektrist. Kuid kuna neil on ainult rodopsiin, ei saa nad erineva lainepikkusega valgust eraldada. Kuid nende suur eelis on see, et nad on koonustest tundlikumad. Vardade reaktsiooniläve saavutamiseks piisab ka oluliselt vähem valguse esinemisest. Seetõttu on nad harjunud nägema pimedas, kui inimsilm on värvipime. Resolutsioon on aga palju halvem kui koonuste puhul. Rohkem vardaid läheneb, st läheneb, viib ganglioni neuronini. See tähendab, et olenemata sellest, milline sidemega varras on põnevil, aktiveeritakse ganglioni neuron. Seetõttu ei ole võimalik nii head ruumilist eraldatust kui tenonite puhul.

Huvitav on märkida, et vardakomplektid on ka nn magnotsellulaarse süsteemi andurid, mis vastutab liikumise ja kontuuritaju eest.

Lisaks võis üks või teine ​​juba tähele panna, et tähed pole öösel vaatevälja fookuses, vaid pigem äärel. Selle põhjuseks on asjaolu, et fookus projitseeritakse vaatevälja, kuid sellel pole söögipulki. Need asuvad nende ümber, nii et näete tähti pilgukeskuse fookuses.

levitamine

Erinevate ülesannete tõttu jaotuvad ka silma koonused ja vardad tiheduse poolest erinevalt. Koonuseid kasutatakse terava nägemise jaoks päeva jooksul värvide diferentseerimisega. Seetõttu olete sina keskmes võrkkesta kõige tavalisem (kollane laik - Macula lutea) ja keskmises süvendis (Fovea centralis) on ainsad retseptorid (vardad puuduvad). Vaateauk on kõige teravama nähtavuse koht ja on spetsialiseerunud päevavalgusele. Varraste maksimaalne tihedus on parafoveaalne, see tähendab keskse visuaalse süvendi ümber. Perifeerias väheneb fotoretseptorite tihedus kiiresti, kusjuures kaugemates osades on peaaegu ainult vardad.

suurus

Koonused ja söögipulgad jagavad mõnevõrra kavandit, kuid siis erinevad. Üldiselt on söögipulgad koonustest veidi pikemad.

Vardafotoretseptorite keskmine pikkus on kõige tihedamalt pakitud kohtades, st vardade parafoveaalses piirkonnas, umbes 50 um ja läbimõõt umbes 3 um.

Koonusfotoretseptorid on vardadest mõnevõrra lühemad ja läbimõõduga 2 µm fovea centralis, nn nägemiskaevus, piirkonnas, kus on kõige suurem tihedus.

number

Inimsilmal on valdavalt palju fotoretseptoreid. Ainuüksi ühel silmal on skotoopsel nägemisel (pimedas) umbes 120 miljonit vardaretseptorit, samal ajal kui päevanägemise jaoks on umbes 6 miljonit koonusretseptorit.

Mõlemad retseptorid viivad oma signaalid umbes miljonile ganglionirakule, kusjuures nende ganglionirakkude aksonid (rakupikendused) moodustavad kimpuna nägemisnärvi ja tõmbavad need ajju, et signaale saaks seal tsentraalselt töödelda.

Lisateavet leiate siit: Visuaalne keskus

Söögipulkade ja koonuste võrdlus

Nagu juba kirjeldatud, on varrastel ja koonustel struktuuris väikesed erinevused, kuid need pole tõsised. Palju olulisem on nende erinev funktsioon.

Vardad on palju valgustundlikumad ja suudavad seetõttu tuvastada isegi vähest valguse esinemist, kuid teevad vahet ainult valguse ja pimeduse vahel. Lisaks on need koonustest veidi jämedamad ja kanduvad edasi ühtlaselt, nii et nende lahutusvõime on väiksem.

Koonused seevastu vajavad rohkem valguse esinemist, kuid võimaldavad nende kolme alavormi tõttu värvinägemist. Tänu väiksemale läbimõõdule ja vähem tugevalt lähenevale ülekandele, kuni 1: 1 ülekandele fovea centralis, on neil suurepärane eraldusvõime, mida saab kasutada ainult päeval.

Kollane punkt

The Macula lutea, mida nimetatakse ka kollaseks punktiks, on koht võrkkestal, millega inimesed peamiselt näevad. Nime andis selle punkti kollakas värvus silmapõhjas. Kollane laik on koht võrkkesta enamiku fotoretseptoritega. Väljaarvatud Macula järele on jäänud peaaegu ainult vardad, mis peaksid tegema vahet heledal ja pimedal.

The Macula sisaldab endiselt keskel nn visuaalset auku, Fovea centralis. See on kõige teravama nägemise punkt. Vaateauk sisaldab maksimaalse pakkimistihedusega ainult koonuseid, mille signaale edastatakse 1: 1, nii et eraldusvõime on siin parim.

Düstroofia

Düstroofiad, patoloogilised muutused kehakoes, mis põhjustavad võrkkesta on tavaliselt geneetiliselt ankurdatud, st nad võivad olla kas vanematelt päritud või uue mutatsiooni kaudu omandatud. Mõned ravimid võivad põhjustada võrkkesta düstroofiaga sarnaseid sümptomeid. Haigustel on ühine see, et sümptomid ilmnevad ainult elu jooksul ja neil on krooniline, kuid progresseeruv kulg. Düstroofiate kulg võib haiguste lõikes olla väga erinev, kuid see võib ka haiguse piires väga kõikuda. Kursus võib mõjutatud perekonnas isegi erineda, nii et üldisi avaldusi ei saa teha. Mõne haiguse korral võib see aga pimedaks muutuda.

Sõltuvalt haigusest võib nägemisteravus langeda mitme aasta jooksul väga kiiresti või järk-järgult halveneda. Sümptomid, olenemata sellest, kas keskne vaateväli muutub esimesena või kas nägemisvälja kaotus areneb väljastpoolt sissepoole, on samuti sõltuvalt haigusest erinevad.

Võrkkesta düstroofia diagnoosimine võib esialgu olla keeruline. Siiski on arvukalt diagnostilisi protseduure, mis võimaldavad diagnoosi teha; siin on väike valik:

• Oftalmoskoopia: sageli ilmnevad nähtavad muutused, näiteks hoiused silmapõhjas
• elektroretinograafia, mis mõõdab võrkkesta elektrilist reaktsiooni valguse stiimulitele
• elektrokulograafia, mis mõõdab võrkkesta elektrilise potentsiaali muutusi silmade liikumisel.

Kahjuks on praegu nii, et enamiku geneetiliselt põhjustatud düstroofsete haiguste puhul pole teada põhjuslikku ega ennetavat ravi. Geenitehnoloogia valdkonnas viiakse praegu läbi palju uuringuid, ehkki need ravimeetodid on praegu alles uuringu faasis.

Visuaalne pigment

Inimese nägemispigment koosneb glükoproteiinist, mida nimetatakse opsiiniks, ja nn 11-cis-võrkkesta, mis on vitamiini A1 keemiline modifikatsioon. See seletab ka A-vitamiini tähtsust nägemisteravuse jaoks. Tõsise defitsiidi sümptomid võivad põhjustada ööpimedust ja äärmisel juhul pimedaksjäämist.

Koos 11-cis-võrkkestaga on rakumembraanis sisse ehitatud keha enda opsiin, mis on varraste ja kolme koonusetüübi ("koonus-opsiin") jaoks erinevates vormides. Valguse käes muutub kompleks muutuvaks: 11-cis võrkkesta muutub all-trans võrkkestaks ja opsiin muutub ka. Näiteks varraste puhul tekib metarodopsiin II, mis paneb liikuma signaalikaskaadi ja annab teada valguse esinemisest.

Punaroheline nõrkus

Punakasroheline nõrkus või pimedus on värvinägemise talitlushäire, mis on kaasasündinud ja päritud X-ga seotud mittetäieliku läbitungimisega. Kuid võib olla ka see, et tegemist on uue mutatsiooniga ja seetõttu pole ühelgi vanematest seda geneetilist defekti. Kuna meestel on ainult üks X-kromosoom, on neil haigus palju tõenäolisem ja see mõjutab kuni 10% meessoost elanikkonnast. Mõjutatud on siiski vaid 0,5% naistest, kuna nad saavad puuduliku X-kromosoomi kompenseerida tervisliku teisega.

Punakasroheline nõrkus põhineb asjaolul, et visuaalse valgu opsini geneetiline mutatsioon on toimunud kas selle rohelises või punases isovormis. See muudab lainepikkust, mille suhtes opsiin on tundlik ja seetõttu ei saa punaseid ja rohelisi toone piisavalt eristada. Mutatsioon esineb rohelise nägemise opsis sagedamini.

Samuti on võimalus, et ühe värvi värvinägemine puudub täielikult, kui näiteks kodeerivat geeni enam pole. Nimetatakse punast nõrkust või pimedust Protanomaly või. Protanoopia (rohelise jaoks: Deuteranomaly või. Deuteranoopia).

Erivorm on sinise koonusega ühevärviline, st ainult sinised koonused ja sinine nägemine töötavad; Ka punast ja rohelist ei saa siis lahutada.

Loe teemast lähemalt:

• Punaroheline nõrkus
• Värvipime
• Punase-rohelise nõrkuse test
• Värvinägemise uurimine