Anatoomia-Leksikon

Vardad ja koonused silma

määratlus

Inimese silmal on kahte tüüpi fotoretseptorid, mis võimaldavad meil näha. Ühest küljest on varraste retseptoreid ja teiselt poolt koonuse retseptoreid, mis jagunevad veelgi: sinised, rohelised ja punased retseptorid. Need fotoretseptorid esindavad võrkkesta kihti ja saadavad signaali nendega ühendatud edastavatele rakkudele, kui nad tuvastavad valguse esinemise. Koonuseid kasutatakse fotoopiliseks nägemiseks (värvide nägemine ja nägemine päevade kaupa) ja vardaid seevastu skotoopseks nägemiseks (pimedas tajumiseks).

Sellest teemast lähemalt: Kuidas nägemine töötab?

Ehitus

Ka inimese võrkkest võrkkest nimetatakse, on kokku 200 um paksune ja koosneb erinevatest rakukihtidest. Pigmendi epiteelirakud, mis on ainevahetuse jaoks väga olulised, asuvad välisküljel võrkkest absorbeerides ja lagundades surnud fotoretseptorid ning ka eritatud rakukomponendid, mis tekivad visuaalse protsessi käigus.

Tegelikud fotoretseptorid, mis on jaotatud vardadeks ja koonusteks, järgivad nüüd sissepoole. Mõlemal on ühine see, et neil on välimine jäseme, mis osutab pigmendi epiteeli poole ja millel on ka kontakt sellega. Sellele järgneb õhuke tselium, mille kaudu välimine lüli ja sisemine lüli on üksteisega ühendatud. Varraste puhul on välimine lüli membraanketaste kiht, mis sarnaneb mündivirnaga. Tenonite puhul koosneb välimine lüli aga membraanvoldidest, nii et välimine lüli näeb välja nagu mingi juuksekamm pikisuunas, kusjuures hambad esindavad üksikuid voldid.

Välisjäseme rakumembraan sisaldab fotoretseptorite visuaalset pigmenti. Koonuste värvi nimetatakse rodopsiiniks ja see koosneb glükoproteiini 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. Membraaniketastes ja membraanvoldides olev visuaalne pigment kulub visuaalse protsessi käigus ja see tuleb taastada. Membraanikettad ja -voldid on alati moodustatud. Nad rändavad sisemisest osast välimisele osale ja lõpuks vabastatakse, imenduvad ja lagunevad pigmendi epiteel. Pigmendi epiteeli talitlushäire põhjustab rakujääkide ja visuaalse pigmendi ladestumist, nagu see juhtub näiteks Retinitis pigmentosa on.

Sisemine liige on fotoretseptorite tegelik rakukeha ja sisaldab raku tuuma ja raku organellesid. Siin toimuvad olulised protsessid, näiteks DNA lugemine, valkude või rakuenergia-ainete tootmine; fotoretseptorite puhul on vahendajaks glutamaat.

Sisemine jäseme on õhuke ja selle otsas on niinimetatud retseptori jalg, mille kaudu rakk on ühendatud niinimetatud bipolaarsete rakkudega (edasisuunduvad rakud). Transmittervesiikulid koos toimeaine glutamaadiga säilitatakse retseptori aluses. Seda kasutatakse signaalide edastamiseks bipolaarsetele rakkudele.

Fotoretseptorite eripära on see, et pimeda ajal eraldub saatja aine püsivalt, mistõttu valguse langemisel see vabaneb. Nii et see ei ole nagu teiste tajurakkude puhul, stimulatsioon põhjustab saatjate suurema vabanemise.

Seal on varda- ja koonusbipolaarsed rakud, mis on omakorda ühendatud ganglionirakkudega, mis moodustavad ganglioniraku kihi ja mille raku pikendused moodustavad kokku nägemisnärvi. Samuti on ahela lahtrite keeruline horisontaalne sidumine võrkkestmida realiseerivad horisontaalsed rakud ja amakriini rakud.

Võrkkesta stabiliseerivad nn Mülleri rakud, näärme glia rakud võrkkestmis hõlmavad kogu võrkkest ja toimivad raamistikuna.

funktsiooni

Inimsilma fotoretseptoreid kasutatakse langeva valguse tuvastamiseks. Silm on tundlik valguskiirte suhtes, mille lainepikkused on vahemikus 400–750 nm. See vastab värvidele sinisest rohelisest punaseks. Selle spektri all olevaid valguskiiri nimetatakse ultraviolettkiirguseks ja kõrgemal infrapunakiirguseks. Mõlemad pole enam inimese silmale nähtavad ja võivad isegi silma kahjustada ning põhjustada läätse läbipaistmatuse.

Veel sellel teemal: Katarakt

Koonused vastutavad värvide nägemise eest ja vajavad signaalide eraldamiseks rohkem valgust. Värvnägemise realiseerimiseks on kolme tüüpi koonuseid, millest igaüks vastutab nähtava valguse erineva lainepikkuse eest ja mille neeldumismaksimum on nendel lainepikkustel. Fotopigmendid, koonuste visuaalse pigmendi opsiinid, erinevad seetõttu ja moodustavad 3 alarühma: sinised koonused, mille neeldumismaksimum (AM) on 420 nm, rohelised koonused, mille AM on 535 nm, ja punased, AM on 565 nm. Kui selle lainepikkuse spektri valgus tabab retseptoreid, edastatakse signaal edasi.

Veel sellel teemal: Värvinägemise uurimine

Vahepeal on vardad eriti tundlikud valguse suhtes ja seetõttu kasutatakse neid isegi väga pimedas valguse tuvastamiseks. Seda eristatakse ainult heleda ja tumeda vahel, kuid mitte värvi osas. Varraste visuaalse pigmendi, mida nimetatakse ka rodopsiiniks, neeldumismaksimum on lainepikkusel 500 nm.

ülesanded

Nagu juba kirjeldatud, kasutatakse koonuse retseptoreid päevasel nägemisel. Kolme tüüpi koonuste (sinine, punane ja roheline) ja aditiivse värvi segamise protsessi kaudu on näha meie nähtavad värvid. See protsess erineb füüsilisest, lahutavast värvide segamisest, nagu näiteks maalrite värvide segamisel.

Lisaks võimaldavad koonused, eriti vaateväljas - kõige teravama nägemise koht - teravat nägemist kõrge eraldusvõimega. Selle põhjuseks on ka nende närviühendused. Vähem koonuseid viib vastava ganglionneuronini kui varrastega; seetõttu on eraldusvõime parem kui söögipulgadega. in Fovea centralis on isegi edasipääs 1: 1.

Seevastu varraste maksimaalne neeldumismaksimum on 500 nm, mis on nähtava valguse keskosas. Nii et reageerite valgusele laiast spektrist. Kuna neil on ainult rododesiin, ei saa nad erineva lainepikkusega valgust eraldada. Nende suur eelis on aga see, et nad on käbidest tundlikumad. Varraste reaktsiooniläve saavutamiseks piisab ka märkimisväärselt vähem valgust. Seetõttu kasutatakse neid pimedas nägemiseks, kui inimese silm on pime. Eraldusvõime on aga palju halvem kui koonustega. Veel rohkem vardaid ühtlustub, st koondub, viies ganglionneuronini. See tähendab, et sõltumata sellest, milline sidemest pärit varras erutab, aktiveeritakse ganglionneuron. Seega pole nii head ruumilist eraldumist võimalik kui tenonide puhul.

Siinkohal on huvitav märkida, et varraste komplektid on ka nn magno-raku süsteemi andurid, mis vastutavad liikumise ja kontuuri tajumise eest.

Lisaks võis üks või teine juba märgata, et tähed ei ole öösel vaatevälja fookuses, vaid pigem äärel.Põhjus on see, et fookus projitseeritakse vaatevälja, kuid sellel pole söögipulki. Need asetsevad nende ümber, nii et näete pilgu keskpunkti fookuses olevaid tähti.

levitamine

Silma koonused ja vardad on nende erinevate ülesannete tõttu jaotunud ka tiheduse poolest erinevalt. Koonuseid kasutatakse teravaks nägemiseks koos värvi eristamisega päeva jooksul. Seetõttu olete teie keskmes võrkkest kõige tavalisem (kollane täpp - Macula lutea) ja keskkaevus (Fovea centralis) on ainsad retseptorid (vardaid pole). Vaateväli on teravaima nägemise koht ja on spetsialiseerunud päevavalgusele. Varraste maksimaalne tihedus on parafoveaalne, s.t. keskse nägemisruumi ümber. Perifeerias väheneb fotoretseptorite tihedus kiiresti, kaugemates osades on peaaegu ainult vardad.

suurus

Koonused ja söögipulgad jagavad mõningal määral kavandit, kuid erinevad. Üldiselt on söögipulgad veidi pikemad kui käbid.

Varraste fotoretseptorid on kõige tihedamalt pakitud kohtades keskmiselt umbes 50 µm ja läbimõõduga umbes 3 µm, s.o. varraste puhul parafoveaalne piirkond.

Koonuse fotoretseptorid on mõnevõrra lühemad kui vardad ja nende läbimõõt on fovea centralis ehk niinimetatud vaateväljas kõige suurema tihedusega piirkonnas 2 um.

number

Inimese silmal on ülekaalukalt palju fotoretseptoreid. Ainuüksi ühel silmal on skotoopse nägemise jaoks umbes 120 miljonit vardaretseptorit (pimedas), samal ajal kui päevasel nägemisel on umbes 6 miljonit koonuseretseptorit.

Mõlemad retseptorid koondavad oma signaalid umbes miljonile ganglionrakule, kusjuures nende ganglionirakkude aksonid (rakuprotsessid) moodustavad kimpuna nägemisnärvi (nervus opticus) ja tõmbavad need ajusse, nii et signaale saab seal tsentraalselt töödelda.

Lisateavet leiate siit: Visuaalne keskus

Söögipulgade ja käbide võrdlus

Nagu juba kirjeldatud, on varraste ja koonuste struktuuris väikesed erinevused, mis pole siiski tõsised. Palju olulisem on nende erinev funktsioon.

Vardad on valgustundlikumad ja suudavad seetõttu tuvastada isegi väikest valguse sagedust, kuid eristavad ainult heledat ja pimedat. Lisaks on need koonustest pisut paksemad ja kanduvad ühtlaselt edasi, nii et nende eraldusvõime on väiksem.

Koonused seevastu nõuavad suuremat valgust, kuid need võimaldavad värvide nägemist nende kolme alavormi kaudu. Väiksema läbimõõdu ja vähem tugevalt koonduva ülekande, fovea centralis kuni 1: 1 ülekande tõttu on neil suurepärane eraldusvõime, mida saab kasutada ainult päevasel ajal.

Kollane punkt

Macula lutea, mida tuntakse ka kui kollast punkti, on võrkkesta koht, mida inimesed peamiselt näevad. Nimi anti selle silma kollasuse kollase värvusega. Kollane laik on koht võrkkest enamiku fotoretseptoritega. Väljaarvatud Macula alles on jäänud peaaegu ainult vardad, mis väidetavalt eristavad heledat ja tumedat.

Macula tsentraalselt sisaldab endiselt nn vaateauku, Fovea centralis. See on teravaima nägemise punkt. Vaateväljas on maksimaalses tiheduses ainult koonused, mille signaalid edastatakse 1: 1, nii et eraldusvõime on siin parim.

Düstroofia

Düstroofiad, kehakoes esinevad patoloogilised muutused, mis põhjustavad võrkkest on tavaliselt geneetiliselt ankurdatud, s.t. neid saab vanematelt pärandada või omandada uue mutatsiooni kaudu. 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 haigusest erineda, kuid ühe haiguse korral võib see ka väga erinev olla. Kursus võib mõjutatud perekonnas isegi erineda, nii et üldisi väiteid ei saa teha. Mõne haiguse puhul võib see aga muutuda pimedaks.

Sõltuvalt haigusest võib nägemisteravus väga kiiresti väheneda või mitme aasta jooksul järk-järgult halveneda. Sümptomid, olenemata sellest, kas keskne vaateväli muutub kõigepealt või vaatevälja kadumine progresseerub väljastpoolt sissepoole, on haiguse tõttu varieeruvad.

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

Oftalmoskoopia: sageli ilmnevad nähtavad muutused, näiteks silmapõhja hoiused
elektroretinograafia, mis mõõdab võrkkesta elektrilist reageerimist valguse stiimulitele
elektrokulograafia, mis mõõdab võrkkesta elektripotentsiaali muutusi silmade liikumisel.

Kahjuks on praegu nii, et enamiku geneetiliselt põhjustatud düstroofsete haiguste korral ei ole põhjuslikku ega ennetavat ravi teada. Kuid geenitehnoloogia valdkonnas tehakse praegu palju uuringuid, kusjuures need ravimeetodid on praegu alles uuringufaasis.

Visuaalne pigment

Inimese visuaalne pigment koosneb glükoproteiinist nimega opsin ja niinimetatud 11-cis-võrkkestast, mis on A1-vitamiini keemiline modifikatsioon. See seletab ka A-vitamiini tähtsust nägemisteravuse jaoks. Tõsiste puudulikkussümptomite korral võib tekkida ööpimedus ja äärmisel juhul pimedus.

Koos 11-cis-võrkkestaga on rakumembraani sisse ehitatud keha enda toodetud opsiin, mis eksisteerib varraste erinevates vormides ja kolm koonuse tüüpi ("koonuse opsiin"). Valgusega kokkupuutel muutub kompleks: 11-cis-võrkkest muutub trans-trans-võrkkestaks ja opsiiniks. Varrastes toodetakse näiteks metarodopsiini II, mis seab liikuma signaalikaskaadi ja teatab valguse esinemissagedusest.

Punane roheline nõrkus

Punakasroheline nõrkus või pimedus on kaasasündinud ja päritud X-seotud värvide nägemise rike, mis on seotud mittetäieliku läbitungimisega. Kuid võib ka olla, et see on uus mutatsioon ja seetõttu pole ühelgi vanematest seda geneetilist defekti. Kuna meestel on ainult üks X-kromosoom, saavad nad selle haiguse palju tõenäolisemalt ja see mõjutab kuni 10% meespopulatsioonist. Kuid see mõjutab ainult 0,5% naistest, kuna nad saavad defektse X-kromosoomi kompenseerida tervisliku teisega.

Punase-rohelise nõrkus põhineb asjaolul, et visuaalse valgu opsiini kas selle rohelises või punases isovormis on toimunud geneetiline mutatsioon. See muudab lainepikkuse, mille suhtes opsiin on tundlik, ja seetõttu ei saa punaseid ja rohelisi toone piisavalt eristada. Mutatsioon toimub sagedamini rohelise nägemise opsinis.

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

Erivormiks on sinise koonuse monokromatism, s.t. töötavad ainult sinised käbid ja sinine nägemine; Punast ja rohelist ei saa ka siis lahutada.

Loe teema kohta lähemalt: