Jakie są pręciki i czopki siatkówki i jakie jest ich znaczenie? Receptory wzrokowe oka Pręciki i czopki Fotoczułe receptory oka

Fotoreceptory te mają kształt cylindryczny, długość około 0,06 mm i średnicę około 0,002 mm. Zatem taki cylinder jest naprawdę bardzo podobny do kija. Oko zdrowa osoba zawiera około 115-120 milionów pręcików.

Pręt oka ludzkiego można podzielić na 4 strefy segmentowe:

1 - Zewnętrzna strefa segmentowa (obejmuje krążki błoniaste zawierające rodopsynę),
2 - Łącząca strefa segmentowa (rzęska),

4 - Podstawowa strefa segmentowa (połączenie nerwowe).

Pręty są bardzo światłoczułe. Zatem dla ich reakcji energia 1 fotonu (najmniejszego, cząstka elementarna Swieta). Ten fakt bardzo ważne dla widzenia w nocy, które pozwala widzieć w słabym świetle.

Pręciki nie potrafią rozróżniać kolorów, wynika to przede wszystkim z obecności w nich tylko jednego pigmentu – rodopsyny. Pigment rodopsyna, inaczej nazywany fioletem wizualnym, ze względu na zawarte w nim grupy białek (chromofory i opsyny), posiada 2 maksima absorpcji światła. Co prawda jedno z maksimów istnieje poza zakresem światła widzialnego dla ludzkiego oka (278 nm - obszar promieniowania ultrafioletowego), dlatego chyba warto nazwać to maksimum absorpcji fal. Ale drugie maksimum jest widoczne gołym okiem - istnieje przy długości fali około 498 nm, położonej na granicy widma barwy zielonej i niebieskiej.

Niezawodnie wiadomo, że rodopsyna występująca w pręcikach reaguje na światło znacznie wolniej niż jodopsyna zawarta w czopkach. Dlatego pręty charakteryzują się słabą reakcją na dynamikę strumieni świetlnych, a ponadto słabo rozróżniają ruchy obiektów. A ostrość wzroku nie jest ich przywilejem.

Stożki siatkówki

Fotoreceptory te również zyskały swoją nazwę ze względu na ich charakterystyczny kształt, podobny do kształtu kolb laboratoryjnych. Długość stożka wynosi około 0,05 mm, jego średnica w najwęższym miejscu wynosi około 0,001 mm, a w najszerszym 0,004. Siatkówka zdrowego dorosłego człowieka zawiera około 7 milionów czopków.

Szyszki mają mniejszą wrażliwość na światło. Oznacza to, że aby pobudzić ich aktywność, potrzebny będzie strumień świetlny, który będzie dziesiątki razy intensywniejszy niż wzbudzenie pracy prętów. Jednak czopki przetwarzają strumienie świetlne znacznie intensywniej niż pręciki, dzięki czemu lepiej dostrzegają ich zmiany (np. lepiej rozróżniają światło, gdy obiekty się poruszają, w dynamice względem oka). Jasniej definiują także obrazy.

Stożki ludzkiego oka obejmują również 4 strefy segmentowe:

1 - Zewnętrzna strefa segmentowa (obejmuje krążki błoniaste zawierające jodopsynę),
2 - Łącząca strefa segmentowa (zwężenie),
3 - Wewnętrzna strefa segmentowa (obejmuje mitochondria),
4 - Strefa połączenia synaptycznego lub segment podstawny.

Powodem opisanych powyżej właściwości szyszek jest zawartość w nich specyficznego pigmentu, jodopsyny. Obecnie wyizolowano i udowodniono 2 rodzaje tego pigmentu: erythrolab (jodopsyna, wrażliwy na czerwone widmo i długie fale L) i chlorolab (jodopsyna, wrażliwy na zielone widmo i średnie fale M). Nie odkryto jeszcze pigmentu wrażliwego na widmo niebieskie i krótkie fale S, chociaż przypisano mu już nazwę – cyanolab.

Podział czopków ze względu na rodzaj dominacji w nich barwnika barwnego (erythrolab, chlorolab, cyanolab) wynika z hipotezy widzenia trójskładnikowego. Istnieje jednak inna teoria widzenia – nieliniowa dwuskładnikowa. Jej zwolennicy uważają, że wszystkie szyszki zawierają jednocześnie erytrolab i chlorolab, dzięki czemu są w stanie postrzegać kolory zarówno w spektrum czerwonym, jak i zielonym. Rolę cyjanolabu pełni w tym przypadku wyblakła rodopsyna pręcików. Teorię tę potwierdzają także przykłady osób cierpiących na ślepotę barw, czyli niemożność rozróżnienia niebieskiej części widma (tritanopia). Mają także trudności z widzeniem w nocy (hemeralopia), co jest oznaką nieprawidłowej aktywności pręcików w siatkówce.

Film o budowie prętów i stożków

Objawy uszkodzenia pręcików i stożków siatkówki

Zmniejszona ostrość wzroku.
Upośledzenie widzenia barw.
„Błyskawica” przed moimi oczami.
Zwężenie pola widzenia.
Zasłona przed oczami.
Pogorszenie widzenia o zmierzchu.

Choroby atakujące pręciki i szyszki

Uszkodzenie pręcików i czopków oka jest możliwe, gdy różne patologie Siatkówka oka:

Hemeralopia („nocna ślepota”).
Zwyrodnienie plamki żółtej.
Abiotrofia barwnikowa siatkówki.
Ślepota barw.
Dysinsercja siatkówki.
Zapalenie siatkówki (zapalenie siatkówki, zapalenie naczyniówki i siatkówki).

Światłoczuła część oka to mozaika światłoczułych komórek (fotoreceptorów) znajdujących się na siatkówce. W siatkówce oka znajdują się dwa rodzaje receptorów światłoczułych, zajmujących obszar o aperturze około 170° w stosunku do osi wzrokowej: 120...130 milionów pręcików (długie i cienkie receptory widzenia w nocy), 6,5... 0,7,0 miliona czopków (krótkie i grube receptory widzenia w dzień). Zanim światło dotrze do siatkówki, musi najpierw przejść przez warstwę tkanki nerwowej i warstwę naczynia krwionośne. To rozmieszczenie elementów światłoczułych z punktu widzenia zdrowy rozsądek nie jest optymalne. Każdy projektant kamery telewizyjnej zadbałby o to, aby przewody łączące zostały ułożone tak, aby nie zakłócać światła padającego na fotokomórki. Siatkówka jest zbudowana na innej zasadzie i przyczyny tej odwrotnej struktury siatkówki nie są w pełni poznane.

Pręty i stożki ściśle przylegają do siebie wydłużonymi bokami. Ich wymiary są bardzo małe: długość prętów wynosi 0,06 mm, średnica 0,002 mm, długość i średnica stożków odpowiednio 0,035 i 0,006 mm. Gęstość pręcików i czopków w różnych częściach siatkówki waha się od 20 000 do 200 000 na 1 mm2. W tym przypadku stożki dominują w środku siatkówki, pręciki - na obwodzie. W centrum siatkówki znajduje się tzw. plamka żółta o kształcie owalnym (długość 2 mm, szerokość 0,8 mm), w tym miejscu znajdują się prawie same czopki. „Plamka” to obszar siatkówki zapewniający najostrzejsze i ostre widzenie.

Pręciki i czopki różnią się zawartością substancji światłoczułych. Substancją pręcików jest rodopsyna (fiolet wizualny). Maksymalna absorpcja światła przez rodopsynę odpowiada długości fali około 510 nm (światło zielone), co oznacza, że pręciki mają maksymalną czułość na promieniowanie przy λ = 510 nm . Światłoczuła substancja czopków (jodopsyna) występuje w trzech rodzajach, z których każdy charakteryzuje się maksymalną absorpcją w różnych strefach widma.

Pod wpływem światła cząsteczki substancji światłoczułych dysocjują (rozpadają się) na cząstki naładowane dodatnio i ujemnie. Kiedy stężenie jonów, a w konsekwencji ich całkowity ładunek elektryczny, osiągnie określoną wartość, pod wpływem ładunku we włóknie nerwowym pojawia się impuls prądowy, który jest przesyłany do mózgu.

Reakcje rozpadu światła rodopsyny i jodopsyny są odwracalne, to znaczy po ich rozłożeniu na jony pod wpływem światła i ładunku jonów wzbudzonych impulsem prądu w nerwie, substancje te ponownie przywracają swoje pierwotne światło- wrażliwa forma. Energię do regeneracji dostarczają produkty, które dostają się do oka poprzez rozległą sieć maleńkich naczyń krwionośnych. W ten sposób w oku rozpoczyna się ciągły cykl niszczenia, a następnie przywracania substancji światłoczułych.

Jeżeli poziom ilości światła działającego na oko nie zmienia się w czasie, wówczas ustala się ruchoma równowaga pomiędzy stężeniami substancji w stanach zaniku a pierwotną formą światłoczułą. Wielkość tego stężenia zależy od ilości światła działającego na oko w danym lub poprzednim momencie, tj. Wrażliwość oka na światło zmienia się przy różnych poziomach aktywnego światła.

Wiadomo, że jeśli od jasnego światła wejdziesz do bardzo słabo oświetlonego pomieszczenia, w pierwszej chwili oko nic nie dostrzeże. Stopniowo przywracana jest zdolność oka do rozróżniania obiektów. Po długim przebywaniu w ciemności (około 1 godziny) wrażliwość oka osiąga maksimum, gdy stężenie substancji światłoczułych osiąga górną granicę. Jeśli po długim pobycie w ciemności wyjdziesz na światło, w pierwszej chwili oko będzie w stanie ślepoty: przywrócenie substancji światłoczułych opóźnia się w stosunku do ich rozkładu. Stopniowo oko dostosowuje się do poziomu oświetlenia i zaczyna normalnie pracować.

Przypomnijmy, że zdolność oka do przystosowywania się do poziomu ilości światła aktywnego, wyrażająca się zmianą jego wrażliwości na światło, nazywa się dostosowanie.

Pręty – noktowizor. Pręciki potrafią reagować na najmniejszą ilość światła. Odpowiadają za naszą zdolność widzenia w świetle księżyca, w świetle gwiaździstego nieba, a nawet w przypadkach, gdy gwiaździste niebo jest ukryte za chmurami. Na ryc. 2.2 krzywa przerywana przedstawia zależność czułości prętów od długości fali. Pręciki zapewniają jedynie percepcję achromatyczną, czyli neutralną kolorystycznie w postaci bieli, szarości i czerni. Co więcej, każdy pręt nie ma bezpośredniego połączenia z mózgiem. Łączą się w grupy. Takie urządzenie wyjaśnia dużą czułość widzenia pręcikowego, ale uniemożliwia rozróżnienie najdrobniejszych szczegółów. Fakty te wyjaśniają ogólną bezbarwność i zamglenie widzenia w nocy oraz prawdziwość przysłowia: „W nocy wszystkie koty są

ry.”

Ryż. 2.2. Względna czułość widmowa pręcików i czopków

Szyszki – widzenie w dzień. Reakcja czopków jest bardziej złożona niż reakcji prętów. Zamiast po prostu rozróżniać światło od ciemności i dostrzegać szereg różnych szarych kolorów, czopki zapewniają postrzeganie kolorów chromatycznych. Innymi słowy, dzięki widzeniu stożkowemu możemy widzieć różne kolory. Rozkład widmowy czułości widzenia stożkowego według długości fali pokazano na ryc. 2.2 linią ciągłą. Krzywa ta jest zwykle nazywana krzywą widoczności, a także krzywą wrażliwości widmowej oka. Widzenie prętowe w porównaniu z widzeniem czopkowym jest znacznie bardziej wrażliwe na promieniowanie w części widma widzialnego o krótkich długościach fal, a wrażliwość na promieniowanie w części widma o długich falach (czerwonej) jest w przybliżeniu taka sama jak w przypadku czopków. Czopki jednak w dalszym ciągu reagują na niewielkie wzrosty natężenia padającego światła (tworząc obraz na siatkówce) nawet wtedy, gdy gęstość jego strumienia przez pewien czas staje się tak duża, że pręciki przestają na nie reagować - są nasycone . Innymi słowy, wszystkie pręty w tym przypadku dają maksymalną możliwą liczbę sygnałów nerwowych. Zatem nasze widzenie w dzień zapewniają prawie wyłącznie czopki. Przesunięcie wrażliwości na światło wzdłuż osi długości fali z widzenia stożkowego (w dzień) na widzenie pręcikowe (lub w nocy) nazywane jest efektem Purkinjego (a dokładniej Purkinjego). Ta „przesunięcie Purkiniego”, nazwana na cześć czeskiego naukowca Purkinjego, który odkrył ją po raz pierwszy w 1823 r., powoduje, że obiekt, który w świetle dziennym jest czerwony, jest postrzegany jako czarny w nocy lub o zmierzchu, natomiast obiekt postrzegany jako niebieski w ciągu dnia, w nocy wydaje się jasnoszary.

Posiadanie u człowieka dwóch typów receptorów światłoczułych (pręcików i czopków) jest wielką zaletą. Nie wszystkie zwierzęta mają tyle szczęścia. Na przykład kurczaki mają tylko szyszki i dlatego muszą kłaść się spać o zachodzie słońca. Sowy mają tylko patyki; muszą cały dzień mrużyć oczy.

Pręty i stożki - widzenie o zmierzchu. Zarówno pręciki, jak i czopki biorą udział w widzeniu o zmierzchu. Zmierzch to zakres oświetlenia rozciągający się od oświetlenia wytwarzanego przez promieniowanie z nieba, gdy słońce opadło więcej niż kilka stopni pod horyzontem, do oświetlenia zapewnianego przez księżyc wschodzący wysoko na czystym niebie w połowie fazy. Widzenie o zmierzchu obejmuje także widzenie w słabo oświetlonym pomieszczeniu (na przykład przy świecach). Ponieważ w takich warunkach względny udział widzenia pręcików i czopków w ogólnej percepcji wzrokowej stale się zmienia, ocena kolorów jest wyjątkowo zawodna. Istnieje jednak szereg produktów, których ocenę barwy należy przeprowadzić przy takim mieszanym widzeniu, ponieważ są one przeznaczone do spożycia przez nas przy słabym świetle. Przykładem jest farba fosforyzująca stosowana w znaki drogowe do ciemnych warunków.

Praca mózgu

Informacje z receptorów przekazywane są do mózgu za pośrednictwem nerwu wzrokowego, który zawiera około 800 tysięcy włókien. Oprócz bezpośredniego przekazywania pobudzenia z siatkówki do ośrodków mózgowych istnieje złożone sprzężenie zwrotne umożliwiające kontrolowanie na przykład ruchów gałek ocznych.

Gdzieś w siatkówce zachodzi złożone przetwarzanie informacji - logarytm gęstości prądu i konwersja logarytmu na częstotliwość pulsu. Następnie informacja o jasności, zakodowana przez częstotliwość impulsu, przekazywana jest wzdłuż włókna nerwu wzrokowego do mózgu. Jednak przez nerw przepływa nie tylko prąd, ale złożony proces wzbudzenia, będący kombinacją zjawisk elektrycznych i chemicznych. W przeciwieństwie do prąd elektryczny podkreśla fakt, że prędkość propagacji sygnału wzdłuż nerwu jest bardzo mała. Mieści się w przedziale od 20 do 70 m/s.

Informacje pochodzące z trzech rodzajów czopków są przekształcane w impulsy i kodowane w siatkówce, zanim zostaną przesłane do mózgu. Ta zakodowana informacja jest wysyłana jako sygnał luminancji ze wszystkich trzech typów czopków, a także sygnały różnicowe dla każdych dwóch kolorów (rysunek 2.3). Podłączony jest tu także drugi kanał jasności, prawdopodobnie pochodzący z niezależnego systemu różdżki.

Pierwszą różnicą jest sygnał koloru Sygnał K-Z. Tworzą go czerwone i zielone szyszki. Drugi sygnał to sygnał J-S, co uzyskuje się w podobny sposób, z tą różnicą, że informację o kolorze żółtym uzyskuje się przez dodanie wejściowego sig

połowy z szyszek K+Z.

Ryc.2.3. Model system wizualny

Mózg nie raz porównywany był do gigantycznego ośrodka gromadzącego i przetwarzającego ogromną ilość informacji. Próby zrozumienia milionów połączeń w tym niezwykle złożonym urządzeniu zakończyły się dużym sukcesem. Wiemy na przykład, że nerw wzrokowy jedno oko łączy się z nerwem wzrokowym drugiego (skrzyżowanie wzrokowe) w taki sposób, że włókna nerwowe prawej połowy jednej siatkówki przebiegają obok włókien prawej połowy drugiej siatkówki i po przejściu przez stację przekaźnikową (ciało kolankowate) w śródmózgowiu, kończą swoją drogę prawie w tym samym miejscu w płacie potylicznym mózgu, z tyłu niego. Wzbudzenia siatkówki rzutowane są na ten płat, a ich część odpowiadająca środkowi oka (plamka żółta) jest znacznie wzmocniona w porównaniu z wzbudzeniami innych części siatkówki. Stacja przekaźnikowa ma możliwość połączeń bocznych i sama część potyliczna ma wiele połączeń ze wszystkimi innymi częściami mózgu.

38. Fotoreceptory (pręty i czopki), różnice między nimi. Procesy biofizyczne zachodzące podczas absorpcji kwantu światła w fotoreceptorach. Wizualne pigmenty pręcików i stożków. Fotoizomeryzacja rodopsyny. Mechanizm widzenia barw.

.3. BIOFIZYKA PERCEPCJI ŚWIATŁA W SIATKOWIE Struktura siatkówki

Nazywa się struktura oka, która wytwarza obraz Siatkówka oka(Siatkówka oka). W nim, w najbardziej zewnętrznej warstwie, znajdują się komórki fotoreceptorowe - pręciki i czopki. Kolejną warstwę tworzą neurony dwubiegunowe, a trzecią warstwę tworzą komórki zwojowe (ryc. 4).Pomiędzy pręcikami (stożkami) a dendrytami nerwu dwubiegunowego, a także między aksonami nerwu dwubiegunowego i znajdującymi się tam komórkami zwojowymi Czy synapsy. Tworzą się aksony komórek zwojowych nerw wzrokowy. Na zewnątrz siatkówki (licząc od środka oka) znajduje się czarna warstwa nabłonka barwnikowego, która pochłania niewykorzystane promieniowanie (nie pochłonięte przez fotoreceptory) przechodzące przez siatkówkę 5*). Po drugiej stronie siatkówki (bliżej środka) znajduje się naczyniówka dostarczając tlen i składniki odżywcze do siatkówki.

Pręty i stożki składają się z dwóch części (segmentów) . Segment wewnętrzny to zwykła komórka z jądrem, mitochondriami (jest ich dużo w fotoreceptorach) i innymi strukturami. Segment zewnętrzny. prawie w całości wypełnione krążkami utworzonymi przez błony fosfolipidowe (do 1000 krążków w pręcikach, około 300 w szyszkach). Błony krążków zawierają około 50% fosfolipidów i 50% specjalnego pigmentu wizualnego, który w pręcikach nazywa się rodopsyna(w różowym kolorze; rhodos to różowy po grecku) i w szyszkach jodopsyna. Poniżej dla zwięzłości porozmawiamy tylko o patykach; procesy w szyszkach są podobne.Różnice między szyszkami i prętami zostaną omówione w innym podrozdziale. Rodopsyna składa się z białka opsyna, do którego dołączona jest grupa o nazwie siatkówka. . Siatkówka swoją budową chemiczną jest bardzo zbliżona do witaminy A, z której jest syntetyzowana w organizmie. Dlatego brak witaminy A może powodować zaburzenia widzenia.

Różnice między prętami i stożkami

1. Różnica w czułości. . Próg odczuwania światła w pręcikach jest znacznie niższy niż w czopkach. Wyjaśnia to po pierwsze fakt, że w prętach znajduje się więcej dysków niż w stożkach, a zatem istnieje większe prawdopodobieństwo pochłaniania kwantów światła. Jednakże, główny powód w innym. Sąsiadujące pręty poprzez synapsy elektryczne. łączą się w kompleksy tzw pola recepcyjne .. Synapsy elektryczne ( koneksony) można otwierać i zamykać; dlatego liczba prętów w polu recepcyjnym może się znacznie różnić w zależności od poziomu oświetlenia: im słabsze światło, tym większe pola recepcyjne. W warunkach bardzo słabego oświetlenia na polu może zjednoczyć się ponad tysiąc prętów. Celem tej kombinacji jest zwiększenie użytecznego stosunku sygnału do szumu. W wyniku wahań termicznych na membranach prętów pojawia się chaotycznie zmieniająca się różnica potencjałów, co nazywa się szumem.W warunkach słabego oświetlenia amplituda szumu może przekroczyć sygnał użyteczny, czyli wielkość hiperpolaryzacji spowodowanej działanie światła. Może się wydawać, że w takich warunkach odbiór światła stanie się niemożliwy, jednak w przypadku odbioru światła nie przez oddzielny pręt, ale przez duże pole recepcyjne, istnieje zasadnicza różnica pomiędzy szumem a sygnałem użytecznym. Sygnał użyteczny w tym przypadku powstaje jako suma sygnałów wytworzonych przez pręty połączone w jeden układ - pole odbiorcze . Sygnały te są spójne, pochodzą ze wszystkich prętów w tej samej fazie. Ze względu na chaotyczny charakter ruchu termicznego sygnały szumowe są niespójne i pojawiają się w przypadkowych fazach. Z teorii dodawania oscylacji wiadomo, że dla sygnałów spójnych całkowita amplituda jest równa : Asum = A 1 N, Gdzie A 1 - amplituda pojedynczego sygnału, N- ilość sygnałów, w przypadku sygnałów niespójnych. sygnały (szum) Asumm=A 1 5,7n. Niech np. amplituda sygnału użytecznego wyniesie 10 μV, a amplituda szumu 50 μV. Oczywiste jest, że sygnał zostanie utracony w stosunku do szumu tła. Jeśli 1000 prętów zostanie połączonych w pole recepcyjne, całkowity sygnał użyteczny wyniesie 10 μV

10 mV, a całkowity szum wynosi 50 μV 5,7 = 1650 μV = 1,65 mV, czyli sygnał będzie 6 razy większy od szumu. Dzięki takiemu podejściu sygnał będzie pewnie odbierany i stworzy wrażenie światła. Czopki pracują przy dobrym oświetleniu, gdy nawet w pojedynczym stożku sygnał (PRP) jest znacznie większy od szumu. Dlatego każdy czopek zwykle wysyła swój sygnał do komórek dwubiegunowych i zwojowych niezależnie od pozostałych. Jeśli jednak oświetlenie maleje, czopki mogą również łączyć się w pola recepcyjne. To prawda, że liczba szyszek na polu jest zwykle niewielka (kilkadziesiąt). Ogólnie rzecz biorąc, czopki zapewniają widzenie w dzień, a pręciki zapewniają widzenie o zmierzchu.

2.Różnica w rozdzielczości.. Rozdzielczość oka charakteryzuje się minimalnym kątem, pod którym dwa sąsiednie punkty obiektu są nadal widoczne osobno. Rozdzielczość zależy głównie od odległości między sąsiednimi komórkami fotoreceptorów. Aby dwa punkty nie połączyły się w jeden, ich obraz musi spaść na dwa stożki, pomiędzy którymi znajdzie się kolejny (patrz ryc. 5). Odpowiada to średnio minimalnemu kątowi widzenia wynoszącemu około jednej minuty, co oznacza, że rozdzielczość widzenia stożkowego jest wysoka. Pręty są zwykle łączone w pola recepcyjne. Dostrzeżone zostaną wszystkie punkty, których obrazy padają na jedno pole recepcyjne

przeklinam jak jeden punkt, ponieważ całe pole recepcyjne wysyła pojedynczy całkowity sygnał do centralnego układu nerwowego. Dlatego rozdzielczość (ostrość wzroku) przy widzeniu prętowym (zmierzchu) jest niski. Gdy oświetlenie jest niewystarczające, pręciki również zaczynają łączyć się w pola recepcyjne, a ostrość wzroku maleje. Dlatego przy określaniu ostrości wzroku stół musi być dobrze oświetlony, w przeciwnym razie można popełnić znaczący błąd.

3. Różnica w umiejscowieniu. Kiedy chcemy lepiej przyjrzeć się obiektowi, odwracamy się tak, aby przedmiot ten znalazł się w centrum pola widzenia. Ponieważ czopki zapewniają wysoką rozdzielczość, czopki dominują w środku siatkówki, co przyczynia się do dobrej ostrości wzroku. Ponieważ kolor czopków jest żółty, ten obszar siatkówki nazywany jest plamką żółtą. Przeciwnie, na obrzeżach jest znacznie więcej prętów (choć są też stożki). Tam ostrość widzenia jest zauważalnie gorsza niż w centrum pola widzenia. Ogólnie rzecz biorąc, prętów jest 25 razy więcej niż stożków.

4. Różnica w postrzeganiu kolorów.Widzenie kolorów jest charakterystyczne tylko dla czopków; obraz wytwarzany przez patyki jest monochromatyczny.

Mechanizm widzenia kolorów

Aby powstało wrażenie wzrokowe, konieczne jest zaabsorbowanie kwantów światła w komórkach fotoreceptorów, a dokładniej w rodopsynie i jodopsynie. Absorpcja światła zależy od długości fali światła; Każda substancja ma określone widmo absorpcji. Badania wykazały, że istnieją trzy rodzaje jodopsyny o różnych widmach absorpcji. U

jednego typu, maksimum absorpcji leży w niebieskiej części widma, drugi - w kolorze zielonym i trzeci - w kolorze czerwonym (ryc. 5). Każdy stożek zawiera pojedynczy pigment, a sygnał wysyłany przez ten stożek odpowiada absorpcji światła przez ten pigment. Czopki zawierające inny pigment będą wysyłać różne sygnały. W zależności od widma światła padającego na dany obszar siatkówki stosunek sygnałów pochodzących z czopków różne rodzaje, okazuje się być inny, ale ogólnie całość sygnałów odbieranych przez ośrodek wzrokowy centralnego układu nerwowego będzie charakteryzowała skład widmowy postrzeganego światła, co daje subiektywne odczucie koloru.

Narząd wzroku to złożony mechanizm widzenie optyczne. Zawiera gałka oczna, nerw wzrokowy wraz z pomocniczymi tkankami nerwowymi - układem łzowym, powiekami, mięśniami gałki ocznej, a także soczewką i siatkówką. Proces widzenia zaczyna się od siatkówki.

Siatkówka ma dwie różne części funkcjonalne: część wizualną lub optyczną; część jest ślepa lub rzęskowa. Siatkówka ma wewnętrzną warstwę pokrywającą oko, tj osobna część zlokalizowane na obrzeżach układu wzrokowego.

Składa się z receptorów o znaczeniu fotograficznym – czopków i pręcików, które dokonują wstępnej obróbki przychodzących sygnałów świetlnych w postaci promieniowanie elektromagnetyczne. Narząd ten leży w cienkiej warstwie, wewnątrz obok szklisty, a zewnętrzna strona przylega do układ naczyniowy powierzchnię gałki ocznej.

Siatkówka dzieli się na dwie części: większą część odpowiedzialną za widzenie i mniejszą część – część ślepą. Średnica siatkówki wynosi 22 mm i zajmuje około 72% powierzchni gałki ocznej.

Pręciki i czopki odgrywają ogromną rolę w postrzeganiu światła i kolorów

W narządzie oka, siatkówce, istniejące fotoreceptory odgrywają ważną rolę w postrzeganiu kolorów obrazów. Są to receptory - czopki i pręciki, rozmieszczone nierównomiernie. Ich gęstość waha się od 20 do 200 tysięcy na milimetr kwadratowy.

W środku siatkówki jest duża liczba stożki, z większą liczbą prętów rozmieszczonych na obwodzie. Jest też tzw żółta plama, gdzie w ogóle nie ma patyków.

Pozwalają zobaczyć wszystkie odcienie i jasność otaczających obiektów. Wysoka czułość tego typu receptorów umożliwia wychwytywanie sygnałów świetlnych i przekształcanie ich w impulsy, które następnie przesyłane są kanałami nerwu wzrokowego do mózgu.

W ciągu dnia działają receptory - czopki oka, o zmierzchu i w nocy ludzkie widzenie zapewniają receptory - pręciki. Jeśli dana osoba widzi kolorowy obraz w ciągu dnia, to tylko w nocy czarny i biały. Każdy z receptorów układu fotograficznego pełni ściśle przypisaną funkcję.

Konstrukcja prętów

Pręty i stożki mają podobną budowę

Stożki i pręty mają podobną budowę, ale różnią się ze względu na różne zadania funkcjonalne, które pełnią oraz postrzeganie strumienia światła. Pręciki to jeden z receptorów, którego nazwa wzięła się od ich cylindrycznego kształtu. Ich liczba w tej części wynosi około 120 milionów.

Są dość krótkie, mają 0,06 mm długości i 0,002 mm szerokości. Receptory mają cztery fragmenty składowe:

część zewnętrzna - dyski w postaci membrany;
sektor pośredni - rzęsy;
część wewnętrzna - mitochondria;
tkanki z zakończeniami nerwowymi.

Fotokomórka dzięki swojej dużej czułości jest w stanie zareagować na słabe błyski światła jednego fotonu. Zawiera jeden składnik zwany rodopsyną lub fioletem wizualnym.

Rodopsyna rozkłada się pod wpływem jasnego światła i staje się wrażliwa na widzenie niebieskie. W ciemności lub o zmierzchu rodopsyna regeneruje się po pół godzinie i oko jest w stanie widzieć przedmioty.

Rodopsyna wzięła swoją nazwę od jaskrawoczerwonego koloru. W świecie, który zdobywa żółty, następnie ulega odbarwieniu. W ciemności ponownie staje się jaskrawoczerwony.

Receptor ten nie jest w stanie rozpoznać kolorów i odcieni, ale pozwala zajrzeć porą wieczorową kontury obiektów. Reaguje na światło znacznie wolniej niż receptory czopkowe.

Struktura stożka

Szyszki są mniej wrażliwe niż pręciki

Szyszki mają kształt stożkowy. Liczba stożków w ten dział 6–7 milionów, długość do 50 mikronów i grubość do 4 mm. Zawiera składnik jodopsynę. Składnik dodatkowo składa się z pigmentów:

chlorolab – pigment, który może reagować na żółto-zielone kolory;
erythrolab to pierwiastek zdolny do wyczuwania barw żółto-czerwonych.

Istnieje jeszcze trzeci, oddzielnie prezentowany pigment: cyjanolab – składnik odbierający fioletowo-niebieską część widma.

Czopki są 100 razy mniej wrażliwe niż pręciki, ale reakcja percepcyjna na ruch jest znacznie szybsza. Receptor czopkowy składa się z 4 fragmentów składowych:

część zewnętrzna – dyski membranowe;
ogniwo pośrednie - zwężenie;
segment wewnętrzny – mitochondria;
obszar synaptyczny.

Część dysków w zewnętrznej części zwrócona w stronę strumienia światła jest stale odnawiana, trwa renowacja i wymiana pigmentu wizualnego. W ciągu 24 godzin wymienia się ponad 80 dysków, całkowita wymiana dysków odbywa się w ciągu 10 dni.Same stożki różnią się długością fali, są trzy typy:

S – typ reaguje na część fioletowo-niebieską;
M – typ dostrzega część zielono-żółtą;
L – typ rozróżnia części żółte i czerwone.

Pręciki to fotoreceptor wyczuwający światło, a czopki to fotoreceptor wyczuwający kolor. Tego typu stożki i pręciki razem stwarzają możliwość postrzegania barwnego otaczającego świata.

Pręciki i czopki siatkówki: choroby

Grupy receptorów zapewniające pełną percepcję kolorów obiektów są bardzo wrażliwe i mogą być podatne na różne choroby.

Choroby i objawy

Znana choroba- ślepota barw - zakłócenie funkcjonowania pręcików i czopków

Choroby wpływające na fotoreceptory siatkówki:

Daltonizm to niezdolność do rozpoznawania kolorów;
Zwyrodnienie barwnikowe siatkówki;
Zapalenie siatkówki - zapalenie siatkówki i naczyń błonowych;
Odejście warstw błony siatkówki;
Ślepota nocna lub hemeralopia, jest to zaburzenie widzenia o zmierzchu, występuje z patologią pręcików;

Zwyrodnienie plamki żółtej to zaburzenie odżywiania środkowej części siatkówki. W przypadku tej choroby obserwuje się następujące objawy:

mgła przed oczami;
trudny do odczytania, rozpoznawania twarzy;
linie proste są zniekształcone.

Inne choroby mają wyraźne objawy:

Wskaźnik widzenia maleje;
Upośledzona percepcja kolorów;
Błyski światła w oczach;
Zawężający się promień widzenia;
Obecność zasłony przed oczami;
Pogorszenie widzenia o zmierzchu.

Pręty i stożki to prawdziwy paradoks!

Kuczna ślepota lub hemeralopia powstają z powodu braku witaminy A, a następnie funkcja pręcików zostaje zakłócona, gdy dana osoba w ogóle nie widzi wieczorem i w ciemności, ale widzi doskonale w ciągu dnia.

Zaburzenie funkcjonalne czopków prowadzi do światłowstrętu, w którym widzenie jest normalne w słabym świetle, a ślepota występuje w jasnym świetle. Może rozwinąć się ślepota barw – achromazja.

Codzienna pielęgnacja wzroku, ochrona przed Szkodliwe efekty, zapobieganie zachowaniu ostrości wzroku, harmonii i postrzegania barw jest zadaniem priorytetowym dla tych, którzy chcą zachować narząd wzroku – oczy, zachować czujność w spojrzeniu i wszechstronność pełnego życia bez chorób.

Film edukacyjny opowie Ci o paradoksach widzenia:

Pręciki i czopki siatkówki są swoistymi fotoreceptorami narządów wzroku. Zadaniem czopków jest przekształcanie energii otrzymanej ze światła w specjalne części mózgu, w wyniku czego ludzkie oko potrafi wizualnie postrzegać swoje otoczenie. Pręciki odpowiadają za zdolność poruszania się w ciemności, czyli tzw. widzenie o zmierzchu. Pręty dostrzegają tylko ciemne i jasne odcienie. Natomiast czopki odbierają miliony kolorów i ich odcieni, a także odpowiadają za ostrość wzroku. Każdy z tych receptorów ma specjalną budowę, dzięki której spełnia swoje funkcje.

Pręciki i czopki to wrażliwe receptory w siatkówce oka, które przekształcają stymulację światłem w stymulację nerwową.

Patyki otrzymały swoją nazwę od cylindrycznego kształtu. Każdy kij jest podzielony na cztery główne części:

część podstawna odpowiedzialna za łączenie komórek nerwowych;
część łącząca zapewnia połączenie z rzęsami;
zewnętrzna część;
część wewnętrzna zawiera mitochondria wytwarzające energię.

Do pobudzenia fotoreceptora wystarczy energia jednego fotonu. Energia ta wystarczy, aby oczy były w stanie rozróżnić obiekty w ciemności. Odbierając energię świetlną, pręciki siatkówki ulegają podrażnieniu, a zawarty w nich pigment zaczyna absorbować fale świetlne.

