Fotoreceptoriai - kūgiai ir strypai

Kas yra fotoreceptoriai

Fotoreceptoriai yra nervų ląstelės, kurios randamos tinklainėje . Šie elementai yra jautrūs šviesos bangoms ir atlieka svarbią transdukcijos funkciją, ty jie gali transformuoti šviesą, kuri pasiekia akies dugną, į informaciją (pirmąją cheminę medžiagą, tada - elektrinę), kuri turi būti perduodama į smegenis per regos nervą.

Tinklainės fotoreceptoriai skiriasi kūgiais ir strypais . Jų struktūriniai skirtumai yra susiję su svarbiomis funkcinėmis savybėmis. Pavyzdžiui, strypai perduoda mažiau aiškų vaizdą, bet turi daugiau fotografijų nei spurgai ir yra jautresni esant silpnam apšvietimui. Visi strypai taip pat turi tą patį fotopigmentą (rodopsiiną), o kūgiai nėra vienodi. Pastarieji fotoreceptoriai iš tikrųjų yra trijų skirtingų tipų šviesai jautrūs pigmentai (iodopsinai), kurie garantuoja įvairių spalvų diskriminaciją (kiekviename tinklainės kūgyje yra tik vienas iš trijų fotopigmentų). Be to, kūgiai yra atsakingi už dienos viziją ir tiksliai užfiksuoja detales.

Funkcijos ir funkcijos

Kūgiai ir strypai yra labai specializuotos ląstelės, kurios turi šviesos priėmimo ir pritaikymo ją perduoti į smegenis.

Vizijos procese fotoreceptoriai skiria užduotis:

• Kūgiai perduodami aiškiam ir centriniam regėjimui, leidžia jums pamatyti smulkias detales ir dažniausiai naudojami dienos šviesoje (fotografiniame) arba dirbtiniuose šviesos šaltiniuose. Yra trys kūgio tipai, kurių kiekviename yra pigmentas, kuris leidžia juos jautriai matyti skirtingiems matomame spektro bangos ilgiams; visų pirma jie turi absorbcijos smailes esant 420, 530 ir 560 nm, kurie atitinkamai atitinka mėlyną, žalią ir raudoną. Tam kūgiai gali suvokti spalvas.
• Kita vertus, strypai turi didelį jautrumą šviesai ir leidžia jums pamatyti net naktį ir esant mažam šviesos intensyvumui (scotopic arba crepuscular vision). Tačiau šie fotoreceptoriai negali kurti geros kokybės vaizdų ir negali atskirti spalvų. Strypai iš tikrųjų įsitraukia į akromatinę viziją, kuriai būdingas tik baltas, juodas ir pilkos spalvos atspalviai.

Todėl kūgiai ir strypai papildo vienas kitą ir jų sinchronizavimas garantuoja puikią viziją.

Pasiskirstymas tinklainėje

Fotoreceptoriai nėra tolygiai paskirstyti visai tinklainei. Kūgiai yra apie 6 mln. Viso tinklainės, todėl jie yra mažiau nei strypai; jie turi labai didelį tankį makulos regione (centrinė tinklainės plokštumos sritis) ir yra vieninteliai fovėjos fotoreceptoriai.

Tačiau strypai užima visą tinklainę (išskyrus fovealinį regioną) ir yra daug daugiau nei kūgiai (vidutiniškai 120 milijonų kiekvienoje tinklainėje). Strypų procentas didėja, ypač didėjant atstumui nuo fovea, kol jis pasiekia didžiausią tinklainės kraštinėje. Tai paaiškina priežastį, kodėl, esant silpnai šviesai, mes galime geriau stebėti objektus, jei mes jų neperžiūrime.

Spalvų vizija

Gebėjimas suvokti spalvas grindžiamas trijų tipų kūgių buvimu, kurie reaguoja į tam tikrus bangos ilgius matomos šviesos srityje. Šiuose fotoreceptoriuose iš tiesų yra trijų tipų baltymai (opsinai), kurie atitinkamai jautrūs apie 420 nm stimuliavimui (jautrus mėlynam spektrui), 530 nm (žalia) ir 560 nm (raudona).

Remiantis stebimo objekto spinduliuojamos spinduliuotės spektrine sudėtimi, trijų tipų kūgiai yra aktyvuojami įvairiais deriniais ir procentais.

Dėl šios sąveikos ir galutinių smegenų apdorojimo rezultatų yra galimybė atskirti įvairias spalvas. Šiuolaikinis ir maksimalus kūgių stimulas suteikia balto suvokimo.

Žmonės, neturintys tam tikro tipo kūgio, akivaizdžiai praranda gebėjimą suvokti kai kurias spalvas, kaip atsitinka spalvų aklumui.

Pastaba . Kiekvienas kūgio tipas geriau užfiksuoja tam tikru bangos ilgiu, tačiau kiekvienas iš jų taip pat gali reaguoti tam tikru variantu, to paties spektro viduje.

Be to, reikia pažymėti, kad trijų tipų kūgių absorbcijos spektrai iš dalies sutampa, todėl galima suvokti daug spalvų.

Kaip yra faktai

Fotoreceptorių struktūrinės savybės

Fotoreceptoriai iš eilės yra išorinis segmentas ir vidinis segmentas, palyginti su pigmentinėmis epitelio ląstelėmis, išoriniu pluoštu, branduoliu, axonu (arba vidiniu pluoštu) ir sinaptiniu nutraukimu.

Išorinis kūgio segmentas turi sutrumpintą piramidę, o strypų cilindrinis ir pailgos formos; abiem atvejais šiai daliai būdinga sluoksniuota sluoksnių serija, ribojanti membranines, plokščias ir diskotines kišenes, panardintas į ląstelės citoplazmą. Šiuose „diskuose“ yra pigmentų, kurie reaguoja į šviesą ir sukelia fotoreceptoriaus membranos potencialo pokyčius (rodopinas lazdelėms ir jodopsinams kūgiams). Išorinis kūgių ir strypų segmentas liečiasi su pigmentiniu epiteliu, išoriniu tinklainės sluoksniu, kuris yra svarbus, nes jis yra pagrindinė fototransdukcijos proceso molekulė: tinklainė.

Vidinis segmentas pasižymi ląstelių organinių ląstelių, pvz., Mitochondrijų ir granuliuoto endoplazminio tinklelio membranų, buvimu, būtinu ląstelių metabolizmui. Tiesą sakant, jie yra atsakingi už naujų pigmentų molekulių gamybą, nes jos yra suskaidytos. Ši dalis toliau susitraukia į išorinį pluoštą, kuriam seka ląstelės kūno dalis, kurioje yra branduolys. Pastarasis sujungtas per axoną (arba vidinį pluoštą) prie sinaptinio nutraukimo, kuriame lazdelėse yra apšviestas ir šakotas (pedicelis) lemputė (sfera).

Synaptic nutraukimas leidžia perduoti signalus iš fotoreceptoriaus į bipolines ląsteles sinapse, ty biocheminiu perdavimu tarp nervinių ląstelių. Iš tikrųjų ši dalis yra analogiška neuronų neuronų, kuriuose yra neurotransmiterių, akoninių gnybtų sinaptiniam mygtukui.

Santykiai su kitomis tinklainės ląstelėmis

Tinklainė yra membrana, išdėstyta ant vidinio akies paviršiaus, kurį sudaro trys nervų audinio sluoksniai, sudaryti iš įvairių tipų ląstelių:

• Vidinis sluoksnis, sudarytas iš gangliono ląstelių;

• Tarpinis sluoksnis, kuriame yra bipolinių ląstelių;

• Išorinis sluoksnis, liečiantis pigmentuotą epitelį, kuriame randami fotoreceptoriai.

Kūgiai ir strypai išdėstyti statmenai tinklainės paviršiui; šviesos ar tamsos metu jie patiria konformacinius pokyčius, kurie moduliuoja neurotransmiterių išsiskyrimą. Tai atlieka sužadinimo ar slopinamąjį poveikį tinklainės bipolinėms ląstelėms.

Bipolinės ląstelės vienoje pusėje yra sujungtos su fotoreceptoriais ir kitoje pusėje - viduje esančio sluoksnio ganglioninėmis ląstelėmis, kurių ašys sukelia regos nervą. Bipolinės ląstelės gali perduoti graduotas galimybes.

Ganglioninių ląstelių ašys sudaro ryšulį, kuris konvertuojasi į optinį diską ir išeina iš akių pasaulio, einant link diencephalono kaip regos nervas (II pora kaukolės nervų); reaguojant į tinklainės receptorių transdukciją, ganglijų ląstelės generuoja veikimo potencialą, nukreiptą į centrinę nervų sistemą.

Tinklainėje taip pat yra amakrino ir horizontalių ląstelių, kurios moduliuoja ryšį tinklainės nervų audinyje (pvz., Šoniniu slopinimu).

Kitoje tinklainės pusėje yra choroidas.

Pastaba . Kūgiai ir strypai nėra veikiami stiklinio humoro, bet yra patalpinti į išorinį tinklainės sluoksnį, tada šviesa sužadina po to, kai praeina vidinis ir vidutinis tinklainės sluoksnis.

šviesos perdavime

Fototransdukcija yra procesas, kurio metu šviesos energija paverčiama elektriniais signalais, o po to per regos nervą perduodama į smegenis. Šis reiškinys mato fotoreceptorius kaip veikėjus, kurių veikimas pagrįstas fotocheminėmis reakcijomis.

Pirmasis fototransdukcijos įvykis yra šviesos signalo sugėrimas fotografuojant. Kiekviena iš šių molekulių pasižymi šviesos sugerties smaile, atitinkančia tam tikrą bangos ilgį (pavyzdžiui, spurgų atveju, ji tampa jautresnė tam tikrai spalvai). Kiekviename šviesai jautriame pigmente yra komponentas, vadinamas tinklaine (bendras visiems fotopigmentams) ir baltymas, vadinamas opsin.

Todėl šviesos spinduliuotės dėka fotopigmentai keičia jų molekulinę struktūrą ir sukelia biochemines reakcijas, iš kurių atsiranda nervų stimuliacija. Tada tai perduodama gretimoms tinklainės ląstelėms (bipolinėms ir ganglioninėms ląstelėms).

Įvykių kaskada lazdose

Strypo (rodopso) fotopigmentas yra išorinio segmento diskų membranoje. Čia taip pat yra baltymas G (vadinamas transducinu) ir fermentas, fosfodiesterazė, kuri katalizuoja antrojo ciklinio GMP pasiuntinio (cGMP) degradaciją.

Tamsoje :

• CGMP koncentracija yra padidėjusi išorinio strypo segmento citozolyje, tada atidaromi fotoreceptorių membranoje esantys natrio kanalai.
• Natrio jonai patenka į ląstelę ir nustato depolarizaciją, kuri keliauja iš išorinio segmento į fotoreceptorių terminalą.
• Reaguodamas į depolarizaciją, futbolo kanalai atsidaro.
• Kalcio įvedimas aktyvuoja eksocitozės procesą, kuris veda prie neurotransmiterio išsiskyrimo.
• Neurotransmiteris veikia bipolines ląsteles, kurdamas potencialius absolventus.

Šviesoje :

• Rodopcinas sugeria šviesą.
• Tinklainė keičia savo konformaciją ir dissocia dell'opsina (lazdose esanti pigmento dalis tampa „spalvota“), kuri aktyvuoja transduciną, kuris savo ruožtu aktyvuoja fosfodiesterazę.
• Fosfodiesterazė katalizuoja ciklinio GMP skilimą.
• CGMP koncentracijos išorinio segmento citozolyje mažėja, todėl natrio kanalai artimi.
• Mažas natrio vartojimas hiperpolarizuoja ląstelę (dėl kalio išėjimo).
• Hipolarizacija sukelia kalcio kanalų uždarymą vidiniame segmente, todėl mažiau fototransmiterio išsiskiria iš fotoreceptorių terminalo.

Fototransdukcijos procesas, vykstantis trijuose kūgio tipuose, yra panašus į strypų tipą, net jei tai susiję su trimis skirtingais fotografijomis.