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 kuželové receptory, ktoré sú ďalej rozdelené: modré, zelené a červené receptory. Tieto fotoreceptory predstavujú vrstvu sietnice a vysielajú signál do vysielacích buniek, ktoré sú s nimi spojené, ak detegujú dopad svetla. Šišky sa používajú na fotopické videnie (farebné videnie a videnie cez deň) a prúty na druhej strane na skotopické videnie (vnímanie v tme).

Viac informácií na túto tému: Ako funguje vízia?

výstavba

Ľudská sietnica sietnice nazývaný "má celkovú hrúbku 200 um" a pozostáva z rôznych bunkových vrstiev. Pigmentové epiteliálne bunky, ktoré sú veľmi dôležité pre metabolizmus, ležia zvonka sietnice absorpciou a odbúravaním mŕtvych fotoreceptorov a tiež vylučovaním bunkových komponentov, ktoré vznikajú počas vizuálneho procesu.

Skutočné fotoreceptory, ktoré sú rozdelené na tyče a kužele, teraz nasledujú smerom dovnútra. Obidve majú spoločné, že majú vonkajšiu končatinu, ktorá smeruje k pigmentovému epitelu a tiež s ňou je v kontakte. Potom nasleduje tenké cilium, cez ktoré sú vonkajšie a vnútorné spojenie navzájom spojené. V prípade tyčiniek je vonkajším spojom vrstva membránových diskov podobná stohu mincí. Na druhej strane, v prípade čapov pozostáva vonkajšia spojka z membránových záhybov, takže vonkajšia spojka vyzerá ako druh vlasového hrebeňa v pozdĺžnom reze, pričom zuby predstavujú jednotlivé záhyby.

Bunková membrána vonkajšej končatiny obsahuje vizuálny pigment fotoreceptorov. Farba kužeľov sa nazýva rodopsín a skladá sa z glykoproteínového opsínu a 11-cis sietnice, modifikácie vitamínu A1. Vizuálne pigmenty kužeľov sa líšia od rodopsínu a od seba rôznymi formami opsínu, ale majú aj sietnicu. Vizuálny pigment v membránových diskoch a membránových záhyboch sa vizuálnym procesom spotrebúva a musí sa regenerovať. Membránové disky a záhyby sú vždy novo formované. Migrujú z vnútorného člena do vonkajšieho člena a nakoniec sa uvoľňujú, absorbujú a štiepia pigmentovým epitelom. Porucha pigmentového epitelu spôsobuje depozíciu bunkových zvyškov a vizuálneho pigmentu, ako sa vyskytuje napríklad pri ochorení Retinitis pigmentosa je.

Vnútorný člen je skutočné bunkové telo fotoreceptorov a obsahuje bunkové jadro a bunkové organely. Uskutočňujú sa tu dôležité procesy, ako je čítanie DNA, produkcia bielkovín alebo látok prenášajúcich bunky, v prípade fotoreceptorov je látkou prenášajúcou glutamát.

Vnútorná končatina je tenká a na konci má takzvanú receptorovú nohu, cez ktorú je bunka spojená s takzvanými bipolárnymi bunkami (zasielacie bunky). V receptorovej báze sú uložené vezikulá s látkou prenášajúcou glutamát. Používa sa na prenos signálov do bipolárnych buniek.

Zvláštnosťou fotoreceptorov je to, že keď je tma, látka prenášajúca sa permanentne uvoľňuje, čím sa uvoľňovanie znižuje, keď svetlo padá. Nie je to ako pri iných bunkách vnímania, že stimul vedie k zvýšenému uvoľňovaniu vysielačov.

Existujú tyčové a kužeľové bipolárne bunky, ktoré sú zase vzájomne prepojené s gangliovými bunkami, ktoré tvoria vrstvu gangliových buniek a ktorých bunkové procesy nakoniec spolu tvoria optický nerv. K dispozícii je tiež zložité horizontálne prepojenie buniek sietnicektorý je realizovaný horizontálnymi bunkami a amakrínnymi bunkami.

Sietnica je stabilizovaná tzv. Müllerovými bunkami, gliovými bunkami sietnicektoré pokrývajú celú sietnicu a pôsobia ako rámec.

funkcie

Fotoreceptory ľudského oka sa používajú na detekciu dopadajúceho svetla. Oko je citlivé na svetelné lúče s vlnovými dĺžkami medzi 400 - 750 nm, čo zodpovedá farbám od modrej po zelenú až červenú. Svetelné lúče pod týmto spektrom sa označujú ako ultrafialové a vyššie ako infračervené. Obidve ľudské oči už nie sú viditeľné a môžu dokonca poškodiť oko a spôsobiť opacitu šošoviek.

Viac k tejto téme: šedý zákal

Kužele sú zodpovedné za farebné videnie a vyžadujú viac svetla na vyžarovanie signálov. Aby sa realizovalo farebné videnie, existujú tri typy kužeľov, z ktorých každý je zodpovedný za inú vlnovú dĺžku viditeľného svetla a má absorpčné maximum pri týchto vlnových dĺžkach. 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 565 nm. Ak svetlo tohto vlnového spektra zasiahne receptory, signál prechádza ďalej.

Viac k tejto téme: Vyšetrenie farebného videnia

Medzitým sú tyče zvlášť citlivé na dopad svetla, a preto sa používajú na detekciu aj veľmi malého množstva svetla, najmä v tme. Rozlišuje sa iba medzi svetlom a tmou, ale nie z hľadiska farby. Vizuálny pigment tyčinkových buniek, tiež nazývaný rodopsín, má absorpčné maximum pri vlnovej dĺžke 500 nm.

úlohy

Ako už bolo opísané, receptory sa používajú na denné videnie. Prostredníctvom troch druhov kužeľov (modrá, červená a zelená) a procesu zmiešavania doplnkových farieb je možné vidieť farby, ktoré vidíme. Tento proces sa líši od fyzického, subtraktívneho miešania farieb, čo je prípad napríklad pri miešaní farieb maliarov.

Kužele, najmä v zornom poli - miesto najostrejšieho videnia - navyše umožňujú ostré videnie s vysokým rozlíšením. Dôvodom je najmä ich nervové prepojenie. Menej kužeľov vedie k príslušnému neurónu ganglií ako k tyčinkám; rozlíšenie je preto lepšie ako pri paličkách. V Fovea centralis existuje dokonca aj presmerovanie 1: 1.

Tyče majú naopak maximum s absorpčným maximom 500 nm, čo je priamo v strede rozsahu viditeľného svetla. Takže reagujete 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 kužele. Na dosiahnutie reakčného prahu pre tyčinky postačuje aj podstatne menší výskyt svetla. Preto sú zvyknutí vidieť v tme, keď je ľudské oko farebné. Uznesenie je však oveľa horšie ako v prípade kužeľov. Viac tyčí sa zbližuje, t. J. Zbližuje, čo vedie k neurónu ganglia. To znamená, že bez ohľadu na to, ktorá tyč z obväzu je vzrušená, je aktivovaný gangliový neurón. Takže nie je možné také dobré územné oddelenie, ako je tomu v prípade čapov.

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

Okrem toho si jeden alebo druhý mohol všimnúť, že hviezdy nie sú v centre pozornosti zorného poľa v noci, ale skôr na okraji.Je to preto, že zameranie vyčnieva do zorného poľa, nemá však paličky. Ležia okolo nich, takže môžete vidieť hviezdy okolo centra pozornosti.

distribúcia

Kvôli rôznym úlohám sú kužele a tyčinky v oku tiež rozmiestnené odlišne, čo sa týka ich hustoty. Šišky sa používajú na ostré videnie s farebnou diferenciáciou počas dňa. Ste preto v centre sietnice najčastejšie (žltá škvrna - Macula lutea) a v centrálnej jame (Fovea centralis) sú jediné prítomné receptory (bez tyčiniek). Vyhliadková jama je miestom najostrejšieho videnia a špecializuje sa na denné svetlo. Tyčinky majú svoju maximálnu hustotu parafoveal, t.j. okolo centrálnej jamy výhľadu. Na periférii sa hustota fotoreceptorov rýchlo znižuje, pričom vo vzdialenejších častiach sú prítomné takmer iba tyčinky.

veľkosť

Šišky a tyčinky do istej miery zdieľajú plán, ale potom sa líšia. Vo všeobecnosti sú paličky o niečo dlhšie ako šišky.

Tyčové fotoreceptory majú priemernú dĺžku asi 50 um a priemer asi 3 um v najhustejšie zabalených miestach, t.j. pre tyčinky, parafoválna oblasť.

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

číslo

Ľudské oko má drvivý počet fotoreceptorov. Jedno oko samo o sebe má okolo 120 miliónov tyčinkových receptorov pre skotopické videnie (v tme), zatiaľ čo pre denné videnie existuje okolo 6 miliónov kužeľových receptorov.

Oba receptory konvertujú svoje signály na asi milión gangliových buniek, pričom axóny (bunkové extenzie) týchto gangliových buniek tvoria optický nerv (nervus opticus) ako zväzok a vtiahnu sa do mozgu, takže tam môžu byť signály centrálne spracované.

Viac informácií nájdete tu: Vizuálne centrum

Porovnanie paličiek a šišiek

Ako už bolo uvedené, tyče a kužele majú malé rozdiely v štruktúre, ktoré však nie sú závažné. Oveľa dôležitejšia je ich odlišná funkcia.

Palice sú oveľa citlivejšie na svetlo, a preto môžu detekovať aj malý dopad svetla, ale rozlišujú iba svetlo a tmu. Okrem toho sú o niečo hrubšie ako kužele a prenášajú sa zbiehajúcim spôsobom, takže ich rozlišovacia schopnosť je nižšia.

Kužele, na druhej strane, vyžadujú väčší výskyt svetla, ale môžu umožniť farebné videnie prostredníctvom svojich troch podformulí. Vďaka svojmu malému priemeru a menej silne konvergujúcemu prenosu až do prenosu 1: 1 vo fovea centralis majú vynikajúce rozlíšenie, ktoré sa dá použiť iba počas dňa.

Žltý bod

Macula lutea, známe tiež ako žltý bod, je miesto na sietnici, s ktorým ľudia primárne vidia. Názov bol daný žltkastým sfarbením tohto bodu v pozadí oka. Žltá škvrna je miestom sietnice s väčšinou fotoreceptorov. Okrem škvrna zostávajú takmer len tyče, ktoré majú rozlišovať medzi svetlom a tmou.

škvrna centrálne stále obsahuje tzv. vyhliadkovú jamu, Fovea centralis, Toto je bod najostrejšieho videnia. Pozorovateľná priehlbina obsahuje iba kužele v maximálnej hustote ich balenia, ktorých signály sa prenášajú 1: 1, takže rozlíšenie je tu najlepšie.

dystrofia

Dystrofie, patologické zmeny v tkanive tela, ktoré spôsobujú sietnice sú obvykle geneticky zakotvené, t.j. môžu byť buď zdedené od rodičov alebo získané novou mutáciou. Niektoré lieky môžu spôsobiť príznaky podobné retinálnej dystrofii. Choroby majú spoločné, že príznaky sa objavujú iba v priebehu života a majú chronický, ale progresívny priebeh. Priebeh dystrofií sa môže veľmi líšiť od ochorenia k chorobe, ale môže sa tiež veľmi meniť pri jednej chorobe. Kurz sa môže v rámci postihnutej rodiny líšiť, takže nie je možné robiť všeobecné vyhlásenia. Pri niektorých chorobách však môže dôjsť k oslepnutiu.

V závislosti od choroby sa môže zraková ostrosť zhoršiť veľmi rýchlo alebo postupne zhoršovať v priebehu niekoľkých rokov. Symptómy, či už sa zmení prvé zorné pole alebo strata zorného poľa postupuje zvonka dovnútra, sú v dôsledku choroby rôzne.

Najskôr môže byť ťažké diagnostikovať dystrofiu sietnice. Existuje však mnoho diagnostických postupov, ktoré môžu diagnózu umožniť; tu je malý výber:

Oftalmoskopia: často sa objavujú viditeľné zmeny, ako sú usadeniny v očných v pozadí
elektroretinografia, ktorá meria elektrickú reakciu sietnice na svetelné podnety
elektrooculografia, ktorá meria zmeny elektrického potenciálu sietnice pri pohybe očí.

Bohužiaľ v súčasnosti nie je známa žiadna príčinná alebo preventívna terapia pre väčšinu geneticky spôsobených dystrofických chorôb. V súčasnosti sa však veľa výskumov uskutočňuje v oblasti genetického inžinierstva, pričom tieto terapie sú v súčasnosti len vo fáze štúdie.

Vizuálny pigment

Ľudský vizuálny pigment sa skladá z glykoproteínu nazývaného opsín a tzv. 11-cis-sietnice, čo je chemická modifikácia vitamínu A1. To tiež vysvetľuje dôležitosť vitamínu A pre ostrosť zraku. V prípade príznakov závažného nedostatku sa môže vyskytnúť nočná slepota a v extrémnych prípadoch slepota.

Spolu s 11-cis sietnicou je do bunkovej membrány zabudovaný opsín produkovaný samotným telom, ktorý existuje v rôznych formách pre tyčinky a tri typy kužeľov („kužeľový opsín“). Pri vystavení svetlu sa komplex mení: mení sa aj zmena 11-cis sietnice na all-trans sietnicu a opsín. Napríklad metarhodopsín II sa vyrába v tyčinkách, čo uvádza do pohybu signálnu kaskádu a hlási výskyt svetla.

Červená zelená slabosť

Červeno-zelená slabosť alebo slepota je porucha farebného videnia, ktorá je vrodená a zdedená X a je spojená s neúplnou penetráciou. Môže sa však stať, že ide o novú mutáciu, a preto žiadny z rodičov nemá tento genetický defekt. Pretože muži majú iba jeden chromozóm X, je pravdepodobnejšie, že sa u nich vyskytne choroba, a je postihnutých až 10% mužskej populácie. Ovplyvnené je však iba 0,5% žien, ktoré môžu kompenzovať chybný X chromozóm zdravým druhým.

Červeno-zelená slabosť je založená na skutočnosti, že došlo k genetickej mutácii pre vizuálny proteín opsín v jeho zelenej alebo červenej izoforme. To mení vlnovú dĺžku, na ktorú je opsín citlivý, a preto sa červené a zelené tóny nedajú dostatočne rozlíšiť. K mutácii dochádza častejšie v opsíne pri zelenom videní.

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

Špeciálnou formou je monochromatizmus modrého kužeľa, t.j. fungujú iba modré kužele a modré videnie; Potom sa nedajú oddeliť ani červené a zelené.

Prečítajte si viac na tému: