Anatomija-Leksikon

Palice in storži v očesu

opredelitev

Človeško oko ima dve vrsti fotoreceptorjev, ki nam omogočata, da vidimo. Na eni strani so palčni receptorji, na drugi strani pa stožčasti receptorji, ki so spet razdeljeni: modri, zeleni in rdeči receptorji. Ti fotoreceptorji predstavljajo plast mrežnice in pošiljajo signal oddajnim celicam, povezanim z njimi, če zaznajo pojav svetlobe. Stožci se uporabljajo za fotopični vid (barvni vid in vid po dnevu), palice pa za skotopični vid (zaznavanje v temi).

Več o tej temi: Kako deluje vid?

Gradnja

Tudi človeška mrežnica mrežnice je debel skupno 200 µm in je sestavljen iz različnih celičnih plasti. Na zunanji strani so pigmentne epitelijske celice, ki so zelo pomembne za presnovo mrežnice so z absorpcijo in razgradnjo odmrlih fotoreceptorjev in tudi izločenih celičnih komponent, ki nastanejo med vidnim procesom.

Nadalje navznoter sledijo dejanskim fotoreceptorjem, ki so ločeni v palice in stožce. Obema je skupno, da imata zunanji ud, ki je usmerjen proti pigmentnemu epiteliju in ima z njim tudi stik. Temu sledi tanek cilij, skozi katerega sta povezani zunanji in notranji člen. Pri palicah je zunanja povezava plast membranskih diskov, podobna svežnju kovancev. Pri trnih pa je zunanja povezava sestavljena iz membranskih gub, tako da je zunanja povezava videti kot nekakšen lasni glavnik v vzdolžnem prerezu, pri čemer zobje predstavljajo posamezne gube.

Celična membrana zunanjega uda vsebuje vizualni pigment fotoreceptorjev. Barva storžkov se imenuje rodopsin in je sestavljena iz glikoproteinskega opsina in 11-cis mrežnice, modifikacije vitamina A1. Vizualni pigmenti storžkov se od rodopsina in med seboj razlikujejo po različnih oblikah opsina, imajo pa tudi mrežnico. Vizualni pigment v membranskih diskih in membranskih gubah porabi vizualni proces in ga je treba regenerirati. Membranski diski in gube so vedno na novo oblikovani. Selijo se iz notranjega v zunanji člen in jih pigmentni epitelij na koncu sprosti, absorbira in razgradi. Napaka v delovanju pigmentnega epitelija povzroči odlaganje celičnih ostankov in vidnega pigmenta, kot je to na primer pri bolezni Retinitis pigmentosa je.

Notranji član je dejansko celično telo fotoreceptorjev in vsebuje celično jedro in celične organele. Tu potekajo pomembni procesi, kot so odčitavanje DNK, tvorba beljakovin ali snovi, ki prenašajo celične snovi; pri fotoreceptorjih je glutamat prenosna snov.

Notranji ud je tanek in ima na koncu tako imenovano receptorsko stopalo, preko katerega je celica povezana s tako imenovanimi bipolarnimi celicami (posredovalnimi celicami). Oddajniške vezikule z messenger snovjo glutamatom so shranjene v receptorski bazi. Ta se uporablja za prenos signalov v bipolarne celice.

Posebnost fotoreceptorjev je, da se v temi oddajna snov trajno sprosti, pri čemer se sproščanje zmanjša, ko pade svetloba. Tako kot pri drugih zaznavnih celicah dražljaj vodi do povečanega sproščanja oddajnikov.

Obstajajo paličaste in stožčaste bipolarne celice, ki pa so med seboj povezane z ganglijskimi celicami, ki sestavljajo plast ganglijskih celic in katerih celični procesi skupaj na koncu tvorijo optični živec. Obstaja tudi zapletena horizontalna medsebojna povezava celic mrežniceki jo realizirajo vodoravne celice in amakrine celice.

Mrežnico stabilizirajo tako imenovane Müllerjeve celice, glialne celice mrežniceki obsegajo celotno mrežnico in delujejo kot ogrodje.

funkcijo

Fotoreceptorji človeškega očesa se uporabljajo za zaznavanje vpadne svetlobe. Oko je občutljivo na svetlobne žarke z valovnimi dolžinami med 400 - 750 nm. To ustreza barvam od modre do zelene do rdeče. Svetlobni žarki pod tem spektrom se imenujejo ultravijolični, zgoraj pa infrardeči. Oboje človeškega očesa ne vidi več in lahko celo poškoduje oko in povzroči motnost leče.

Več o tej temi: Katarakta

Stožci so odgovorni za barvni vid in za oddajanje signalov potrebujejo več svetlobe. Za uresničitev barvnega vida obstajajo tri vrste stožcev, od katerih je vsak odgovoren za različno valovno dolžino vidne svetlobe in ima na teh valovnih dolžinah svoj absorpcijski maksimum. Fotopigmenti, opsini vidnega pigmenta storžkov, se torej razlikujejo in tvorijo 3 podskupine: modri storži z največjo absorpcijo (AM) 420 nm, zeleni storži z AM 535 nm in rdeči storži z AM 565 nm. Če svetloba tega valovnega spektra zadene receptorje, se signal prenaša naprej.

Več o tej temi: Pregled barvnega vida

Medtem so palice še posebej občutljive na pojav svetlobe in se zato uporabljajo za zaznavanje zelo malo svetlobe, zlasti v temi. Ločimo ga le med svetlobo in temo, vendar ne glede na barvo. Vizualni pigment paličnih celic, imenovan tudi rodopsin, ima absorpcijski maksimum pri valovni dolžini 500 nm.

naloge

Kot že opisano, se stožčasti receptorji uporabljajo za dnevni vid. Skozi tri vrste stožcev (modri, rdeči in zeleni) in postopek aditivnega mešanja barv lahko vidimo barve, ki jih vidimo. Ta postopek se razlikuje od fizičnega, subtraktivnega mešanja barv, na primer pri mešanju slikarskih barv.

Poleg tega stožci, zlasti v razgledni jami - na mestu najbolj ostrega vida - omogočajo tudi oster vid z visoko ločljivostjo. To je predvsem posledica njihove nevronske medsebojne povezanosti. Manj stožcev vodi do ustreznega ganglijskega nevrona kot pri palicah; ločljivost je torej boljša kot pri palicah. V Fovea centralis obstaja celo posredovanje 1: 1.

Palice pa imajo maksimum z absorpcijskim maksimumom 500 nm, kar je ravno na sredini vidne svetlobe. Tako reagirajo na svetlobo iz širokega spektra. Ker pa imajo le rodopsin, ne morejo ločiti svetlobe različnih valovnih dolžin. Njihova velika prednost pa je, da so bolj občutljivi kot storži. Za dosego reakcijskega praga za palice zadostuje tudi znatno manjši vpad svetlobe. Zato se uporabljajo v temi, ko je človeško oko barvno slepo. Ločljivost pa je veliko slabša kot pri storžkih. Več palic se konvergira, torej konvergira, vodi do ganglijskega nevrona. To pomeni, da se ne glede na to, katera palica iz povoja je vzbujena, aktivira ganglijski nevron. Tako dobre prostorske ločitve kot pri trnih torej ni mogoče.

Zanimivo je omeniti, da so sklopi palic tudi senzorji za tako imenovani magnocelularni sistem, ki je odgovoren za gibanje in zaznavanje konture.

Poleg tega je eden ali drugi morda že opazil, da zvezde ponoči niso v žarišču vidnega polja, ampak bolj na robu. To je zato, ker se fokus projicira na pogled, vendar nima palic. Ti ležijo okoli njih, tako da lahko vidite zvezde okoli žarišča središča pogleda.

distribucija

Zaradi različnih nalog so tudi storži in palice v očesu glede na gostoto različno porazdeljeni. Stožci se čez dan uporabljajo za oster vid z barvno diferenciacijo. Torej ste v središču mrežnice najpogostejši (rumena pega - Macula lutea) in v osrednji jami (Fovea centralis) so edini prisotni receptorji (brez palic). Razgledna jama je kraj najostrejšega vida in je specializirana za dnevno svetlobo. Palice imajo svojo največjo gostoto parafovealno, to je okoli osrednje vidne jame. Na obrobju se gostota fotoreceptorjev hitro zmanjšuje, pri čemer so v bolj oddaljenih delih prisotne skoraj samo palice.

velikost

Stožci in palčke do neke mere delijo načrt, vendar se nato razlikujejo. Na splošno so palčke nekoliko daljše od storžkov.

Fotoreceptorji palic imajo povprečno dolžino približno 50 µm in premer približno 3 µm na najbolj gosto zapakiranih mestih, to je parafovealno območje za palice.

Stožčasti fotoreceptorji so nekoliko krajši od palic in imajo premer 2 µm v fovea centralis, tako imenovani jamski vid, v regiji z največjo gostoto.

številko

Človeško oko ima ogromno fotoreceptorjev. Samo eno oko ima okoli 120 milijonov palčastih receptorjev za skotopični vid (v temi), medtem ko obstaja približno 6 milijonov stožčastih receptorjev za dnevni vid.

Oba receptorja konvergirata svoja signala v približno milijon ganglijskih celic, pri čemer aksoni (podaljški celic) teh ganglijskih celic tvorijo optični živec kot snop in jih povlečejo v možgane, da se tam signale lahko centralno obdela.

Več informacij najdete tukaj: Vizualni center

Primerjava palčk in storžkov

Kot smo že opisali, imajo palice in storži rahle razlike v strukturi, vendar to ni resno. Veliko pomembnejša je njihova drugačna funkcija.

Palice so veliko bolj občutljive na svetlobo in zato lahko zaznajo celo majhno pojavnost svetlobe, razlikujejo pa le svetlobo in temo. Poleg tega so nekoliko debelejši od stožcev in se prenašajo naprej, tako da je njihova ločevalna moč manjša.

Stožci po drugi strani zahtevajo več svetlobe, vendar lahko zaradi svojih treh podoblik omogočijo barvni vid. Zaradi manjšega premera in manj močno konvergirajočega prenosa do 1: 1 prenosa v fovea centralis imajo odlično ločljivost, ki jo lahko uporabljamo samo podnevi.

Rumena pika

The Macula lutea, imenovano tudi rumena pika, je mesto na mrežnici, s katerim ljudje v prvi vrsti vidijo. Ime je dobilo rumenkasto obarvanje te točke v očesnem dnu. Rumena pika je kraj mrežnice z večino fotoreceptorjev. Razen Macula skoraj so ostale le še palice, ki naj bi razlikovale med svetlobo in temo.

The Macula še vedno vsebuje tako imenovano vizualno jamo v središču, Fovea centralis. To je točka najbolj ostrega vida. Razgledna jama vsebuje samo stožce v njihovi največji gostoti pakiranja, katerih signali se prenašajo v razmerju 1: 1, tako da je ločljivost tukaj najboljša.

Distrofija

Distrofije, patološke spremembe v telesnem tkivu, ki povzročajo mrežnice so običajno gensko zasidrani, torej jih je mogoče podedovati od staršev ali pridobiti z novo mutacijo. Nekatera zdravila lahko povzročijo simptome, podobne distrofiji mrežnice. Skupno je boleznim, da se simptomi pojavijo šele v življenju in imajo kroničen, a progresiven potek. Potek distrofij se lahko zelo razlikuje od bolezni do bolezni, lahko pa tudi močno niha znotraj bolezni. Tečaj se lahko pri prizadeti družini razlikuje, tako da ni mogoče dati splošnih izjav. Pri nekaterih boleznih pa lahko napreduje v slepoto.

Odvisno od bolezni se lahko ostrina vida zelo hitro zmanjša ali postopoma poslabša v nekaj letih. Tudi simptomi, ali se najprej spremeni osrednje vidno polje ali izguba vidnega polja napreduje od zunaj navznoter, so različni tudi glede na bolezen.

Diagnosticiranje distrofije mrežnice je sprva lahko težavno. Obstajajo pa številni diagnostični postopki, ki lahko diagnozo omogočijo; tukaj je majhen izbor:

Oftalmoskopija: pogosto se pokažejo vidne spremembe, kot so nanosi v očesnem dnu
elektroretinografija, ki meri električni odziv mrežnice na svetlobne dražljaje
elektrookulografija, ki meri spremembe električnega potenciala mrežnice, ko se oči premikajo.

Žal je trenutno tako, da za večino gensko povzročenih distrofičnih bolezni ni znana nobena vzročna ali preventivna terapija. Vendar se trenutno izvaja veliko raziskav na področju genskega inženiringa, čeprav so te terapije trenutno šele v fazi študije.

Vizualni pigment

Človeški vizualni pigment je sestavljen iz glikoproteina, imenovanega opsin, in tako imenovane 11-cis-mrežnice, ki je kemična modifikacija vitamina A1. To tudi pojasnjuje pomen vitamina A za ostrino vida. Simptomi hude pomanjkljivosti lahko povzročijo nočno slepoto in v skrajnih primerih slepoto.

Skupaj z 11-cis mrežnico je v celično membrano vgrajen telesni opsin, ki obstaja v različnih oblikah za palice in tri vrste stožcev ("stožec opsin"). Ko je izpostavljen svetlobi, se kompleks spremeni: 11-cis mrežnica se spremeni v celotno trans mrežnico in spremeni se tudi opsin. V primeru palic se na primer proizvaja metarhodopsin II, ki sproži signalno kaskado in poroča o pojavnosti svetlobe.

Rdeča zelena šibkost

Rdeče-zelena šibkost ali slepota je okvara barvnega vida, ki je prirojena in podedovana X, povezana z nepopolno penetracijo. Lahko pa je tudi, da gre za novo mutacijo in zato noben od staršev nima te genetske okvare. Ker imajo moški samo en kromosom X, je veliko večja verjetnost, da bodo zboleli in prizadenejo do 10% moške populacije. Vendar je prizadetih le 0,5% žensk, saj lahko okvarjen X-kromosom nadomestijo z zdravim drugim.

Rdeče-zelena slabost temelji na dejstvu, da je pri vizualnem proteinu opsinu prišlo do genetske mutacije bodisi v njegovi zeleni bodisi v rdeči izoformi. To spremeni valovno dolžino, na katero je opsin občutljiv, zato rdečih in zelenih tonov ni mogoče dovolj razlikovati. Mutacija se pogosteje pojavlja v opsinu za zeleni vid.

Obstaja tudi možnost, da je barvni vid za eno od barv popolnoma odsoten, če denimo kodirni gen ni več prisoten. Rdeča slabost ali slepota se imenuje Protanomalija ali. Protanopija (za zeleno: Deuteranomaly ali. Deuteranopia).

Posebna oblika je enobarvni modri stožec, torej delujejo samo modri storži in modri vid; Nato tudi rdeče in zelene ni mogoče ločiti.

Preberite več o temi: