Anatómia-Lexikón

Tyčinky a kužele v oku

definícia

Ľudské oko má dva typy fotoreceptorov, ktoré nám umožňujú vidieť. Na jednej strane sú tyčové receptory a na druhej strane kužeľové receptory, ktoré sú opäť rozdelené: modré, zelené a červené receptory. Tieto fotoreceptory predstavujú vrstvu sietnice a ak zistia dopad svetla, vysielajú signál do s nimi spojených buniek. Šišky sa používajú na fotopické videnie (farebné videnie a videnie cez deň) a tyčinky naopak na skotopické videnie (vnímanie v tme).

Viac o tejto téme: Ako funguje vízia?

konštrukcia

Aj ľudská sietnica sietnica celkovo 200 μm a pozostáva z rôznych bunkových vrstiev. Na vonkajšej strane sú bunky pigmentového epitelu, ktoré sú veľmi dôležité pre metabolizmus sietnica sú absorpciou a rozkladom mŕtvych fotoreceptorov a tiež vylučovaných zložiek buniek, ktoré vznikajú počas vizuálneho procesu.

Ďalej smerom dovnútra sledujte skutočné fotoreceptory, ktoré sú rozdelené na tyčinky a kužele. Obaja majú spoločné to, že majú vonkajšiu končatinu, ktorá smeruje k pigmentovému epitelu a má s ním tiež kontakt. Potom nasleduje tenké cilium, cez ktoré sú spojené vonkajší a vnútorný článok. V prípade tyčí je vonkajším článkom vrstva membránových diskov, ktorá je podobná hromádke mincí. V prípade čapov však vonkajší spoj pozostáva z membránových záhybov, takže vonkajší spoj vyzerá v pozdĺžnom reze ako akýsi vlasový hrebeň, ktorého jednotlivé zuby tvoria zuby.

Bunková membrána vonkajšej končatiny obsahuje vizuálny pigment fotoreceptorov. Farba šišiek sa nazýva rodopsín a pozostáva z glykoproteínového opsínu a 11-cis sietnice, modifikácie vitamínu A1. Vizuálne pigmenty kužeľov sa líšia od rhodopsínu a navzájom od seba rôznymi formami opsínu, majú však aj sietnicu. Vizuálny pigment v membránových diskoch a záhyboch membrány je vizuálnym procesom spotrebovaný a musí byť regenerovaný. Membránové disky a záhyby sú vždy novo vytvorené. Migrujú z vnútorného člena do vonkajšieho člena a nakoniec sú uvoľňované a absorbované a odbúravané pigmentovým epitelom. Porucha pigmentového epitelu spôsobuje ukladanie bunkových zvyškov a vizuálneho pigmentu, ako je to napríklad v prípade choroby Retinitis pigmentosa je.

Vnútorný člen je skutočné bunkové telo fotoreceptorov a obsahuje bunkové jadro a bunkové organely. To je miesto, kde prebiehajú dôležité procesy, ako je čítanie DNA, tvorba proteínov alebo látok prenášajúcich bunky; v prípade fotoreceptorov je prenášačom glutamát.

Vnútorná končatina je tenká a na konci má takzvanú receptorovú nohu, cez ktorú je bunka spojená s takzvanými bipolárnymi bunkami (forwardujúce bunky). Vezikuly vysielača s nosnou látkou glutamátom sa ukladajú v receptorovej báze. Používa sa na prenos signálov do bipolárnych buniek.

Špeciálnou vlastnosťou fotoreceptorov je, že v tme sa látka vysielajúca trvale uvoľňuje, čím sa uvoľňovanie znižuje pri dopade svetla. Takže to nie je ako u iných buniek vnímania, že stimul vedie k zvýšenému uvoľňovaniu vysielačov.

Existujú bipolárne bunky z tyčiniek a kužeľov, ktoré sú zase vzájomne spojené s gangliovými bunkami, ktoré tvoria vrstvu gangliových buniek a ktorých bunkové procesy spolu nakoniec tvoria optický nerv. Existuje tiež zložité horizontálne prepojenie buniek sietnicaktorý je realizovaný horizontálnymi bunkami a amakrinnými bunkami.

Sieťku stabilizujú takzvané Müllerove bunky, gliové bunky sietnicaktoré pokrývajú celú sietnicu a pôsobia ako kostra.

funkcia

Na detekciu dopadajúceho svetla sa používajú fotoreceptory ľudského oka. Oko je citlivé na svetelné lúče s vlnovými dĺžkami medzi 400 - 750 nm. To zodpovedá farbám od modrej cez zelenú po červenú. Svetelné lúče pod týmto spektrom sa označujú ako ultrafialové a vyššie ako infračervené. Oba tieto materiály už nie sú pre ľudské oko viditeľné a môžu dokonca poškodiť oko a spôsobiť nepriehľadnosť šošovky.

Viac k tejto téme: Katarakta

Kužele sú zodpovedné za farebné videnie a na vydávanie signálov vyžadujú viac svetla. Na realizáciu farebného videnia existujú tri typy kužeľov, z ktorých každý je zodpovedný za inú vlnovú dĺžku viditeľného svetla a pri týchto vlnových dĺžkach má svoje absorpčné maximum. Fotopigmenty, opsíny vizuálneho pigmentu kužeľov, sa preto líšia a tvoria 3 podskupiny: modré kužele s absorpčným maximom (AM) 420 nm, zelené kužele s AM 535 nm a červené kužele s AM Ak svetlo tohto vlnového spektra dopadá na receptory, signál sa prenáša ďalej.

Viac k tejto téme: Vyšetrenie farebného videnia

Medzitým sú prúty obzvlášť citlivé na dopad svetla, a preto sa používajú na detekciu aj veľmi malého množstva svetla, najmä v tme. Rozlišuje sa iba medzi svetlou a tmavou, nie však farebne. Vizuálny pigment tyčinkových buniek, ktorý sa tiež nazýva rodopsín, má absorpčné maximum pri vlnovej dĺžke 500 nm.

úlohy

Ako už bolo opísané, kužeľové receptory sa používajú na denné videnie. Cez tri typy šišiek (modrý, červený a zelený) a proces aditívneho miešania farieb možno vidieť farby, ktoré vidíme. Tento proces sa líši od fyzického, subtraktívneho miešania farieb, čo je napríklad prípad miešania farieb maliarov.

Okrem toho kužele, najmä v pozorovacej jamke - mieste najostrejšieho videnia -, umožňujú aj ostré videnie s vysokým rozlíšením. Je to dané najmä ich neurálnym prepojením. Menej kužeľov vedie k príslušnému gangliovému neurónu ako u tyčiniek; rozlíšenie je preto lepšie ako pri paličkách. V Fovea centralis existuje dokonca presmerovanie 1: 1.

Tyče majú naopak maximum s absorpčným maximom 500 nm, čo je priamo v strede rozsahu viditeľného svetla. Reagujú teda na svetlo zo širokého spektra. Pretože však majú iba rodopsín, nemôžu oddeliť svetlo rôznych vlnových dĺžok. Ich veľkou výhodou je však to, že sú citlivejšie ako šišky. Na dosiahnutie reakčného prahu pre tyčinky postačuje tiež podstatne menší dopad svetla. Používajú sa preto na videnie do tmy, keď je ľudské oko farboslepé. Rozlíšenie je však oveľa horšie ako u kužeľov. Viac tyčí sa zbieha, to znamená, že sa zbieha, vedie k gangliovému neurónu. To znamená, že bez ohľadu na to, ktorá tyč z bandáže je vzrušená, je gangliový neurón aktivovaný. Nie je preto možné dosiahnuť také dobré priestorové oddelenie ako pri čapoch.

Je zaujímavé poznamenať, že tyčové zostavy sú tiež senzormi pre takzvaný magnocelulárny systém, ktorý je zodpovedný za pohyb a vnímanie obrysu.