Szyszki mają swoją nazwę ze względu na podobieństwo do zwykłej kolby medycznej. Są one również podzielone na cztery części. Szyszki zawierają kolejny pigment, który odpowiada za rozróżnienie odcieni zieleni i czerwieni. Interesujący fakt jest to pigment, który rozpoznaje odcienie koloru niebieskiego, nowoczesna medycyna nie zainstalowany.

Pręciki odpowiadają za percepcję w warunkach słabego oświetlenia, czopki odpowiadają za ostrość wzroku i postrzeganie kolorów

Rola fotoreceptorów w budowie gałki ocznej

Połączona praca czopków i prętów nazywa się fotorecepcją, czyli zmianą otrzymanej energii z fal świetlnych na określone obrazy wizualne. Jeśli ta interakcja zostanie zakłócona w gałce ocznej, osoba traci znaczną część wzroku. Na przykład nieprawidłowe działanie prętów może spowodować utratę zdolności poruszania się w ciemności i o zmierzchu.

Stożki siatkówki odbierają fale świetlne dochodzące w ciągu dnia. Dzięki nim ludzkie oko ma „wyraźne” widzenie kolorów.

Objawy dysfunkcji fotoreceptorów

Choroby, którym towarzyszą patologie w obszarze fotoreceptorów, mają następujące objawy:

pogorszenie „jakości” widzenia.
różny efekty świetlne przed oczami (blask, błyski, zasłona).
niewyraźne widzenie o zmierzchu;
problemy związane z różnicami kolorystycznymi;
zmniejszenie wielkości pól widzenia.

Większość chorób związanych z narządami wzroku ma charakterystyczne objawy, dzięki któremu specjalista może dość łatwo zidentyfikować chorobę. Takie choroby mogą obejmować ślepotę barw i hemeralopię. Istnieje jednak wiele chorób, którym towarzyszą te same objawy, a konkretną patologię można zidentyfikować jedynie dzięki dogłębnej diagnostyce i długotrwałemu gromadzeniu danych wywiadowczych.

Stożki mają swoją nazwę ze względu na swój kształt, podobny do kolb laboratoryjnych.

Technika diagnostyczna

Aby zdiagnozować patologie związane z pracą stożków i pręcików, zaleca się cały szereg badań:

badanie szerokości pól widzenia;
badanie stanu dna narządów wzrokowych;
kompleksowy test percepcji kolorów i ich odcieni;
UV i USG gałki ocznej;
FA – badanie pozwalające na wizualizację stanu układu naczyniowego;
refraktometria.

Prawidłowe postrzeganie kolorów i ostrość wzroku zależą bezpośrednio od funkcjonowania pręcików i czopków. Nie da się odpowiedzieć na pytanie, ile czopków znajduje się w siatkówce, ponieważ ich liczba sięga milionów. Na różne choroby siatkówka narządu wzroku zaburza funkcjonowanie tych receptorów, co może prowadzić do częściowej lub całkowitej utraty wzroku.

Choroby fotoreceptorowe

Obecnie znane są następujące choroby wpływające na fotoreceptory narządów wzrokowych:

odwarstwienie siatkówki gałki ocznej;
zwyrodnienie siatkówki związane z wiekiem;
zwyrodnienie plamki siatkówki;
ślepota barw;
zapalenie naczyniówki i siatkówki.

Siatkówka osoby dorosłej zawiera około 7 milionów czopków.

Zapobieganie chorobom oczu

Długotrwałe zmęczenie oczu jest główną przyczyną zmęczenia i napięcia narządu wzroku. Stałe obciążenie może prowadzić do poważnych konsekwencji i powodować rozwój poważna choroba co może skutkować utratą wzroku.

Eksperci twierdzą, że stosując określoną technikę, można skutecznie walczyć ze zmęczeniem oczu i zapobiegać jego występowaniu zmiany patologiczne. Głównym czynnikiem w tej kwestii jest odpowiednie oświetlenie. Okuliści nie zalecają czytania ani pracy przy komputerze w pomieszczeniu o słabym świetle. Brak oświetlenia może powodować silne napięcie gałek ocznych.

Jeżeli korzystasz z soczewek optycznych i okularów, wielkość dioptrii powinien dobrać specjalista. Aby to zrobić, możesz przejść specjalne badania w gabinecie okulistycznym, które wykażą ostrość wzroku.

Ciągła praca przy komputerze powoduje, że gałka oczna zaczyna tracić wilgoć. Dlatego ważne jest, aby robić małe przerwy, aby oczy mogły odpocząć. Idealnym rozwiązaniem dla zdrowia wzroku byłyby pięciominutowe przerwy co godzinę. Raz na trzy lub cztery godziny należy wykonywać ćwiczenia gimnastyczne dla oczu.

Kolejnym ważnym czynnikiem w zapobieganiu chorobom narządów wzroku jest odpowiednia dieta. Spożywana żywność powinna zawierać witaminy i przydatny materiał. Zaleca się spożywanie większej ilości świeżych warzyw, owoców i jagód, a także produktów mlecznych.

W kontakcie z