ตัวรับแสง - โคนและแท่ง

ตัวรับแสงคืออะไร

ตัวรับแสงเป็นเซลล์ประสาทที่พบใน เรตินา องค์ประกอบเหล่านี้มีความอ่อนไหวต่อคลื่นแสงและทำหน้าที่นำกระแสไฟฟ้าที่สำคัญเช่นพวกเขาสามารถแปลงแสงที่ถึงด้านล่างของดวงตาเป็นข้อมูล (สารเคมีแรกแล้วไฟฟ้า) ที่จะส่งไปยังสมองผ่านเส้นประสาทตา

ตัวรับแสงของเรตินานั้นมีความแตกต่างใน รูปกรวย และ แท่ง ความแตกต่างของโครงสร้างเกี่ยวข้องกับลักษณะการทำงานที่สำคัญ ยกตัวอย่างเช่นส่งภาพที่ชัดเจนน้อยกว่า แต่มีการถ่ายภาพมากกว่ากรวยและมีความไวในสภาพแสงน้อย แท่งทั้งหมดยังมี photopigment เดียวกัน (rhodopsin) ในขณะที่กรวยไม่เหมือนกันทั้งหมด photoreceptors หลังมีอยู่ในความเป็นจริงสามประเภทที่แตกต่างกันของเม็ดสีที่ไวต่อแสง (iodopsins) ซึ่งรับประกันการแยกแยะของสีต่างๆ นอกจากนี้กรวยยังมีหน้าที่ในการมองเห็นในเวลากลางวันและเก็บรายละเอียดได้อย่างถูกต้อง

คุณสมบัติและฟังก์ชั่น

กรวยและแท่งเป็นเซลล์พิเศษที่มีหน้าที่รับแสงและปรับให้มันส่งผ่านไปยังสมอง

ในกระบวนการมองเห็นตัวรับแสงจะแบ่งงาน:

• กรวย ถูกกำหนดให้กับวิสัยทัศน์ที่ชัดเจนและเป็นศูนย์กลางช่วยให้คุณเห็นรายละเอียดที่ดีและส่วนใหญ่จะใช้ในการมองเห็นในเวลากลางวัน (โฟโต้) หรือในที่ที่มีแหล่งกำเนิดแสงประดิษฐ์ กรวยมีสามประเภทแต่ละชนิดประกอบด้วยเม็ดสีที่ทำให้ไวต่อความยาวคลื่นที่แตกต่างกันในสเปกตรัมที่มองเห็นได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งพวกเขามียอดการดูดซึมที่ 420, 530 และ 560 นาโนเมตรซึ่งสอดคล้องกับสีฟ้า, สีเขียวและสีแดงตามลำดับ สำหรับสิ่งนี้กรวยสามารถรับรู้สี
• ในทางกลับกัน แท่ง นำเสนอความไวต่อแสงที่ยอดเยี่ยมและช่วยให้คุณมองเห็นได้แม้ในเวลากลางคืนและในที่ที่มีความเข้มแสงต่ำ (scotopic หรือ crepuscular vision) อย่างไรก็ตามตัวรับแสงเหล่านี้ไม่สามารถสร้างภาพที่มีคุณภาพดีและไม่สามารถแยกแยะสีได้ ในความเป็นจริงแล้วในแท่งเหล็กนั้นมีการแทรกแซงในการมองเห็นที่ไม่มีสีโดดเด่นด้วยสีขาวสีดำและสีเทา

กรวยและแท่งจึงเสริมและการทำงานของพวกเขาในการซิงค์รับประกันวิสัยทัศน์ที่สมบูรณ์แบบ

การแพร่กระจายในจอประสาทตา

ตัวรับแสงจะไม่กระจายอย่างสม่ำเสมอในเรตินาทั้งหมด โคนมีทั้งหมดประมาณ 6 ล้านเรตินาดังนั้นจึงมีจำนวนน้อยกว่าแท่ง; พวกมันมีความหนาแน่นสูงมากในบริเวณจอประสาทตา (พื้นที่ส่วนกลางของระนาบจอประสาทตา) และเป็นเซลล์รับแสงเพียงตัวเดียวที่มีอยู่ใน fovea

อย่างไรก็ตามไม้เรียวครอบครองเรตินาทั้งหมด (ยกเว้นภูมิภาค foveal) และมีจำนวนมากกว่ากรวย (โดยเฉลี่ย 120 ล้านในแต่ละเรตินา) เปอร์เซ็นต์ของแท่งจะเพิ่มขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อระยะห่างจาก fovea เพิ่มขึ้นจนถึงจุดสูงสุดที่บริเวณรอบนอกสุดของเรตินา สิ่งนี้อธิบายถึงเหตุผลว่าทำไมในที่ที่มีแสงสลัวเราสามารถสังเกตวัตถุได้ดีกว่าหากเราไม่ได้ดูมันโดยตรง

วิสัยทัศน์ของสี

ความสามารถในการรับรู้สีขึ้นอยู่กับการปรากฏตัวของกรวยสามชนิดซึ่งตอบสนองต่อความยาวคลื่นเฉพาะในด้านแสงที่มองเห็น ในเครื่องรับแสงเหล่านี้ในความเป็นจริงมีโปรตีนสามชนิด (opsins) ซึ่งมีความไวต่อการกระตุ้นตามลำดับประมาณ 420 นาโนเมตร (ไวต่อสเปกตรัมสีฟ้า), 530 นาโนเมตร (สีเขียว) และ 560 นาโนเมตร (สีแดง)

ตามองค์ประกอบทางสเปกตรัมของการแผ่รังสีที่ปล่อยออกมาจากวัตถุที่สังเกตได้กรวยทั้งสามชนิดจะทำงานในการผสมและเปอร์เซ็นต์ต่าง ๆ

จากปฏิสัมพันธ์นี้และผลลัพธ์การประมวลผลสมองขั้นสุดท้ายดังนั้นความสามารถในการแยกแยะสีต่างๆ การกระตุ้นของกรวยร่วมสมัยและสูงสุดให้การรับรู้ของสีขาว

คนที่ไม่มีกรวยชนิดใดชนิดหนึ่งโดยเฉพาะจะสูญเสียความสามารถในการรับรู้สีบางอย่างเช่นเมื่อตาบอดสี

หมายเหตุ กรวยแต่ละประเภทสามารถจับที่ความยาวคลื่นที่เฉพาะเจาะจงได้ดีกว่า แต่กรวยเหล่านี้แต่ละตัวยังสามารถตอบสนองในรูปแบบที่แน่นอนภายในสเปกตรัมเดียวกัน

นอกจากนี้ควรสังเกตว่าสเปกตรัมการดูดซับของกรวยทั้งสามชนิดทับซ้อนกันบางส่วนทำให้สามารถรับรู้สีได้มากมาย

ข้อเท็จจริงเป็นอย่างไร

คุณสมบัติโครงสร้างของตัวรับแสง

photoreceptors ที่อยู่ในการสืบทอดส่วนด้านนอกและส่วนภายในที่เกี่ยวข้องกับเซลล์เยื่อบุผิวเม็ดสี, เส้นใยภายนอกนิวเคลียสแกนซอน (หรือเส้นใยภายใน) และการยุติ synaptic

ส่วน ด้านนอก ของกรวยมีรูปร่างของปิรามิดที่ถูกตัดทอนในขณะที่แท่งจะมีรูปทรงกระบอกและยืดออก ในทั้งสองกรณีส่วนนี้มีลักษณะเป็นชุดของลาเมลลาชั้นซึ่งแบ่งชั้นเยื่อหุ้มกระเป๋าแบนและ discoidal แช่ในไซโตพลาสซึมของเซลล์ "ดิสก์" เหล่านี้มีเม็ดสีที่ตอบสนองต่อแสงและทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในศักยภาพของเยื่อหุ้มเซลล์ของเซลล์รับแสง (rhodopsin สำหรับแท่งและ iodopsins สำหรับโคน) ส่วนด้านนอกของกรวยและแท่งสัมผัสกับเยื่อบุผิวเม็ดสีซึ่งเป็นชั้นนอกของเรตินาซึ่งมีความสำคัญเนื่องจากมีโมเลกุลพื้นฐานสำหรับกระบวนการถ่ายโอนแสง: ม่านตา

ส่วน ภายในนั้นมี ลักษณะของออร์แกเนลล์ภายในเซลล์เช่นไมโทคอนเดรียและเยื่อหุ้มของเอนโดพลาสมุซิตินเม็ดละเอียดที่ขาดไม่ได้สำหรับการเผาผลาญของเซลล์ ในความเป็นจริงพวกเขามีความรับผิดชอบในการผลิตโมเลกุลเม็ดสีใหม่เมื่อพวกเขาแยกออก ส่วนนี้ยังคงหดตัวเป็นเส้นใยชั้นนอกซึ่งส่วนของเซลล์ร่างกายที่มีนิวเคลียสมีดังนี้ หลังมีการเชื่อมต่อผ่านแอกซอน (หรือเส้นใยภายใน) เพื่อยุติ synaptic ซึ่งมีหลอดไฟ (spherula) ในแท่งน้ำท่วมและกิ่งก้าน (pedicel) ในกรวย

การยกเลิก Synaptic ช่วยให้การส่งสัญญาณจากตัวรับแสงไปยังเซลล์สองขั้วผ่านทางประสาทสัมผัสคือการส่งผ่านทางชีวเคมีระหว่างเซลล์ประสาท ในความเป็นจริงส่วนนี้คล้ายกับปุ่ม synaptic ของขั้วซอนของเซลล์ประสาทที่มีถุงที่มีสารสื่อประสาทที่มีอยู่

ความสัมพันธ์กับเซลล์จอประสาทตาอื่น ๆ

เรตินาเป็นเมมเบรนที่เรียงตัวอยู่ที่ผิวด้านในของตาซึ่งเกิดจากเนื้อเยื่อประสาทสามชั้นประกอบด้วยเซลล์หลายชนิด:

• ชั้นภายในประกอบด้วยเซลล์ปมประสาท

• ชั้นกลางที่มีเซลล์สองขั้ว;

• ชั้นนอกสุดเมื่อสัมผัสกับเยื่อบุผิวเม็ดสีที่พบตัวรับแสง

กรวยและแท่งถูกจัดเรียงตั้งฉากกับพื้นผิวจอประสาทตา; เมื่อสัมผัสกับแสงหรือมืดพวกเขาจะได้รับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างซึ่งปรับเปลี่ยนการปลดปล่อยสารสื่อประสาท สิ่งเหล่านี้ทำหน้าที่กระตุ้นหรือยับยั้งเซลล์บีโพลาร์ของเรตินา

เซลล์สองขั้วมีการเชื่อมต่อในด้านหนึ่งไปยังเซลล์รับแสงและในอีกด้านหนึ่งไปยังเซลล์ปมประสาทของชั้นในสุดซึ่งมีซอนก่อให้เกิดเส้นประสาทตา เซลล์สองขั้วมีความสามารถในการถ่ายทอดศักยภาพที่สำเร็จการศึกษา

แกนของปมประสาทในรูปแบบมัดที่บรรจบบนดิสก์แก้วนำแสงและออกจากโลกตาดำเนินการต่อ diencephalon ในฐานะที่เป็นประสาทตา (สองคู่ของเส้นประสาทสมอง); ในการตอบสนองต่อการรับของจอประสาทตาเซลล์ปมประสาทสร้างศักยภาพการดำเนินการกำหนดเป้าหมายระบบประสาทส่วนกลาง

ในเรตินายังมีเซลล์อะมารินและเซลล์แนวนอนที่ปรับการสื่อสารในเนื้อเยื่อเส้นประสาทจอประสาทตา (เช่นผ่านการยับยั้งด้านข้าง)

อีกด้านหนึ่งของเรตินามีคอรอยด์อยู่

หมายเหตุ กรวยและแท่งไม่ได้สัมผัสกับน้ำเลี้ยงอารมณ์ขัน แต่ถูกวางไว้ในชั้นนอกของเรตินาจากนั้นจะรู้สึกตื่นเต้นด้วยแสงหลังจากผ่านเข้าไปในชั้นเรตินด้านในและกลาง

phototransduction

Phototransduction เป็นกระบวนการที่พลังงานแสงถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าจากนั้นส่งไปยังสมองผ่านทางเส้นประสาทตา ปรากฏการณ์นี้มองเห็นเซลล์รับแสงเป็นตัวชูโรงซึ่งการทำงานจะขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาทางเคมี

เหตุการณ์แรกของการถ่ายโอนแสงคือการดูดซับสัญญาณแสงโดยการถ่ายภาพ โมเลกุลเหล่านี้แต่ละอันมีลักษณะเป็นจุดสูงสุดของการดูดกลืนแสงซึ่งสอดคล้องกับความยาวคลื่นเฉพาะ (ในกรณีของกรวยเช่นทำให้มีความไวต่อสีบางอย่าง) แต่ละเม็ดสีไวแสงประกอบด้วยส่วนประกอบที่เรียกว่าเรติน่า (ทั่วไปกับ photopigments ทั้งหมด) และโปรตีนที่เรียกว่า opsin

เนื่องจากการแผ่รังสีของแสงดังนั้นการเปลี่ยนรูปด้วยแสงจึงเปลี่ยนโครงสร้างโมเลกุลของพวกมันทำให้เกิดปฏิกิริยาทางชีวเคมีจากการกระตุ้นเส้นประสาท สิ่งนี้จะถูกส่งไปยังเซลล์จอประสาทตาต่อเนื่อง (เซลล์ bipolar และ ganglion)

น้ำตกของเหตุการณ์ในแท่ง

photopigment ของก้าน (rhodopsin) ตั้งอยู่ในเมมเบรนของแผ่นดิสก์ของส่วนด้านนอก ที่นี่ยังมีโปรตีน G (เรียกว่า transducin) และเอนไซม์ phosphodiesterase ซึ่งเป็นตัวเร่งการสลายตัวของผู้ส่งสาร GMP วงจรที่สอง (cGMP)

ในที่มืด :

• ระดับ cGMP นั้นได้รับการยกระดับภายใน cytosol ของเซ็กเมนต์ก้านด้านนอกจากนั้นเปิดช่องโซเดียมที่อยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์รับแสง
• โซเดียมไอออนเข้าสู่เซลล์และกำหนดการสลับขั้วที่เดินทางจากส่วนนอกไปยังเครื่องรับแสง
• ในการตอบสนองต่อการสลับขั้วช่องฟุตบอลเปิดขึ้น
• การเข้ามาของแคลเซียมจะเปิดใช้งานกระบวนการ exocytosis ที่นำไปสู่การปลดปล่อยสารสื่อประสาท
• สารสื่อประสาททำหน้าที่เกี่ยวกับเซลล์สองขั้วสร้างบัณฑิตที่มีศักยภาพ

ในแสง :

• Rhodopsin ดูดซับแสง
• ม่านตาเปลี่ยนโครงสร้างและ dissocia dell'opsina (เม็ดสีที่มีอยู่ในแท่งกลายเป็น "เปลี่ยนสี") ซึ่งป็น transducin ซึ่งในที่สุดก็เปิดใช้งาน phosphodiesterase
• Phosphodiesterase กระตุ้นการแยกของ cyclic GMP
• ระดับ cGMP ใน cytosol ของส่วนภายนอกลดลงดังนั้นช่องโซเดียมจึงปิดลง
• ปริมาณโซเดียมเล็กน้อยจะเพิ่มจำนวนเซลล์มากขึ้น (เนื่องจากออกจากโพแทสเซียม)
• การทำไฮเปอร์โพลาไรเซชันทำให้ช่องแคลเซียมปิดในส่วนภายในดังนั้นจึงมีการปล่อยสารสื่อประสาทน้อยกว่าจากเครื่องรับแสง

กระบวนการแลกเปลี่ยนแสงที่เกิดขึ้นในกรวยทั้งสามประเภทนั้นคล้ายกับแท่งแม้ว่าจะเกี่ยวข้องกับการถ่ายภาพสามแบบก็ตาม