Jeden alebo druhý si navyše už mohli všimnúť, že hviezdy nie sú v noci v centre pozornosti zorného poľa, ale skôr na okraji. Je to tak preto, lebo zameranie sa premieta do zorného poľa, ale nemá žiadne paličky. Tieto ležia okolo nich, takže môžete vidieť hviezdy okolo ohniska stredu pohľadu.

distribúcia

Vďaka rôznym úlohám sú kužele a tyčinky v oku tiež rozmiestnené odlišne, čo sa týka ich hustoty. Kužele slúžia na ostré videnie s farebnou diferenciáciou počas dňa. Ste preto v strede sietnica najbežnejšie (žltá škvrna - Macula lutea) a v centrálnej jame (Fovea centralis) sú jedinými prítomnými receptormi (bez tyčiniek). Vyhliadková jama je miestom najostrejšieho videnia a špecializuje sa na denné svetlo. Tyče majú svoju maximálnu hustotu parafoveálnu, to znamená okolo centrálnej vizuálnej jamy. Na periférii hustota fotoreceptorov rýchlo klesá, pričom vo vzdialenejších častiach sú takmer iba tyčinky.

veľkosť

Kužele a prútiky zdieľajú plán do istej miery, ale potom sa líšia. Spravidla sú paličky o niečo dlhšie ako šišky.

Tyčové fotoreceptory majú priemernú dĺžku asi 50 um a priemer asi 3 um na najhustejšie zabalených miestach, to znamená v parafoveálnej oblasti pre tyčinky.

Kužeľové fotoreceptory sú o niečo kratšie ako tyčinky a majú priemer 2 µm v fovea centralis, takzvanej jamke výhľadu, v oblasti s najvyššou hustotou.

číslo

Ľudské oko má obrovské množstvo fotoreceptorov. Samotné jedno oko má okolo 120 miliónov tyčových receptorov pre skotopické videnie (v tme), zatiaľ čo pre denné videnie je okolo 6 miliónov kužeľových receptorov.

Oba receptory konvergujú svoje signály na asi milión gangliových buniek, pričom axóny (rozšírenia buniek) týchto gangliových buniek tvoria optický nerv ako zväzok a vtiahnu ich do mozgu, aby tam mohli byť signály centrálne spracované.

Viac informácií nájdete tu: Vizuálne centrum

Porovnanie paličiek a šišiek

Ako už bolo opísané, tyčinky a kužele majú mierne rozdiely v štruktúre, ale nejde o nič vážne. Oveľa dôležitejšia je ich odlišná funkcia.

Tyče sú oveľa citlivejšie na svetlo, a preto dokážu detekovať aj malý dopad svetla, rozlišujú však iba medzi svetlom a tmou. Okrem toho sú o niečo silnejšie ako kužele a zbiehajú sa ďalej, takže ich rozlišovacia schopnosť je nižšia.

Kužele, na druhej strane, vyžadujú väčší dopad svetla, ale môžu umožniť farebné videnie vďaka svojim trom podformám. Vďaka svojmu menšiemu priemeru a menej silne konvergujúcemu prenosu až do pomeru 1: 1 vo fovea centralis majú vynikajúce rozlíšenie, ktoré je možné použiť iba počas dňa.

Žltý bod

The Macula lutea, nazývaný tiež žltý bod, je miesto na sietnici, s ktorým ľudia primárne vidia. Názov dostal podľa žltkastého sfarbenia tohto bodu na očnom pozadí. Žltá škvrna je miestom sietnica s väčšinou fotoreceptorov. Okrem Makula zostávajú takmer len prúty, ktoré majú rozlišovať medzi svetlou a tmou.

The Makula stále obsahuje takzvanú vizuálnu jamu v strede, Fovea centralis. Toto je bod najostrejšieho videnia. Vyhliadková jama obsahuje v maximálnej hustote balenia iba kužele, ktorých signály sa prenášajú 1: 1, aby tu bolo čo najlepšie rozlíšenie.

Dystrofia

Dystrofie, patologické zmeny v tkanive tela, ktoré spôsobujú sietnica sú zvyčajne geneticky ukotvené, to znamená, že môžu byť buď zdedené od rodičov, alebo získané novou mutáciou. Niektoré lieky môžu spôsobiť príznaky podobné retinálnej dystrofii. Ochorenia majú spoločné to, že príznaky sa prejavia až v priebehu života a majú chronický, ale progresívny priebeh. Priebeh dystrofií sa môže od choroby k chorobe veľmi líšiť, ale môže tiež veľmi kolísať v rámci choroby. Kurz sa môže dokonca líšiť v rámci postihnutej rodiny, takže nemožno robiť žiadne všeobecné vyhlásenia. U niektorých chorôb však môže prejsť až k slepote.

V závislosti od ochorenia sa zraková ostrosť môže veľmi rýchlo znižovať alebo sa postupne zhoršovať v priebehu niekoľkých rokov. Príznaky, či sa najskôr zmení centrálne zorné pole, alebo či dôjde k strate zorného poľa zvonka smerom dovnútra, sú tiež rôzne v závislosti od choroby.

Diagnóza dystrofie sietnice môže byť spočiatku zložitá. Existuje však veľa diagnostických postupov, ktoré umožňujú diagnostiku; tu je malý výber:

Oftalmoskopia: často sa prejavia viditeľné zmeny, ako napríklad usadeniny na očnom pozadí
elektroretinografia, ktorá meria elektrickú reakciu sietnice na svetelné podnety
elektrooculografia, ktorá meria zmeny elektrického potenciálu sietnice pri pohybe očí.

V súčasnosti bohužiaľ nie je známe, že nie je známa kauzálna alebo preventívna liečba väčšiny geneticky podmienených dystrofických ochorení. V súčasnosti sa však vykonáva veľa výskumov v oblasti genetického inžinierstva, hoci tieto terapie sú v súčasnosti iba vo fáze štúdia.

Vizuálny pigment

Ľudský vizuálny pigment sa skladá z glykoproteínu nazývaného opsín a takzvaného 11-cis-retinalu, čo je chemická modifikácia vitamínu A1. To tiež vysvetľuje význam vitamínu A pre zrakovú ostrosť. Príznaky závažného nedostatku môžu viesť k slepote a v extrémnych prípadoch k slepote.

Spolu s 11-cis sietnicou je v bunkovej membráne zabudovaný telu vlastný opsín, ktorý existuje v rôznych formách pre tyčinky a tri typy kužeľov („cone opsine“). Pri vystavení svetlu sa komplex mení: 11-cis sietnica sa mení na all-trans sietnicu a mení sa aj opsín. V prípade tyčí sa napríklad vyrába metarodopsín II, ktorý uvádza do pohybu signálnu kaskádu a hlási dopad svetla.

Červená Zelená slabosť

Červeno-zelená slabosť alebo slepota je porucha farebného videnia, ktorá je vrodená a zdedená X spojením s neúplnou penetráciou. Môže sa však stať aj to, že ide o novú mutáciu, a preto žiadny z rodičov nemá túto genetickú chybu. Pretože muži majú iba jeden chromozóm X, je oveľa pravdepodobnejšie, že ochorením ochorejú a postihnú až 10% mužskej populácie. Postihnutých je však iba 0,5% žien, pretože môžu kompenzovať chybný chromozóm X zdravým druhým.

Červeno-zelená slabosť je založená na skutočnosti, že pre vizuálny proteínový opsín došlo k genetickej mutácii buď v jeho zelenej, alebo červenej izoforme. To mení vlnovú dĺžku, na ktorú je opsín citlivý, a preto nie je možné dostatočne rozlíšiť červené a zelené tóny. Mutácia sa vyskytuje častejšie v opsíne pre zelené videnie.

Existuje tiež možnosť, že farebné videnie jednej z farieb úplne chýba, ak už napríklad nie je prítomný kódujúci gén. Nazýva sa červená slabosť alebo slepota Protanomálie alebo Protanopia (pre zelenú: Deuteranomálie alebo Deuteranopia).

Špeciálnou formou je monochromatický modrý kužeľ, to znamená, že fungujú iba modré kužele a modré videnie; Červená a zelená sa potom tiež nedajú oddeliť.

Prečítajte si viac o téme: