Palice in stožci v očesu

opredelitev

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

Več o tej temi: Kako deluje vid?

Gradnja

Tudi človeška mrežnica mrežnica je debel približno 200 µm in je sestavljen iz različnih celičnih plasti. Pigmentne epitelijske celice, ki so zelo pomembne za presnovo, ležijo na zunanji strani mrežnica z absorpcijo in razpadanjem mrtvih fotoreceptorjev in tudi izločenih celičnih komponent, ki nastanejo med vizualnim postopkom.

Dejanski fotoreceptorji, ki so ločeni na palice in stožce, zdaj sledijo navznoter. Obe imata skupno to, da imata zunanji ud, ki kaže proti pigmentnemu epiteliju in ima tudi stik z njim. Sledi tanek cilium, skozi katerega sta povezana zunanja in notranja vez. Pri palicah je zunanja povezava plast membranskih diskov, podobna kupu kovancev. Pri tenonih pa je zunanja povezava sestavljena iz membranskih pregibov, tako da je zunanja povezava videti kot nekakšen glavnik za lase v vzdolžnem preseku, pri čemer zobje predstavljajo posamezne gube.

Celična membrana zunanje okončine vsebuje vidni pigment fotoreceptorjev. Barva stožcev se imenuje rodopsin in je sestavljena iz glikoproteinskega opsina in 11-cis mrežnice, modifikacije vitamina A1. Vizualni pigmenti stožcev se od rodopsina in drug od drugega razlikujejo po različnih oblikah oppsina, imajo pa tudi mrežnico. Vizualni pigment v membranskih diskih in membranskih gubah porabi vizualni postopek in ga je treba regenerirati. Membranski diski in pregibi so vedno na novo oblikovani. Migrirajo iz notranjega v zunanji član in se na koncu sprostijo ter absorbirajo in razgradijo pigmentni epitelij. Motnje delovanja pigmenta epitelija povzroči odlaganje celičnih naplavin 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, proizvodnja beljakovin ali snovi v celicah, v primeru fotoreceptorjev pa je glutamat glasnik.

Notranji ud je tanek in ima na koncu tako imenovano receptorsko nogo, skozi katero je celica povezana s tako imenovanimi bipolarnimi celicami (celice za posredovanje). Oddajniki veziklov z glasbeno snovjo glutamatom so shranjeni v receptorski bazi. Uporablja se za prenos signalov v bipolarne celice.

Posebnost fotoreceptorjev je ta, da se predajna snov trajno sprosti, ko je temna, pri čemer se sproščanje zmanjša, ko svetloba pade. Torej ni tako kot pri drugih zaznavnih celicah, da dražljaj vodi do povečanega sproščanja oddajnikov.

Obstajajo palične in stožčaste bipolarne celice, ki so medsebojno povezane z ganglijskimi celicami, ki sestavljajo celično plast ganglijev in katerih celični procesi na koncu skupaj tvorijo vidni živec. Obstaja tudi zapletena horizontalna medsebojna povezava celic mrežnicakar realizirajo vodoravne celice in amakrinske celice.

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

funkcijo

Fotoreceptorji človeškega očesa se uporabljajo za zaznavanje vpadne svetlobe. Oko je občutljivo na svetlobne žarke z valovno dolžino med 400 - 750 nm, kar ustreza barvam od modre do zelene do rdeče, svetlobni žarki pod tem spektrom pa so imenovani kot ultravijolični in zgoraj kot infrardeči. Oboje ni več vidno človeškemu očesu in lahko celo poškoduje oko in povzroči motnost leče.

Več o tej temi: Katarakta

Stožci so odgovorni za barvni vid in potrebujejo več svetlobe za oddajanje signalov. 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 največjo absorpcijo. Fotopigmenti, opini vidnega pigmenta stožcev se zato razlikujejo in tvorijo 3 podskupine: modri stožci z absorpcijskim maksimumom (AM) 420 nm, zeleni stožci z AM 535 nm in rdeči stožci z AM 565 nm. Če svetloba tega spektra valovne dolžine zadene receptorje, se signal odda naprej.

Več o tej temi: Pregled barvnega vida

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

naloge

Kot smo že opisali, se receptorji stožcev uporabljajo za dnevno videnje. 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, kar velja na primer pri mešanju slikarskih barv.

Poleg tega stožci, še posebej v razgledni jami - kraj najostrejšega vida - omogočajo tudi oster vid z visoko ločljivostjo. To je posledica zlasti njihove nevronske medsebojne povezanosti. Manj stožcev vodi do ustreznega ganglijskega nevrona kot pri palicah; ločljivost je zato boljša kot pri paličicah. V Fovea centralis obstaja celo posredovanje 1: 1.

Na drugi strani imajo palice največ z absorpcijskim maksimumom 500 nm, kar je ravno na sredini območja vidne svetlobe. Torej reagirate na svetlobo iz širokega spektra. Ker pa imajo samo rodopsin, ne morejo ločiti svetlobe različnih valovnih dolžin. Njihova velika prednost pa je, da so občutljivejši od stožcev. Za doseganje reakcijskega praga palic zadostuje tudi bistveno manjša pojavnost svetlobe. Zato se uporabljajo za gledanje v temi, ko je človeško oko barvno slepo. Ločljivost pa je precej slabša kot pri stožcih. Več palic, ki se zbližajo, to pomeni, da vodijo do ganglijskega nevrona. To pomeni, da se ne glede na to, katera palica iz povoja je vzbujena, se ganglionski nevron aktivira. Torej ni mogoče tako dobro prostorsko ločitev, kot pri teninih.

Zanimivo je, da so sklopi palic tudi senzorji za tako imenovani magnocelični sistem, ki je odgovoren za zaznavanje gibanja in konture.

Poleg tega je lahko eden ali drugi že opazil, da zvezde ponoči niso v središču vidnega polja, temveč na robu.To je zato, ker se fokus usmerja v vidno jamo, vendar nima palic. Te ležijo okrog njih, zato lahko okoli žarišča središča pogleda vidite zvezde.

distribucija

Zaradi različnih nalog se stožci in palice v očesu tudi glede na gostoto razporejajo različno. Stožci se uporabljajo za oster vid z razlikovanjem barv čez dan. Zato ste v središču mrežnica najpogostejša (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 parafovealno največjo gostoto, tj. okoli osrednje vidne jame. Na obodu se gostota fotoreceptorjev hitro zmanjšuje, pri čemer so v bolj oddaljenih delih skoraj samo palice.

velikost

Stožci in drobtine v določeni meri delijo načrt, vendar se nato razlikujejo. Na splošno so paličice nekoliko daljše od stožcev.

Fotoreceptorji palic imajo v povprečju dolžino približno 50 µm in premer približno 3 µm na najbolj gosto pakiranih mestih, tj. za palice, parafovealno območje.

Konusni fotoreceptorji so nekoliko krajši od palic in imajo premer 2 µm v fovea centralis, tako imenovani vidni jami, v regiji z največjo gostoto.

številka

Človeško oko ima ogromno število fotoreceptorjev. Samo eno oko ima približno 120 milijonov paličnih receptorjev za skotopični vid (v temi), medtem ko je za dnevno vid približno 6 milijonov receptorjev stožcev.

Oba receptorja pretvorita svoje signale v približno milijon ganglijskih celic, pri čemer aksoni (celični procesi) teh ganglijskih celic tvorijo optični živec kot snop in vlečejo v možgane, tako da se signali tam lahko centralno obdelujejo.

Več informacij najdete tukaj: Vizualno središče

Primerjava palčk in storžkov

Kot smo že opisali, imajo palice in stožci majhne razlike v strukturi, ki pa niso resne. Veliko pomembnejše je njihovo drugačno delovanje.

Palice so veliko bolj občutljive na svetlobo in zato lahko zaznajo celo majhno pojavnost svetlobe, vendar le razlikujejo med svetlobo in temno. Poleg tega so nekoliko debelejše od stožcev in se prenašajo konvergentno, tako da je njihova ločitvena moč manjša.

Stožci na drugi strani zahtevajo večjo pojavnost svetlobe, vendar lahko omogočijo barvni vid skozi svoje tri podoblike. Zaradi manjšega premera in manj močno konvergirajočega prenosa, do 1: 1 prenosa v fovea centralis, imajo odlično ločljivost, ki jo je mogoče uporabljati le čez dan.

Rumena točka

The Macula lutea, znana tudi kot rumena točka, je mesto na mrežnici, s katerim se ljudje vidijo predvsem. Ime je dobilo po rumeno obarvanosti te točke v očesnem očesu. Rumena pega je kraj mrežnica z večino fotoreceptorjev. Razen Macula ostanejo skoraj samo palice, ki naj bi razlikovale med svetlobo in temno.

The Macula še vedno vsebuje tako imenovano razgledno jamo, Fovea centralis. To je točka najbolj ostrega vida. Ogledna jama vsebuje samo stožce v največji gostoti embalaže, katerih signali se prenašajo 1: 1, tako da je tu ločljivost najboljša.

Distrofija

Distrofija, patološke spremembe v telesnem tkivu, ki povzročajo nastanek mrežnica so običajno gensko zasidrane, tj. bodisi jih lahko podedujemo od staršev ali pridobimo z novo mutacijo. Nekatera zdravila lahko povzročijo simptome, podobne distrofiji mrežnice. Bolezni imajo skupno to, da se simptomi pojavijo šele v življenju in imajo kroničen, a napredujoč potek. Potek distrofij se lahko od bolezni do bolezni zelo razlikuje, lahko pa se tudi močno razlikuje znotraj ene bolezni. Tečaj se lahko razlikuje celo v prizadeti družini, tako da ni mogoče podati splošnih izjav. Pri nekaterih boleznih pa lahko napreduje do slepote.

Ostrina vida se lahko glede na bolezen zelo hitro zmanjša ali postopoma poslabša v nekaj letih. Simptomi, ne glede na to, ali se osrednje vidno polje najprej spremeni ali izguba vidnega polja napreduje od zunaj navznoter, so zaradi bolezni različni.

Diagnosticiranje distrofije mrežnice je na začetku lahko oteženo. Vendar pa obstajajo številni diagnostični postopki, ki lahko omogočijo diagnozo; Tukaj je majhen izbor:

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

Na žalost trenutno velja, da za večino genetsko povzročenih distrofičnih bolezni ni znano vzročno ali preventivno zdravljenje. Vendar pa se trenutno izvaja veliko raziskav na področju genskega inženiringa, pri čemer so te terapije trenutno šele v fazi študije.

Vizualni pigment

Človeški vidni pigment je sestavljen iz glikoproteina, imenovanega opsin, in tako imenovanega 11-cis-mrežnice, ki je kemična modifikacija vitamina A1. To tudi pojasnjuje pomen vitamina A za ostrino vida. V primeru močnih simptomov pomanjkanja se lahko pojavi nočna slepota in v skrajnih primerih slepota.

Skupaj z 11-cis mrežnico se v celično membrano vgradi oppsin, ki ga proizvede telo, ki obstaja v različnih oblikah za palice in tri vrste stožcev ("stožec opin"). Ko se izpostavimo svetlobi, se kompleks spremeni: 11-cis mrežnice spremeni v vse trans-mrežnico in opsin se tudi spremeni. Metarhodopsin II, na primer, nastaja v palicah, 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 tudi, da gre za novo mutacijo in zato nobeden od staršev nima te genetske okvare. Ker imajo moški samo en kromosom X, je veliko večja verjetnost, da bodo zboleli in do 10% moške populacije prizadene. Prizadene pa le 0,5% žensk, saj lahko z zdravim drugim nadomestijo pokvarjen X kromosom.

Rdeče-zelena šibkost temelji na dejstvu, da se je za vizualni protein opsin zgodila genetska mutacija v zeleni ali rdeči izoformi. To spremeni valovno dolžino, na katero je opsin občutljiv, zato rdečih in zelenih tonov ni mogoče dovolj razlikovati. Mutacija se za optični učinek zaradi zelenega vida pogosteje pojavlja.

Obstaja tudi možnost, da je barvni vid za eno od barv popolnoma odsoten, na primer če kodirnega gena ni več. Imenuje se rdeča šibkost ali slepota Protanomalnost ali. Protanopija (za zeleno: Deuteranoaly ali. Deuteranopija).

Posebna oblika je monokromatizem modrega stožca, tj. delujejo samo modri stožci in modri vid; Rdeče in zelene barve torej ni mogoče ločiti.

Preberite več o temi:

• Rdeča zelena šibkost
• Barvno slep
• Test rdeče-zelene šibkosti
• Pregled barvnega vida