Was die Netzhautkegel wahrnehmen

Die Stäbchen und Zapfen der Netzhaut sind eigenartige Photorezeptoren der Sehorgane. Die Zapfen sind dafür verantwortlich, die vom Licht empfangene Energie in spezielle Teile des Gehirns umzuwandeln, wodurch das menschliche Auge seine Umgebung visuell wahrnehmen kann. Die Stäbe sind verantwortlich für die Fähigkeit, im Dunkeln zu navigieren, oder für die sogenannte Dämmerungssicht. Sticks nehmen nur dunkle und helle Töne wahr. Im Gegensatz dazu nehmen Zapfen Millionen von Farben und ihre Schattierungen wahr und sind auch für die Sehschärfe verantwortlich. Jeder dieser Rezeptoren hat eine spezielle Struktur, aufgrund derer er seine Funktionen erfüllt..

Stäbchen und Zapfen sind empfindliche Rezeptoren der Netzhaut, die die Lichtstimulation in nervös umwandeln

Die Struktur von Stäben und Zapfen

Die Stöcke haben ihren Namen von ihrer zylindrischen Form. Jeder Stick ist in vier Hauptteile unterteilt:

  • Der basale Teil ist für die Verbindung der Nervenzellen verantwortlich.
  • Verbindungsteil, stellt Verbindung mit Wimpern her;
  • äußerer Teil;
  • Innenraum - enthält Mitochondrien, die Energie produzieren.

Um eine Anregung des Photorezeptors zu bewirken, ist die Energie eines Photons ausreichend. Diese Energie reicht aus, damit die Augen Objekte bei Dunkelheit unterscheiden können. Durch die Aufnahme von Lichtenergie werden die Netzhautstäbchen gereizt und das darin enthaltene Pigment beginnt, Lichtwellen zu absorbieren.

Die Zapfen haben ihren Namen von ihrer Ähnlichkeit mit einer herkömmlichen medizinischen Flasche. Sie sind auch in vier Teile unterteilt. Die Zapfen enthalten ein anderes Pigment, das für die Erkennung von Grün- und Rottönen verantwortlich ist. Eine interessante Tatsache ist, dass ein Pigment, das Blautöne erkennt, von der modernen Medizin nicht etabliert wurde..

Stäbchen sind für die Wahrnehmung bei schlechten Lichtverhältnissen verantwortlich, Zapfen sind für die Sehschärfe und die Farbwahrnehmung verantwortlich

Die Rolle von Photorezeptoren in der Struktur des Augapfels

Die miteinander verbundene Arbeit von Kegeln und Stäben wird als Photorezeption bezeichnet, dh die Änderung der von Lichtwellen empfangenen Energie in spezifische visuelle Bilder. Wenn diese Interaktion im Augapfel gestört ist, verliert die Person einen wesentlichen Teil ihres Sehvermögens. So kann beispielsweise eine Unterbrechung der Arbeit von Stöcken dazu führen, dass eine Person die Fähigkeit verliert, bei Dunkelheit und Dämmerung zu navigieren..

Die Zapfen der Netzhaut des Auges nehmen Lichtwellen wahr, die bei Tageslicht einfallen. Dank ihnen hat das menschliche Auge auch ein "klares" Farbsehen..

Symptome einer Fehlfunktion des Photorezeptors

Krankheiten, die von Pathologien auf dem Gebiet der Photorezeptoren begleitet werden, weisen die folgenden Symptome auf:

  • Verschlechterung der "Qualität" des Sehens.
  • verschiedene Lichteffekte vor den Augen (Blendung, Blitze, Schleier).
  • verschwommenes Sehen in der Dämmerung;
  • Farbunterschiedsprobleme;
  • Reduzierung der Größe der Gesichtsfelder.

Die meisten mit den Sehorganen verbundenen Krankheiten weisen charakteristische Symptome auf, bei denen es für einen Spezialisten recht einfach ist, die Krankheit zu identifizieren. Solche Krankheiten können Farbenblindheit und Hemeralopie sein. Es gibt jedoch eine Reihe von Krankheiten, die mit denselben Symptomen einhergehen, und eine bestimmte Pathologie kann nur mit einer eingehenden Diagnose und einer längeren Erfassung von Anamnese-Daten identifiziert werden..

Zapfen haben ihren Namen von ihrer Form, ähnlich wie Laborkolben.

Diagnosetechnik

Um Pathologien zu diagnostizieren, die mit der Arbeit von Zapfen und Stäbchen verbunden sind, wird eine ganze Reihe von Untersuchungen zugewiesen:

  • Untersuchung der Breite der Gesichtsfelder;
  • Untersuchung des Zustands des Bodens der Sehorgane;
  • komplexe Überprüfung der Wahrnehmung von Farben und ihren Schattierungen;
  • UV und Ultraschall des Augapfels;
  • FAG - Untersuchung, mit der Sie den Zustand des Gefäßsystems visualisieren können;
  • Refraktometrie.

Die richtige Wahrnehmung von Farben und Sehschärfe hängt direkt von der Arbeit der Stäbchen und Zapfen ab. Es ist unmöglich, die Frage zu beantworten, wie viele Zapfen sich in der Netzhaut befinden, da ihre Anzahl in Millionen liegt. Bei verschiedenen Erkrankungen der Netzhaut des Sehorgans wird die Arbeit dieser Rezeptoren gestört, was zu einem teilweisen oder vollständigen Verlust des Sehvermögens führen kann.

Photorezeptorerkrankungen

Bisher sind folgende Krankheiten bekannt, die die Photorezeptoren der Sehorgane betreffen:

  • Ablösung der Netzhaut des Augapfels;
  • altersbedingte Netzhautdegeneration;
  • retinale Makuladegeneration;
  • Farbenblindheit;
  • Chorioretinitis.
Die Netzhaut eines Erwachsenen kann etwa 7 Millionen Zapfen aufnehmen

Prävention von Erkrankungen der Sehorgane

Eine längere Belastung der Augen ist die Hauptursache für visuelle Müdigkeit und Belastung. Ständiger Stress kann schwerwiegende Folgen haben und zur Entwicklung schwerwiegender Krankheiten führen, wodurch Sehverlust auftreten kann.

Experten sagen, dass Sie durch Beobachtung einer bestimmten Technik die Ermüdung der Augen erfolgreich bekämpfen und das Auftreten pathologischer Veränderungen verhindern können. Der Hauptfaktor in dieser Angelegenheit ist die richtige Beleuchtung. Augenärzte empfehlen nicht, in einem schwach beleuchteten Raum zu lesen oder an einem Computer zu arbeiten. Mangelnde Beleuchtung kann zu starken Spannungen in den Augäpfeln führen.

Wenn Sie optische Linsen und Brillen verwenden, muss die Dioptriengröße von einem Spezialisten ausgewählt werden. Zu diesem Zweck können Sie in der Augenarztpraxis spezielle Tests bestehen, die die Sehschärfe aufzeigen.

Ständige Arbeit am Computer führt dazu, dass der Augapfel Feuchtigkeit verliert. Deshalb ist es wichtig, kleine Intervalle einzuhalten, damit Ihre Augen ruhen können. Die ideale Lösung für die visuelle Gesundheit besteht darin, fünf Minuten Pausen im Abstand von einer Stunde einzulegen. Alle drei oder vier Stunden müssen Gymnastikübungen für die Augen durchgeführt werden..

Ein weiterer wichtiger Faktor bei der Vorbeugung von Augenkrankheiten ist die richtige Ernährung. Die verzehrten Lebensmittel müssen Vitamine und Nährstoffe enthalten. Es wird empfohlen, mehr frisches Gemüse, Obst und Beeren sowie fermentierte Milchprodukte zu essen.

Netzhautstäbchen und Zapfen: Struktur

Das Sehorgan ist ein komplexer Mechanismus des optischen Sehens. Es umfasst einen Augapfel, einen Sehnerv mit Nervengewebe, einen Hilfsteil - das Tränensystem, die Augenlider, die Muskeln des Augapfels sowie die Linse und die Netzhaut. Der visuelle Prozess beginnt mit der Netzhaut.

In der Netzhaut gibt es zwei Teile, die sich in ihrer Funktion unterscheiden. Dies ist der visuelle oder optische Teil. Teil ist blind oder ziliar. Die Netzhaut hat eine innere Auskleidung des Auges, die ein separater Teil ist, der sich am Rand des visuellen Systems befindet.

Es besteht aus fotografischen Rezeptoren - Kegeln und Stäben, die die anfängliche Verarbeitung eingehender Lichtsignale in Form elektromagnetischer Strahlung durchführen. Dieses Organ liegt in einer dünnen Schicht, wobei die Innenseite neben dem Glaskörper und die Außenseite neben dem Gefäßsystem der Oberfläche des Augapfels liegt.

Der Abschnitt der Netzhaut ist in zwei Teile unterteilt: einen großen Teil, der für das Sehen verantwortlich ist, und einen kleineren Teil, der blind ist. Der Netzhautdurchmesser beträgt 22 mm und nimmt etwa 72% der Augapfeloberfläche ein.

Netzhautstäbchen und Zapfen, Struktur

Im Augenorgan - der Netzhaut - spielen die verfügbaren Fotorezeptoren eine wichtige Rolle bei der Farbwahrnehmung von Bildern. Dies sind Rezeptoren - Zapfen und Stäbchen, die ungleichmäßig angeordnet sind. Ihre Dichte reicht von 20.000 bis 200.000 pro Quadratmillimeter..

Es gibt eine große Anzahl von Zapfen in der Mitte der Netzhaut, mehr Stäbchen befinden sich entlang der Peripherie. Dort befindet sich auch der sogenannte gelbe Fleck, an dem die Stöcke völlig fehlen..

Mit ihnen können Sie alle Schattierungen und Helligkeiten der umgebenden Objekte sehen. Die hohe Empfindlichkeit dieses Rezeptortyps ermöglicht es Ihnen, Lichtsignale zu erfassen und in Impulse umzuwandeln, die dann über die Sehnervenkanäle an das Gehirn gesendet werden.

Während der Tagesstunden arbeiten Rezeptoren - die Zapfen des Auges - in der Dämmerung und in der Nacht wird das menschliche Sehen durch Rezeptoren - Stäbchen - gewährleistet. Wenn eine Person tagsüber ein Farbbild sieht, dann nachts nur in Schwarzweiß. Jeder der Rezeptoren des fotografischen Systems gehorcht einer ihnen streng zugewiesenen Funktion.

Die Struktur der Stöcke

Zapfen und Stäbe sind ähnlich aufgebaut, unterscheiden sich jedoch aufgrund der unterschiedlichen Funktionsarbeit und der Wahrnehmung des Lichtflusses. Stäbchen sind einer der Rezeptoren, die nach ihrer zylindrischen Form benannt sind. Ihre Zahl in diesem Teil beträgt etwa 120 Millionen.

Sie sind eher kurz, 0,06 mm lang und 0,002 mm breit. Rezeptoren haben vier Fragmente:

  • äußerer Abschnitt - Scheiben in Form einer Membran;
  • Zwischensektor - Cilium;
  • der innere Teil sind Mitochondrien;
  • Nervengewebe.

Die Fotozelle kann aufgrund ihrer hohen Empfindlichkeit auf schwache Lichtblitze in einem Photon reagieren. Es enthält eine Komponente namens Rhodopsin oder Visual Purple.

Rhodopsin zersetzt sich bei hellem Licht und wird empfindlich für den blauen Sichtbereich. In der Dunkelheit oder Dämmerung nach einer halben Stunde wird Rhodopsin wiederhergestellt und das Auge kann Objekte sehen.

Rhodopsin hat seinen Namen von seiner leuchtend roten Farbe. Im Licht färben sie sich gelb und verfärben sich dann. Im Dunkeln wird es wieder hellrot.

Dieser Rezeptor kann keine Farben und Schattierungen erkennen, aber Sie können abends die Umrisse von Objekten sehen. Reagiert auf Licht viel langsamer als Kegelrezeptoren.

Kegelstruktur

Die Zapfen haben eine konische Form. Die Anzahl der Zapfen in diesem Abschnitt beträgt 6 bis 7 Millionen, die Länge beträgt bis zu 50 µm und die Dicke beträgt bis zu 4 mm. Es enthält eine Komponente - Iodopsin. Die Komponente besteht zusätzlich aus Pigmenten:

  • Chlorolab - ein Pigment, das auf gelbgrüne Farbe reagieren kann;
  • Erythrolab - ein Element, das eine gelb-rote Farbe wahrnehmen kann.

Es gibt auch ein drittes, separat vorgestelltes Pigment: Cyanolab - eine Komponente, die den violettblauen Teil des Spektrums wahrnimmt.

Zapfen sind 100-mal weniger empfindlich als Stäbchen, aber die Wahrnehmung von Bewegung ist viel schneller. Der Kegelrezeptor besteht aus 4 Fragmenten:

  1. Außenteil - Membranscheiben;
  2. Zwischenglied - Verengung;
  3. inneres Segment - Mitochondrien;
  4. synaptische Region.

Der Teil der Scheiben im äußeren Bereich, der dem Lichtstrom zugewandt ist, wird ständig erneuert, es erfolgt eine Restaurierung, ein Austausch des visuellen Pigments. Tagsüber werden mehr als 80 Scheiben ausgetauscht, ein vollständiger Scheibenwechsel erfolgt in 10 Tagen. Die Zapfen selbst haben einen Wellenlängenunterschied, es gibt drei Arten:

  • S - der Typ reagiert auf den violettblauen Teil;
  • M - der Typ nimmt den grüngelben Teil wahr;
  • Der L-Typ unterscheidet zwischen gelbem und rotem Teil.

Die Stäbe sind ein Fotorezeptor, der Licht wahrnimmt, und die Zapfen sind ein Fotorezeptor, der Farbe wahrnimmt. Diese Arten von Zapfen und Stäben schaffen zusammen die Möglichkeit der Farbwahrnehmung der umgebenden Welt..

Netzhautstäbchen und Zapfen: Krankheiten

Rezeptorgruppen, die eine Farbwahrnehmung von Objekten ermöglichen, sind sehr empfindlich und können verschiedenen Krankheiten ausgesetzt sein.

Krankheiten und Symptome

Krankheiten, die Photorezeptoren der Netzhaut betreffen:

  • Farbenblindheit - die Unfähigkeit, Farben zu erkennen;
  • Netzhautpigmentdegeneration;
  • Chorioretinitis - Entzündung der Netzhaut und der Gefäße der Membran;
  • Ablösung der Schichten der Netzhautmembran;
  • Nachtblindheit oder Hemeralopie, dies ist eine Verletzung des Sehvermögens in der Dämmerung, tritt bei der Pathologie der Stäbchen auf;

Makuladegeneration - Ernährungsstörungen des zentralen Teils der Netzhaut. Bei dieser Krankheit werden folgende Symptome beobachtet:

  1. Nebel vor den Augen;
  2. schwer zu lesen, Gesichtserkennung;
  3. Gerade Linien sind verzerrt.

Bei anderen Krankheiten treten ausgeprägte Symptome auf:

  • Der Indikator für das Sehen nimmt ab;
  • Verletzung der Farbwahrnehmung;
  • Lichtblitze in den Augen;
  • Verengung des Betrachtungsradius;
  • Das Vorhandensein eines Schleiers vor den Augen;
  • Verschwommenes Sehen in der Dämmerung.
Stäbchen und Zapfen sind ein echtes Paradoxon!

Nachtblindheit oder Hemeralopie treten mit einem Mangel an Vitamin A auf, dann wird die Arbeit der Stöcke unterbrochen, wenn eine Person abends und im Dunkeln überhaupt nicht sieht und tagsüber perfekt sieht.

Eine Funktionsstörung der Zapfen führt zu Photophobie, wenn das Sehvermögen bei schlechten Lichtverhältnissen normal ist und bei hellem Licht Blindheit auftritt. Es kann sich eine Farbenblindheit entwickeln - Achromasie.

Die tägliche Pflege Ihres Sehvermögens, der Schutz vor schädlichen Einflüssen, die Verhinderung der Erhaltung der Sehschärfe, die Harmonie und die Farbwahrnehmung sind eine Hauptaufgabe für diejenigen, die das Sehorgan erhalten möchten - die Augen, Wachsamkeit in den Augen und die Vielseitigkeit eines vollen Lebens ohne Krankheiten.

Ein Lehrvideo erzählt Ihnen von den Paradoxien des Sehens:

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Zapfen (Netzhaut)

Blasen - (englischer Kegel - Kegel) eine der Arten von Exterorezeptoren (Photorezeptoren) der peripheren Prozesse der lichtempfindlichen Nervenzellen der Netzhaut. Benannte Zapfen aufgrund ihrer Form ähnlich einem konischen Laborkolben.

Zapfen sind eine Gruppe von Rezeptoren, die aus verschiedenen Arten spezialisierter Nervenzellen bestehen, die Lichtreize wahrnehmen und in nervöse Erregung in bioelektrische Signale umwandeln, die in die visuellen Teile des Gehirns gelangen.

Inhalt


Zapfen sind über einen weiten Bereich lichtempfindlich. In der Dämmerung, wenn die Beleuchtung nicht ausreicht, damit die Zapfen funktionieren, arbeiten beim Menschen nur die Rezeptorstifte. Nachts werden die Menschen "farbenblind" - die Welt wird von ihnen als monochrom wahrgenommen.

Die Lichtempfindlichkeit von Rezeptoren ist mit dem Vorhandensein eines bestimmten Pigments in ihnen verbunden - Iodopsin; mit cis-trans-Übergang von Netzhaut- und anderen Mechanismen. Iodopsin besteht wiederum aus mehreren visuellen Pigmenten. Bisher sind zwei Pigmente bekannt und untersucht: Chlorolab (empfindlich gegenüber dem gelbgrünen Bereich des Spektrums) und Erythrolab (empfindlich gegenüber dem gelb-roten Teil des Spektrums)..

In der Netzhaut eines Erwachsenen befinden sich etwa 6 Millionen [1] Zapfen. Ihre Abmessungen sind wie folgt: Länge ca. 50 Mikrometer, Durchmesser - von 1 bis 4 Mikrometer.

Zapfen sind etwa 100-mal weniger lichtempfindlich als Stäbchen (eine andere Art von Netzhautzelle), aber sie können viel schneller Bewegungen aufnehmen.

Die Netzhaut ist eine komplexe, geschichtete Struktur mit mehreren Schichten von Neuronen, die durch Synapsen verbunden sind. Einzelne Neuronen, die direkt lichtempfindlich sind - Photorezeptorzellen von Zapfen und Stäbchen.

[Bearbeiten] Die Struktur von Fotorezeptoren - Zapfen

Zapfen bei verschiedenen Tierarten haben eine unterschiedliche Struktur, bei einigen Arten gibt es unterschiedliche Zapfenstrukturen.

[Bearbeiten] Menschliche Zapfen

[Bearbeiten] Morphologie

Kegel und Stäbe sind ähnlich aufgebaut und bestehen aus vier Abschnitten.

  • 1 - EXTERNES SEGMENT (enthält Membranscheiben mit Jodopsin),
  • 2 - BINDUNGSABTEILUNG (Ziehen),
  • 3 - INNENSEGMENT (enthält Mitochondrien),
  • 4 - SYNAPTISCHER BEREICH

Das äußere Segment des Kegels ist mit Membranhalbscheiben gefüllt, die von der Plasmamembran gebildet und von dieser getrennt werden. Sie sind Falten der Plasmamembran. In Zapfen gibt es signifikant weniger Membranhalbscheiben als Scheiben in einem Stab, und ihre Anzahl beträgt ungefähr mehrere hundert. Jede Scheibe besteht aus zwei Membranen, die an den Rändern mit einer Dicke von etwa 50 bis 75 Angström verbunden sind und durch einen Spalt von etwa 50 Angström voneinander getrennt sind. [2]. [3].

Im Bereich des Verbindungsabschnitts (Verengung) ist das äußere Segment durch Invagination der äußeren Membran fast vollständig vom inneren getrennt. Die Verbindung zwischen den beiden Segmenten erfolgt über das Zytoplasma und ein Zilienpaar, das von einem Segment zum anderen übergeht. Die Zilien enthalten nur 9 Paare von Doppelfilamenten (Fibrillen). Sie erstrecken sich im konnektiven Cilium von einem der beiden Zentriolen (Basalkörper), die senkrecht zueinander nebeneinander liegen. Die die Zilien verbindenden Filamente verlaufen vom inneren Segment bis zur Spitze des äußeren Segments. [4].

Das innere Segment enthält eine Ansammlung von radial orientierten und dicht gepackten Mitochondrien. Bei Beleuchtung schwellen Mitochondrienkegel an und wahrscheinlich nimmt die Aktivität oxidativer Enzyme in ihnen zu. Dies ist der Bereich des aktiven Stoffwechsels. Mitochondrien und Polyribosomen liefern Energie für die Prozesse der Lichtwahrnehmung, während Proteine ​​synthetisiert werden, die an der Bildung von Membranscheiben und visuellem Pigment beteiligt sind. Der Kern befindet sich im gleichen Bereich. [fünf]. [6].

In der synaptischen Region mit Nervenenden nähern sich die Zapfen und ragen in die Dendriden bipolarer und horizontaler Netzhautzellen hinein. Zusätzlich wurden Kontakte zwischen Rezeptoren (Stäbchen und Zapfen) der Netzhaut beschrieben. In den präsynaptischen Endungen befindet sich eine große Anzahl von synaptischen Vesikeln (Vesikeln), die einen Sender enthalten. Die Anzahl und Größe dieser Blasen scheint sich zu ändern, wenn sich die Beleuchtung ändert. [7]. [8]. [neun].

Diffuse bipolare Zellen können mit mehreren Stäben Synapsen bilden. Dieses Phänomen wird als synaptische Konvergenz bezeichnet..

Monosynaptische bipolare Zellen verbinden einen Kegel mit einer Ganglienzelle, was im Vergleich zu Stäbchen eine höhere Sehschärfe bietet.

Die horizontalen und Amacrylzellen binden eine Anzahl von Stäben und Zapfen zusammen. Dank dieser Zellen werden visuelle Informationen bereits vor dem Verlassen der Netzhaut einer bestimmten Verarbeitung unterzogen. Insbesondere diese Zellen sind an der lateralen Hemmung beteiligt. [10], [11]

[Bearbeiten] Zapfen von Reptilien und Vögeln

Die Zapfen in der Netzhaut von Vögeln, Amphibien und anderen Wirbeltieren unterscheiden sich in ihrer Struktur von den Zapfen in der Netzhaut von Primaten..

Insbesondere Vögel, Fische und Schildkröten haben „Öltröpfchen“ in der Kegelstruktur. Außerdem werden sowohl "gewöhnliche" Zapfen als auch sogenannte "doppelte" Zapfen in ihrer Netzhaut unterschieden..

Wahrnehmung der Netzhautkegelfunktion

Zapfen - Abschnitt der Netzhautschicht... Wikipedia

Netzhaut - Foto der Netzhaut des Gl... Wikipedia

RETINA - (Netzhaut), die innerste der drei Membranen des Auges, erhielt ihren Namen vom griechischen Herophilus (ca. 320 v. Chr.) Von der Ähnlichkeit mit einem gebundenen Fischernetz. Anatomie und Histologie. Die Netzschale mit ihrer Innenfläche zeigt nach... Big Medical Encyclopedia

RETINA - (Netzhaut), die innere Auskleidung des AUGES, die hauptsächlich aus verschiedenen Arten von Nervenzellen (NEURONS) besteht, von denen einige visuelle Rezeptoren sind. Rezeptorzellen (STICKS und BASES) reagieren auf Lichteinwirkung. Die Zapfen antworten... Wissenschaftliches und technisches Lexikon

RETINA - Netzhaut, Int. lichtempfindlich. die Membran des Auges, die den Fundus auskleidet und von vorne in das neutrale Epithel des Ziliarkörpers und der Iris übergeht; wandelt leichte Reizungen in nervöse Erregung um und führt die Primärverarbeitung durch...... Biologisches Enzyklopädisches Wörterbuch

VES - (coni), Zapfenzellen, Photorezeptoren der Netzhaut von Wirbeltieren, die tagsüber (photopisch) und (bei den meisten Arten) Farbsehen ermöglichen. Der verdickte externe Rezeptorprozess, der auf die Pigmentschicht der Netzhaut gerichtet ist, ergibt...... ein biologisches enzyklopädisches Wörterbuch

Netzhaut - und; G. Anat. Innere lichtempfindliche Membran des Auges; Retina. * * * Die Netzhaut (Retina), die innere Auskleidung des Auges, bestehend aus vielen lichtempfindlichen Stab- und Zapfenzellen (beim Menschen gibt es etwa 7 Millionen Zapfen in der Netzhaut und 75...... Encyclopedic Dictionary

Zapfen - siehe Netzhaut, Auge und Sehvermögen... Enzyklopädisches Wörterbuch von F.A. Brockhaus und I.A. Efron

RETIN - Die innerste Membran der inneren Oberfläche des Augenhintergrunds. Obwohl es eine äußerst komplexe neuronale Struktur aufweist, werden bis zu zehn Schichten oder Zonen unterschieden. Normalerweise werden drei Hauptschichten von vorne nach hinten beschrieben: eine Schicht aus Ganglienzellen, eine Schicht...... Erklärendes Wörterbuch der Psychologie

Stäbchen (Netzhaut) - Dieser Begriff hat andere Bedeutungen, siehe Stäbchen. Abschnitt der Netzhautschicht... Wikipedia

Zapfen (Netzhaut)

Blasen - (englischer Kegel - Kegel) eine der Arten von Exterorezeptoren (Photorezeptoren) der peripheren Prozesse der lichtempfindlichen Nervenzellen der Netzhaut. Benannte Zapfen aufgrund ihrer Form ähnlich einem konischen Laborkolben.

Zapfen sind eine Gruppe von Rezeptoren, die aus verschiedenen Arten spezialisierter Nervenzellen bestehen, die Lichtreize wahrnehmen und in nervöse Erregung in bioelektrische Signale umwandeln, die in die visuellen Teile des Gehirns gelangen.


Zapfen sind über einen weiten Bereich lichtempfindlich. In der Dämmerung, wenn die Beleuchtung nicht ausreicht, damit die Zapfen funktionieren, arbeiten beim Menschen nur die Rezeptorstifte. Nachts werden wir "farbenblind" - die Welt wird als monochrom wahrgenommen.

Die Lichtempfindlichkeit von Rezeptoren ist mit dem Vorhandensein eines bestimmten Pigments in ihnen verbunden - Iodopsin; mit cis-trans-Übergang von Netzhaut- und anderen Mechanismen. Iodopsin besteht wiederum aus mehreren visuellen Pigmenten. Bisher sind zwei Pigmente bekannt und untersucht: Chlorolab (empfindlich gegenüber dem gelbgrünen Bereich des Spektrums) und Erythrolab (empfindlich gegenüber dem gelb-roten Teil des Spektrums)..

In der Netzhaut eines Erwachsenen befinden sich etwa 6 Millionen [1] Zapfen. Ihre Abmessungen sind sehr klein: Die Länge beträgt etwa 50 Mikrometer, der Durchmesser beträgt 1 bis 4 Mikrometer. Zapfen sind etwa 100-mal weniger lichtempfindlich als Stäbchen (eine andere Art von Netzhautzelle), aber sie können viel schneller Bewegungen aufnehmen.

Die Netzhaut ist eine komplexe, geschichtete Struktur mit mehreren Schichten von Neuronen, die durch Synapsen verbunden sind. Einzelne Neuronen, die direkt lichtempfindlich sind - Photorezeptorzellen von Zapfen und Stäbchen.

Die Struktur von Photorezeptoren - Zapfen

Zapfen bei verschiedenen Tierarten haben eine unterschiedliche Struktur, bei einigen Arten gibt es unterschiedliche Zapfenstrukturen.

Menschliche Zapfen

Die Struktur des Kegels (Netzhaut)

Kegel und Stäbe sind ähnlich aufgebaut und bestehen aus vier Abschnitten.

  • 1 - EXTERNES SEGMENT (enthält Membranscheiben mit Jodopsin),
  • 2 - BINDUNGSABTEILUNG (Ziehen),
  • 3 - INNENSEGMENT (enthält Mitochondrien),
  • 4 - SYNAPTISCHER BEREICH

Das äußere Segment des Kegels ist mit Membranhalbscheiben gefüllt, die von der Plasmamembran gebildet und von dieser getrennt werden. Sie sind Falten der Plasmamembran. In Zapfen gibt es signifikant weniger Membranhalbscheiben als Scheiben in einem Stab, und ihre Anzahl beträgt ungefähr mehrere hundert.

Im Bereich des Verbindungsabschnitts (Verengung) ist das äußere Segment durch Invagination der äußeren Membran fast vollständig vom inneren getrennt. Die Verbindung zwischen den beiden Segmenten erfolgt über das Zytoplasma und ein Zilienpaar, das von einem Segment zum anderen übergeht. Zilien enthalten nur 9 periphere Dubletts von Mikrotubuli: Ein für Zilien charakteristisches Paar zentraler Mikrotubuli fehlt.

Das innere Segment ist der Bereich des aktiven Stoffwechsels. Es ist gefüllt mit Mitochondrien, die Energie für Sehprozesse liefern, sowie Polyribosomen, auf denen Proteine ​​synthetisiert werden, die an der Bildung von Membranscheiben und visuellem Pigment beteiligt sind. Im gleichen Bereich befindet sich der Kern.

In der synaptischen Region bildet die Zelle Synapsen mit bipolaren Zellen.

Diffuse bipolare Zellen können mit mehreren Stäben Synapsen bilden. Dieses Phänomen wird als synaptische Konvergenz bezeichnet..

Monosynaptische bipolare Zellen verbinden einen Kegel mit einer Ganglienzelle, was im Vergleich zu Stäbchen eine höhere Sehschärfe bietet.

Die horizontalen und Amacrylzellen binden eine Anzahl von Stäben und Zapfen zusammen. Dank dieser Zellen werden visuelle Informationen bereits vor dem Verlassen der Netzhaut einer bestimmten Verarbeitung unterzogen. Insbesondere diese Zellen sind an der lateralen Hemmung beteiligt. [2], [3]

Reptilien- und Vogelzapfen

Die Zapfen in der Netzhaut von Vögeln, Amphibien und anderen Wirbeltieren unterscheiden sich in ihrer Struktur von den Zapfen in der Netzhaut von Primaten..

Insbesondere bei Vögeln, Fischen, Schildkröten sind "Öltröpfchen" in der Kegelstruktur vorhanden. Außerdem werden sowohl "gewöhnliche" Zapfen als auch sogenannte "doppelte" Zapfen in ihrer Netzhaut unterschieden..

Farbsehen

Kurven der Absorptionsspektren von Pigmenten, die in den Zapfen und Stäbchen der menschlichen Netzhaut enthalten sind. Spektren von kurz- (S), mittel- (M) und langwelligen (L) Pigmenten und das Spektrum von Stabpigmenten bei schwachem (Dämmerungs-) Licht (R). NB: Die Wellenlängenachse in diesem Diagramm ist nichtlinear.

Die Kurven der spektralen Empfindlichkeit von Kegelempfängern des normalen Trichromat, bestimmt durch die kolorimetrische Methode (A), und die Absorptionsspektren, die in den äußeren Segmenten einzelner Kegel des Makaken (B) gemessen wurden. (Nach Marks et al., 1964). Durchgezogene Kurven auf A stellen das Ergebnis der Berechnung der spektralen Empfindlichkeitskurven aus den Additionskurven des normalen Trichromat dar (Bongard und Smirnov, 1955); Kreise - die Ergebnisse von Experimenten mit Dichromaten [4].

Laut den Befürwortern der Dreikomponententheorie des Sehens sollte dies auf das Vorhandensein von drei Arten von visuellen Pigmenten zurückzuführen sein, da drei Absorptionspeaks im sichtbaren Bereich des Netzhautgewebes gefunden wurden, und es sollten drei Arten von Zapfen vorhanden sein, die für unterschiedliche Wellenlängen des Lichts (Farben) empfindlich sind. Es wird angenommen, dass S-Typ-Zapfen in Blau (S aus dem Englischen. Kurz - kurzwelliges Spektrum), M-Typ - in Grün (M aus dem Englischen. Mittel - mittlere Wellenlänge) und L-Typ - Rot (L aus dem Englischen. Lang - langwellig) empfindlich sind ) Teile des Spektrums. Dies basiert auf der Annahme, dass jeder Kegeltyp nur eines der drei Pigmente enthält. [5] Bisher wurden diese Annahmen noch nicht bestätigt.

Es ist nun bekannt, dass das lichtempfindliche Pigment Iodopsin, das in den Zapfen des Auges gefunden wird, solche Pigmente wie Chlorolab (maximal etwa 540 nm) und Erythrolab (maximal etwa 570 nm) enthält; der erste absorbiert Strahlen, die gelbgrün entsprechen, und der zweite Teil gelb-rotem Teil des Spektrums. Ihre Absorptionsmaxima liegen nebeneinander. Dies entspricht nicht den üblichen "Primärfarben" und stimmt nicht mit den Prinzipien des Dreikomponentenmodells überein..

Das dritte hypothetische Pigment, das für den violettblauen Bereich des Spektrums empfindlich ist und zuvor als Canolanolab bezeichnet wurde, wurde bisher ebenfalls nicht gefunden und untersucht..

Darüber hinaus war es weder möglich, einen Unterschied zwischen den Zapfen in der Netzhaut festzustellen, noch konnte das Vorhandensein nur eines Pigmenttyps in jedem Zapfen nachgewiesen werden. Darüber hinaus wurde erkannt, dass sich die Pigmente Chlorolab und Erythrolab gleichzeitig im Kegel befinden können. [6]

Nach einem anderen Modell (S. Remenkos nichtlineare Zweikomponententheorie des Sehens) wird das dritte "hypothetische" Pigment nicht benötigt, ein Stift dient als Empfänger des blauen Teils des Spektrums. Dies liegt an der Tatsache, dass sich die maximale spektrale Empfindlichkeit des Stabes (aufgrund des Verblassens des darin enthaltenen Rhodopsins) vom grünen Bereich des Spektrums zum blauen verschiebt, wenn die Beleuchtungshelligkeit zur Unterscheidung von Farben ausreicht. Nach dieser Theorie sollte der Kegel nur zwei Pigmente mit benachbarten Empfindlichkeitsmaxima enthalten: Chlorolab (empfindlich gegenüber dem gelbgrünen Bereich des Spektrums) und Erythrolab (empfindlich gegenüber dem gelb-roten Teil des Spektrums). Diese beiden Pigmente wurden lange gefunden und gründlich untersucht. Gleichzeitig ist der Kegel ein nichtlinearer Verhältnissensor, der nicht nur Informationen über das Verhältnis von Rot und Grün liefert, sondern auch den Gelbpegel in dieser Mischung hervorhebt..

Die Tatsache, dass bei einer dritten Art von Farbanomalie (Tritanopie) das menschliche Auge nicht nur den blauen Teil des Spektrums nicht wahrnimmt, sondern auch keine Objekte in der Dämmerung (Nachtblindheit) unterscheidet, kann als Beweis dafür dienen, dass der Empfänger des blauen Teils des Spektrums im Auge ein Stab ist. und dies zeigt genau das Fehlen eines normalen Betriebs der Stöcke an. Befürworter der Dreikomponententheorien erklären, warum immer gleichzeitig mit der Beendigung des blauen Empfängers die Stäbe nicht mehr funktionieren und die Stäbe immer noch nicht funktionieren können (warum die Stäbe immer zur gleichen Zeit aufhören zu arbeiten, wenn der blaue Empfänger nicht mehr funktioniert). [7]

Darüber hinaus ist der bekannte Purkinje-Effekt eine Bestätigung dieses Mechanismus, dessen Kern darin besteht, dass zu Beginn der Dämmerung, wenn die Beleuchtung abfällt, die Rottöne schwarz werden und die Weißtöne bläulich erscheinen. RF Feynman schreibt: "Dies liegt daran, dass Stäbe das blaue Ende des Spektrums besser sehen als Zapfen, aber Zapfen sehen beispielsweise eine dunkelrote Farbe, während Stäbe es überhaupt nicht sehen können." [8]

Bisher war es nicht möglich, einen Konsens über das Prinzip der Farbwahrnehmung durch das Auge zu erzielen..

Nachts, wenn der Photonenfluss für die normale Funktion des Auges nicht ausreicht, wird das Sehen hauptsächlich durch Stöcke gewährleistet, so dass eine Person nachts keine Farben unterscheiden kann.

Visuelle Rezeptoren des Auges

Lichteinfang und Farberkennung werden durch die Stäbchen und Zapfen der menschlichen Netzhaut bereitgestellt. Dies sind kleine Rezeptoren in der Netzhautschicht, die den Augen helfen, den Lichtfluss einzufangen und in einen Impuls umzuwandeln. Dann werden diese Impulse auf das Gehirn übertragen. Die Rezeptoranatomie ist fast gleich. Der Unterschied besteht darin, dass Netzhautstäbe dazu beitragen, Objekte bei schwachem Licht zu sehen, während Zapfen dazu beitragen, Objekte bei Tageslicht zu sehen..

Augenrezeptoren

Die menschliche Netzhaut enthält ungefähr 115-120 Millionen Rezeptoren. Dies sind Rezeptoren im menschlichen Auge, die helfen, die umgebende Realität wahrzunehmen. Äußerlich ähneln sie einem länglichen Zylinder. Sie sind extrem lichtempfindlich, bieten jedoch kein Farbsehen. Anders als die Zapfen der Netzhaut, Stäbchen. Sie unterscheiden Farben nicht gut und reagieren langsam auf die Bewegung von Objekten. Der Zustand dieser Rezeptoren beeinflusst die Qualität des menschlichen Sehens nicht. Sie befinden sich an der Peripherie des Sehens und sind für das nächtliche Sehen verantwortlich..

Andere visuelle Rezeptoren in menschlichen Augen werden Zapfen genannt. Es gibt ungefähr 7 Millionen von ihnen, und die Form entspricht dem Namen. Wie Stäbchen helfen Zapfen dem Auge, Bilder der Umgebung wahrzunehmen. Zusammen mit Stäben wandeln sie neuronale Impulse von Lichtstrahlen um und senden sie entlang des Sehnervs zum Gehirn. Die Zapfen in der Netzhaut sind tagsüber für die Wahrnehmung der umgebenden Realität verantwortlich. Aufgrund von Farben sind die Netzhautkegel empfindlich. Dies ist auf die Pigmente zurückzuführen, die in ihrer Zusammensetzung vorliegen. Die Zapfen befinden sich im menschlichen Auge in der Makularegion.

Sie sind in 3 Typen unterteilt:

Rezeptorstruktur

  • äußeres Feld (Scheibe);
  • Verbindungsbereich;
  • intern;
  • Grundzone.

Ein Stab ist 0,06 mm lang und hat einen Durchmesser von 0,002 mm. Diese Fotorezeptoren im Auge sind extrem lichtempfindlich. Sie nehmen die maximale Anzahl von Lichtwellen wahr, die es einer Person ermöglichen, Objekte im Dunkeln zu unterscheiden. Die Rezeptoren enthalten Rhodopsin oder visuelles Purpur, das sich auf den Membranscheiben befindet. Es gibt praktisch keine Stäbchen in der Makula. Wenn es Strahlen ausgesetzt wird, reizt es und hilft, nachts Licht einzufangen..

Zapfen haben eine ähnliche Struktur wie Stäbchen:

  • Außenbereich;
  • Bindung (Verengung);
  • intern;
  • basal.

Die Länge der Rezeptoren beträgt 0,05 mm und der Durchmesser im weiten Bereich beträgt 0,004 mm. Die Kegelscheiben enthalten Jodopsin. Dank ihm verarbeiten lichtempfindliche Rezeptoren das eingehende Bild und wandeln es in einen neuronalen Impuls um. Diese Arbeit bietet eine Sicht am Tag und eine genauere Darstellung der Realität. Die Zapfen nehmen rote und grüne Farbtöne auf. Es gibt 3 Arten von Iodopsin: Erythrolab, Chlorolab, Cyanolab. Jeder von ihnen ist für die Unterscheidung einer der drei Grundtöne verantwortlich: Blau, Rot und Grün. Wenn die ersten beiden Arten offiziell von Wissenschaftlern gefunden wurden, wurde Cyanolab noch nicht entdeckt, hat aber bereits einen Namen.

Die Theorie der Zweikomponentenwahrnehmung basiert auf der Tatsache, dass der Kegel zwei Farben wahrnehmen kann - Rot und Grün..

Es gibt eine Theorie über die Zweikomponenten-Farbwahrnehmung. Da Cyanolab noch nicht gefunden wurde, glauben Anhänger dieser Theorie, dass Erythrolab und Chlorolab es dem Auge ermöglichen, zwischen roten und grünen Spektren zu unterscheiden, und der blaue Farbton der Augen wird mit Hilfe von verblasstem Rhodopsin (Stabpigment) erfasst. Diese Hypothese wird durch Studien von Menschen gestützt, die nicht zwischen blauen Farben unterscheiden und im Dunkeln schlecht navigieren..

Rezeptorfunktionen

Die visuellen Rezeptoren sind für die Bildqualität und das Farbsehen verantwortlich. Die Rezeptorstäbchen der Netzhaut sind viel lichtempfindlicher als die Zapfen. Bei starker Bestrahlung mit hellen Strahlen verblasst das einzige Pigment Rhodopsin und nimmt nur kurze Wellen blauen Lichts wahr. Aber im Dunkeln wird es wiederhergestellt, was es einer Person ermöglicht, zu sehen.

Die Empfindlichkeit der Augen gegenüber Objekten, die außerhalb des Gesichtsfeldes liegen, was auch als Konvergenz bezeichnet wird, ist bei Personen höher, die die Kombination von Stäbchen in Gruppen und die Verbindung mit einem Interneuron haben, das Signale von der Netzhaut sammelt.

Daher umfassen die Funktionen von Stäben und Zapfen:

  • Farbwahrnehmung;
  • gleichzeitige Erkennung mehrerer Objekte;
  • Erweiterung des peripheren Sehens;
  • Sichtbarkeit in Dunkelheit und Dämmerung.
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Rezeptorstörungen

Aufgrund der Funktionsstörung der Stäbchen und Zapfen in der Netzhaut des Auges entwickelt sich Farbenblindheit. Und auch mit einer Verschlechterung der Lichtwahrnehmung nimmt das periphere Sehen ab. Eine Verringerung der Anzahl der Stäbchen führt zu einer Verringerung des Dämmerungssehens - "Nachtblindheit". Manchmal kann eine Person aufgrund von Problemen mit den Rezeptoren einen Blitz oder eine Blendung vor ihren Augen sehen. Solche Läsionen treten bei Pigmentdegeneration, Ablösung oder Entzündung der Netzhaut und ihrer Gefäße sowie bei Makuladegeneration (Unterernährung des Netzhautzentrums) auf. Viele dieser Symptome sind verschiedenen Krankheiten inhärent, daher wird vor Beginn der Behandlung eine Diagnose durchgeführt.

Diagnose

Zu diesem Zweck untersucht der Augenarzt den Fundus einer Person, das laterale Sehen und führt eine Computerrefraktometrie durch. Um eine Abnahme der Anzahl von Rezeptoren in der Membran festzustellen, wird ein Test gemäß der Ishihara-Tabelle durchgeführt. Solche Untersuchungen helfen dabei, die Farbwahrnehmung einer Person zu bestimmen. Der Test zeigt ein Spektrum von 100 Farben. Um den Zustand der Gefäße zu untersuchen, wird eine fluoreszierende Hagiographie durchgeführt. Eine Ultraschalluntersuchung ist als zusätzliche Überprüfungsmaßnahme vorgeschrieben..

Wahrnehmungsmechanismus

Die Stäbe arbeiten in der smaragdgrünen Spektralzone mit Wellenlängen bis zu 498 nm. Der Rest der Bereiche nimmt Zapfen wahr, aber sie reagieren nicht nur auf ihre Farben. Lang- und Mittelwellenrezeptoren reagieren auch auf andere, nur weniger aktiv. Da der Photonenfluss nachts minimal ist, erkennen ihn nur Sticks, sodass eine Person monochrom sieht und keine Farben unterscheidet.

Wenn die Strahlen auf die Netzhaut treffen, wird sie durch die Wirkung von Jodopsin und Rhodopsin zerstört. Die visuellen Pigmente sind gereizt und wandeln das Licht in einen neuronalen Impuls um. Die Stäbe bilden eine Schicht aus Nervenfasern. Sie übertragen einen Impuls von den Rezeptoren auf den Sehnerv. Unter dem Einfluss von Licht zersetzen sich die Pigmente in den Rezeptoren. Ihre Erholung erfolgt dank des darin enthaltenen Proteins. Die Proteinerneuerung dauert ca. 30 Minuten. Diese Zeit reicht für eine vollständige Anzeige der Umgebung..

Photorezeptoren funktionieren. Die Struktur und Funktion der Stäbchen und Zapfen der Netzhaut

Die Stäbe haben eine maximale Lichtempfindlichkeit, die ihre Reaktion auch auf kleinste externe Lichtblitze gewährleistet. Der Rezeptor der Stäbe beginnt zu wirken, selbst wenn eine Photonenenergie empfangen wird. Mit dieser Funktion können die Zauberstäbe in der Dämmerung sehen und Objekte in den Abendstunden so klar wie möglich sehen..

Da die Netzhautstäbchen jedoch nur ein Pigmentelement enthalten, das als Rhodopsin oder visuelles Purpur bezeichnet wird, können sich die Schattierungen und Farben nicht unterscheiden. Das Protein der Stäbchen ist Rhodopsin und kann nicht so schnell auf Lichtreize reagieren wie die Pigmentelemente der Zapfen..

Zapfen

Die koordinierte Arbeit von Stäben und Zapfen hilft einem Menschen, trotz der Tatsache, dass ihre Struktur erheblich unterschiedlich ist, die gesamte umgebende Realität in vollem qualitativen Umfang zu sehen. Beide Arten von retinalen Photorezeptoren ergänzen sich in ihrer Arbeit. Dies trägt dazu bei, das klarste, klarste und lebendigste Bild zu erhalten.

Die Zapfen haben ihren Namen von der Tatsache, dass ihre Form den in verschiedenen Labors verwendeten Flaschen ähnelt. Die Netzhaut eines Erwachsenen kann etwa 7 Millionen Zapfen aufnehmen.
Ein Kegel besteht wie ein Stab aus vier Elementen.

  • Die äußere (erste) Schicht der Netzhautkegel wird durch Membranscheiben dargestellt. Diese Scheiben sind mit Jodopsin, einem Farbpigment, gefüllt.
  • Die zweite Schicht der Netzhautkegel ist die Verbindungsschicht. Es wirkt als Verengung, die es Ihnen ermöglicht, eine bestimmte Form dieses Rezeptors zu bilden.
  • Der innere Teil der Zapfen wird durch Mitochondrien dargestellt..
  • In der Mitte des Rezeptors befindet sich das Basalsegment, das als Verbindungsglied fungiert.

Iodopsin ist in verschiedene Typen unterteilt, wodurch die volle Empfindlichkeit der Kegel des Sehwegs bei der Wahrnehmung verschiedener Teile des Lichtspektrums sichergestellt werden kann..

Entsprechend der Dominanz verschiedener Arten von Pigmentelementen können alle Zapfen in drei Arten unterteilt werden. Alle diese Arten von Zapfen arbeiten zusammen, und dies ermöglicht es einer Person mit normalem Sehvermögen, den Reichtum der Schattierungen von Objekten, die sie sehen, zu schätzen..

Netzhautstruktur

In der allgemeinen Struktur der Netzhaut nehmen Stäbchen und Zapfen einen ganz bestimmten Platz ein. Das Vorhandensein dieser Rezeptoren auf dem Nervengewebe, aus dem die Netzhaut besteht, hilft, den empfangenen Lichtfluss schnell in eine Reihe von Impulsen umzuwandeln.

Die Netzhaut erhält ein Bild, das von der Hornhaut des Auges und der Linse projiziert wird. Danach wird das verarbeitete Bild in Form von Impulsen über den Sehweg zum entsprechenden Teil des Gehirns gesendet. Die komplexe und vollständig geformte Struktur des Auges ermöglicht die vollständige Verarbeitung von Informationen in wenigen Augenblicken.

Die meisten Photorezeptoren sind in der Makula konzentriert - dem zentralen Bereich der Netzhaut, der aufgrund seiner gelblichen Färbung auch als Makula des Auges bezeichnet wird.

Funktionen von Stäben und Zapfen

Die spezielle Struktur der Stäbe ermöglicht es Ihnen, die geringsten Lichtreize auf dem niedrigsten Beleuchtungsgrad zu fixieren, aber gleichzeitig können diese Rezeptoren die Schattierungen des Lichtspektrums nicht unterscheiden. Im Gegenteil, Zapfen helfen uns, den Reichtum der Farben der Welt um uns herum zu sehen und zu schätzen..

Trotz der Tatsache, dass Stäbchen und Zapfen tatsächlich unterschiedliche Funktionen haben, kann nur die koordinierte Beteiligung beider Rezeptorgruppen den reibungslosen Betrieb des gesamten Auges gewährleisten..

Daher sind beide Fotorezeptoren wichtig für unsere visuelle Funktion. So können wir unabhängig von Wetterbedingungen und Tageszeit immer ein zuverlässiges Bild sehen..

Rhodopsin - Struktur und Funktion

Rhodopsin ist eine Gruppe von visuellen Pigmenten, ein Protein, das in seiner Struktur mit Chromoproteinen verwandt ist. Sein Name Rhodopsin oder visuelles Purpur erhielt seinen leuchtend roten Farbton. Die violette Färbung der Netzhautstäbchen wurde in zahlreichen Studien entdeckt und nachgewiesen. Das Netzhautprotein Rhodopsin besteht aus zwei Komponenten - einem gelben Pigment und einem farblosen Protein.

Unter dem Einfluss von Licht zersetzt sich Rhodopsin und eines der Produkte seiner Zersetzung beeinflusst das Auftreten von visueller Erregung. Reduziertes Rhodopsin wirkt in der Dämmerung und das Protein ist zu diesem Zeitpunkt für die Nachtsicht verantwortlich. Bei hellem Licht zersetzt sich Rhodopsin und seine Empfindlichkeit verschiebt sich in den blauen Sichtbereich. Das Netzhautprotein Rhodopsin ist beim Menschen in etwa 30 Minuten vollständig wiederhergestellt. Während dieser Zeit erreicht das Dämmerungssehen sein Maximum, dh eine Person beginnt im Dunkeln immer klarer zu sehen.

Die Stäbchen und Zapfen sind der Photorezeptorapparat der Netzhaut. Sie haben ein Merkmal wie die Bildung eines Nervenimpulses aus Lichtenergie, der dann entlang des Sehnervs übertragen wird. Die Stäbchen sind für die Nachtsicht verantwortlich, dh sie nehmen Licht und Dunkelheit wahr, während die Zapfen für die Farbwahrnehmung und die Sehschärfe verantwortlich sind. Jeder dieser Fotorezeptoren hat eine spezielle Struktur, die sie voneinander unterscheidet..

Die Struktur der Stäbe nähert sich der Form eines Zylinders, der diesen Zellen den Namen gab..

Es gibt vier Segmente:

  • äußere;
  • Verbindung mit seinen Zilien;
  • intern mit Mitochondrien, die Energie produzieren;
  • basal, das Nervenzellen miteinander verbindet.

Wichtig! Die Energie eines Photons kann eine Anregung von Stäben verursachen, die vom Auge als Licht wahrgenommen wird und bei extrem geringer Beleuchtung in der Dämmerung eine Sicht bietet.

Dies ist hauptsächlich auf das Vorhandensein von nur Rhodopsin in diesen Zellen zurückzuführen, das nur zwei Peaks von Lichtwellenlängen absorbiert.

Die Zapfen haben die Form eines Laborkolbens. Sie haben auch vier Segmente, genau wie die Stöcke. Jede solche Zelle enthält Iodopsin, ein Enzym, dessen Sorten die Wahrnehmung von Grün und Rot ermöglichen (das Pigment, das für die Wahrnehmung von Blau verantwortlich ist, wurde noch nicht identifiziert)..

Funktionen

Die Hauptfunktion von Stäben und Zapfen ist die Photorezeption, dh die Wahrnehmung von Licht mit der anschließenden Bildung eines visuellen Bildes. Jede dieser Nervenzellen hat jedoch ihre eigenen funktionellen Eigenschaften. Mit Stöcken können Sie also Objekte in der Dämmerung untersuchen..

Daher ist dieser Prozess, der Nachtsicht genannt wird, mit ihrer Pathologie gestört. Zapfen bieten eine klare Sicht bei normalen Lichtverhältnissen und sind auch für die Farbwahrnehmung verantwortlich.

Daher sollten die Stäbe als Lichtempfangsapparat und die Zapfen als Farbwahrnehmungsapparat betrachtet werden. Dies ist die Basis für die Differentialdiagnose.

Pathologische Prozesse

Mögliche Krankheiten, bei denen der Photorezeptorapparat betroffen ist:

  • - die Unfähigkeit, einige Farben zu unterscheiden (erbliche Kegelpathologie);

Dank der visuellen Orgel sehen die Menschen die Welt um sich herum in all ihren Farben. All dies geschieht aufgrund der Netzhaut des Auges, auf der sich spezielle Fotorezeptoren befinden. In der Medizin werden sie Stäbchen und Zapfen genannt..

Sie garantieren ein Höchstmaß an Objektempfänglichkeit. Die Stäbchen und Zapfen der Netzhaut übertragen eingehende Lichtsignale in Impulse. Dann akzeptiert das Nervensystem sie und überträgt die empfangenen Informationen an die Person.

Jeder Photorezeptortyp hat seine eigene spezifische Funktion. Zum Beispiel fühlen sich die Zapfen tagsüber am stärksten belastet. Wenn der Lichtfluss abnimmt, kommen Stöcke ins Spiel.

Der Stab hat eine längliche Form, die einem kleinen Zylinder ähnelt und aus vier wichtigen Gliedern besteht: Membranscheiben, Zilien, Mitochondrien und Nervengewebe. Diese Art von Fotorezeptor hat eine erhöhte Lichtempfindlichkeit, die eine Wirkung auch auf das kleinste Blinklicht garantiert. Die Sticks beginnen zu wirken, wenn sie Energie in einem Photon erhalten. Diese Eigenschaft von Stöcken beeinträchtigt die visuelle Funktion in der Dämmerung und hilft, Objekte im Dunkeln zu sehen. Da die Stäbchen nur ein Pigment in ihrer Struktur haben, Rhodopsin genannt, unterscheiden sich die Farben nicht..

Funktion der Zapfen in der Netzhaut

Das Farbpigment Iodopsin wird in verschiedene Typen unterteilt. Dies stellt sicher, dass die Kegel beim Erfassen verschiedener Teile des Lichtspektrums vollständig ansprechen. Mit der Dominanz verschiedener Arten von Pigmenten werden Zapfen in drei Haupttypen unterteilt. Sie alle wirken so harmonisch, dass Menschen mit hervorragender Sicht alle Farben sichtbarer Objekte wahrnehmen können..

Farberfassungsfähigkeit des Auges

Stäbchen und Zapfen werden nicht nur benötigt, um zwischen Tag- und Nachtsicht zu unterscheiden, sondern auch um Farben in Bildern zu identifizieren. Die Struktur des Sehorgans erfüllt viele Funktionen: Dank ihm wird ein riesiger Bereich der umgebenden Welt wahrgenommen. Darüber hinaus hat ein Mensch eine der interessanten Eigenschaften, die er selbst meint. Rezeptoren nehmen an der Wahrnehmung von Farbspektren teil, wodurch eine Person der einzige Vertreter ist, der alle Farben der Welt unterscheidet.

Die Struktur der visuellen Netzhaut

Wenn wir über die Struktur der Netzhaut sprechen, befinden sich die Stäbchen und Zapfen an einer der führenden Stellen. Das Vorhandensein dieser Photorezeptoren auf Nervengeweben hilft, den empfangenen Lichtfluss sofort in einen Impulssatz umzuwandeln.

Die Netzhaut erhält ein Bild, das aus dem Augenteil und der Linse aufgebaut ist. Dann wird das Bild verarbeitet und über die visuellen Wege zum gewünschten Bereich des Gehirns an Impulse gesendet. Die komplexeste Art der Struktur des Auges führt eine integrale Verarbeitung von Informationsdaten in den geringsten Sekunden durch. Die meisten Rezeptoren befinden sich in der Makula, die sich in der Mitte der Netzhaut befindet

Funktionen von Stäbchen und Zapfen in der Netzhaut

Stäbchen und Zapfen haben eine unterschiedliche Struktur und Funktion. Sticks ermöglichen es einer Person, sich auf Objekte im Dunkeln zu konzentrieren, während Zapfen im Gegenteil dazu beitragen, die Farbwahrnehmung der umgebenden Welt zu unterscheiden. Trotzdem sorgen sie für eine gut koordinierte Arbeit des gesamten Sehorgans. Daher können wir schließen, dass beide Fotorezeptoren für die Ausführung der visuellen Funktion notwendig sind..

Funktionen von Rhodopsin in der Netzhaut

Rhodopsin gehört zu visuellen Pigmenten, die ein Protein in der Struktur sind. Es gehört zu Chromoproteinen. In der Praxis wird es auch allgemein als visuelles Purpur bezeichnet. Es erhielt seinen Namen aufgrund seines leuchtend roten Farbtons. Die violette Färbung der Stäbchen wurde in zahlreichen Untersuchungen entdeckt und nachgewiesen. Rhodopsin enthält zwei Komponenten - ein gelbes Pigment und ein farbloses Protein.

Unter Lichteinwirkung beginnt sich das Pigment zu zersetzen. Die Rückgewinnung von Rhodopsin erfolgt während der Dämmerungsbeleuchtung mit Hilfe von Protein. Bei hellem Licht zersetzt es sich wieder und seine Anfälligkeit ändert sich in einen blauen Sichtbereich. Das Rhodopsin-Protein ist innerhalb von 30 Minuten vollständig erneuert. Zu diesem Zeitpunkt erreicht die Dämmerungsart ihr Maximum, dh eine Person beginnt in einem dunklen Raum viel besser zu sehen..

Anzeichen von Stab- und Kegelschäden

  • Verminderte Sehschärfe.
  • Störung in der Farbwahrnehmung.
  • Manifestation.
  • Verengung des Gesichtsfeldes.
  • Entstehung.
  • Fallende Dämmerungsvision.

Krankheiten, die die Stäbchen und Zapfen in der Netzhaut betreffen

Die Niederlage von Photorezeptoren tritt bei verschiedenen Anomalien der Netzhaut in Form von Krankheiten auf.

  1. Hemeralopie. Im Volksmund genannt, was die Sicht in der Dämmerung beeinflusst.
  2. Makuladegeneration. Pathologie des zentralen Teils der Netzhaut.
  3. Netzhautpigmentabiotrophie.
  4. Farbenblindheit. Unfähigkeit, den blauen Bereich des Spektrums zu unterscheiden.
  5. Netzhautablösung.
  6. Entzündungsprozess in der Netzhaut.
  7. Verletzung des Auges.

Das visuelle Organ spielt eine wichtige Rolle im menschlichen Leben, und Stäbchen und Zapfen spielen die Hauptfunktionen bei der Wahrnehmung von Farben. Wenn daher einer der Fotorezeptoren leidet, wird die gesamte Arbeit des visuellen Systems gestört..

Netzhautkegel sind eine Art Fotorezeptor, der Teil der lichtempfindlichen Schicht in menschlichen Augen ist. Es sind sehr komplexe und äußerst wichtige Strukturen, ohne die der Mensch Farben nicht unterscheiden könnte. Indem sie die Energie des Lichts in einen elektrischen Impuls umwandeln, übertragen sie Informationen über die umgebende Welt an das Gehirn. Die Neuronen des visuellen Zentrums nehmen diese Signale wahr und unterscheiden eine große Anzahl von Schattierungen. Die Mechanismen dieses erstaunlichen Prozesses wurden jedoch noch nicht untersucht..

Strukturelle Eigenschaften

Diese Strukturen sind sehr klein, in ihrer Form sehen sie aus wie ein Laborkolben. Ihre Länge beträgt nur 0,05 mm, die Breite - 0,004 mm (an der engsten Stelle beträgt der Durchmesser 0,001 mm). Bei so kleinen Größen sind sie sehr zahlreich: Es gibt 6-7 Millionen von ihnen in jedem Auge (bei einem gesunden Menschen mit hundertprozentigem Sehvermögen). Es ist überraschend, dass dieser mikroskopische Fotorezeptor eine sehr komplexe Anatomie aufweist und in vier Segmente oder Unterteilungen unterteilt ist. Jeder von ihnen hat seine eigene spezifische Struktur und erfüllt bestimmte Funktionen:

  • Das äußere Segment enthält ein spezielles Pigment, Iodopsin, das unter Lichteinfluss chemische Veränderungen erfährt. In diesem Abschnitt der Zapfen gibt es viele Falten des Plasmalemas, die die sogenannten Halbscheiben bilden. Es gibt Hunderte von ihnen..
  • Die Verengung oder der Verbindungsabschnitt ist der engste Teil des Photorezeptors. Hier sieht das Zytoplasma wie ein sehr dünner Strang aus. Zusätzlich passieren zwei Zilien mit einer atypischen Struktur diesen Bereich (normalerweise werden sie von neun Tripletts Mikrotubuli entlang der Peripherie und zwei in der Mitte gebildet, hier fehlt das zentrale Paar)..
  • Das innere Segment enthält wichtige zelluläre Organellen, die für die lebenswichtigen Prozesse und die Funktion des Rezeptors verantwortlich sind. Hier befindet sich der Kern, eine große Anzahl von Mitochondrien und Ribosomen (Polisom). Dies zeigt die intensiven Prozesse der Energieerzeugung für die Arbeit der Zapfen sowie die aktive Synthese der notwendigen Proteinsubstanzen..
  • Die synaptische Region ermöglicht die Kommunikation von lichtempfindlichen Rezeptoren mit Nervenzellen. Es enthält Blasen mit einer Substanz - einem Mediator, der an der Übertragung eines Nervenimpulses vom lichtempfangenden zum Sehnerv beteiligt ist. Ein einzelner Kegel kann an eine monosynaptische bipolare Zelle oder an horizontale und Amacrylzellen (zusammen mit anderen Photorezeptoren, einschließlich Stäbchen) binden..

Wie Fotorezeptoren funktionieren

Die Funktionsweise der Zapfen und ihre Wahrnehmung verschiedener Farben und Schattierungen haben noch keine allgemein anerkannte wissenschaftliche Erklärung. Heute gibt es zwei Haupthypothesen, die diese Prozesse beschreiben.

Dreikomponenten-Sehhypothese

Befürworter dieser Hypothese argumentieren, dass es in der menschlichen Netzhaut drei verschiedene Arten von Zapfen gibt, von denen jede ein bestimmtes Pigment enthält. Tatsache ist, dass Iodopsin eine heterogene Substanz ist, es gibt drei Sorten davon. Von diesen wurden nur zwei - Erythrolab und Chlorolab - von Wissenschaftlern gefunden und beschrieben. Das dritte Pigment, Cyanolab, existiert nur theoretisch und sein Vorhandensein wird nur durch Indizien bestätigt..


Erythrolab-haltige Netzhautkegel empfangen langwellige Strahlung, dh den gelb-roten Teil des Spektrums.

Mittlere Wellenlängen werden von Chlorolab absorbiert, und die Rezeptoren, in denen es sich befindet, sehen den gelbgrünen Teil des Spektrums.

Es ist logisch, dass es auch Fotorezeptoren geben sollte, die kurzwellige Strahlung (Blautöne) wahrnehmen, so dass das Vorhandensein von Cyanolab in lichtempfindlichen Zellen des dritten Typs sehr wahrscheinlich ist.

Nichtlineare Zweikomponententheorie

Im Gegensatz dazu bestreitet diese Theorie die Anwesenheit eines dritten Pigments, Cyanolab. Es wird davon ausgegangen, dass die Arbeit der Sticks für die Wahrnehmung dieses Teils des Strahlungsspektrums ausreicht. Somit nimmt es alle sichtbaren Farben wahr, wenn beide Arten von Fotorezeptoren zusammenarbeiten. Darüber hinaus betonen Befürworter dieser Hypothese, dass diese empfindlichen Strukturen den Gehalt an Gelb in einer Mischung sichtbarer Farbtöne bestimmen können..

Was ist ein zusätzlicher Kegel?

Ein seltenes Ereignis bei einigen Menschen ist ein zusätzlicher Netzhautkegel. Dies bedeutet, dass sie nicht drei, sondern vier Arten dieses Photorezeptors haben. Solche Menschen werden Tetrachromaten genannt und können bei einer durchschnittlichen Person 100 Millionen statt 10 Millionen Schattierungen sehen. Verschiedene Studien nennen unterschiedliche Daten zur Häufigkeit des Auftretens von Tetrachromathie. Einige Wissenschaftler sagen, dass die Anomalie nur bei Frauen möglich ist und nur 2% der weiblichen Bevölkerung sie haben. Andere Forscher argumentieren, dass dies kein so seltenes Phänomen ist und bis zu einem Viertel der Weltbevölkerung (sowohl Frauen als auch Männer) diese Farbwahrnehmungsfunktion haben..

Die Netzhaut eines menschlichen Auges kann visuelle Informationen nur dann vollständig wahrnehmen, wenn beide Arten von lichtempfindlichen Rezeptoren alle für ihre Transformation erforderlichen Pigmente und Enzyme enthalten.

Wenn die Photorezeptoren keine derartigen Substanzen produzieren, kann eine Person einen Teil des sichtbaren Strahlungsspektrums nicht sehen. Solche Störungen werden zusammenfassend als Farbenblindheit bezeichnet. Menschen mit Farbenblindheit können einige Farben während ihres gesamten Lebens nicht sehen, da diese Pathologie genetisch bedingt ist.

Die Stangen haben die Form eines Zylinders mit einem ungleichmäßigen, aber ungefähr gleichen Durchmesser eines Kreises entlang der Länge. Außerdem beträgt die Länge (entspricht 0,000006 m oder 0,06 mm) dem 30-fachen ihres Durchmessers (0,000002 m oder 0,002 mm), weshalb der verlängerte Zylinder einem Stab wirklich sehr ähnlich ist. Es gibt ungefähr 115-120 Millionen Stäbchen im Auge eines gesunden Menschen..

Der Zauberstab des menschlichen Auges besteht aus 4 Segmenten:

1 - Äußeres Segment (enthält Membranscheiben),

2 - Verbindungssegment (Wimpern),

4 - Basalsegment (Nervenverbindung)

Die Stäbe sind extrem lichtempfindlich. Genug Energie eines Photons (des kleinsten Elementarteilchens des Lichts) für die Reaktion der Sticks. Diese Tatsache hilft bei der sogenannten Nachtsicht, sodass Sie in der Dämmerung sehen können..

Die Stäbchen sind nicht in der Lage, Farben zu unterscheiden, was zunächst auf das Vorhandensein von nur einem Rhodopsinpigment in den Stäbchen zurückzuführen ist. Rhodopsin, oder anders als visuelles Purpur bezeichnet, weist aufgrund der eingeschlossenen zwei Gruppen von Proteinen (Chromophor und Opsin) zwei maximale Lichtabsorptionswerte auf, obwohl eines dieser Höchstwerte außerhalb des sichtbaren Lichts des menschlichen Auges liegt (278 nm ist die ultraviolette Region). für das Auge nicht sichtbar), es lohnt sich, sie als Wellenabsorptionsmaxima zu bezeichnen. Das zweite Absorptionsmaximum ist jedoch für das Auge noch sichtbar - es befindet sich bei etwa 498 nm, also sozusagen an der Grenze zwischen dem grünen Farbspektrum und dem blauen.

Es ist zuverlässig bekannt, dass in Stäben enthaltenes Rhodopsin langsamer auf Licht reagiert als Iodopsin in Zapfen. Daher reagieren die Sticks schwächer auf die Dynamik des Lichtflusses und unterscheiden bewegte Objekte schlecht. Aus dem gleichen Grund ist die Sehschärfe auch keine Spezialisierung von Stäben..

Netzhautkegel

Zapfen haben ihren Namen von ihrer Form, ähnlich wie Laborkolben. Die Kegellänge beträgt 0,00005 Meter oder 0,05 mm. Sein Durchmesser an seiner engsten Stelle beträgt etwa 0,000001 Meter oder 0,001 mm und an seiner breitesten Stelle 0,004 mm. Es gibt ungefähr 7 Millionen Zapfen pro gesundem Erwachsenen.

Zapfen sind weniger lichtempfindlich, dh um sie anzuregen, ist ein zehnmal intensiverer Lichtstrom erforderlich als zur Anregung von Stäben. Zapfen können jedoch Licht intensiver verarbeiten als Stäbe, weshalb sie Änderungen des Lichtstroms besser wahrnehmen (z. B. können Stäbe Licht in der Dynamik besser unterscheiden, wenn sich Objekte relativ zum Auge bewegen) und auch ein klareres Bild bestimmen.

Der Kegel des menschlichen Auges besteht aus 4 Segmenten:

1 - Äußeres Segment (enthält Membranscheiben mit Jodopsin),

2 - Verbindungssegment (Verengung),

3 - Inneres Segment (enthält Mitochondrien),

4 - Bereich der synaptischen Verbindung (Basalsegment).

Der Grund für die obigen Eigenschaften von Zapfen ist der Gehalt des biologischen Pigments Iodopsin. Zum Zeitpunkt dieses Schreibens wurden zwei Arten von Iodopsin gefunden (isoliert und nachgewiesen): Erythrolab (ein Pigment, das für den roten Teil des Spektrums empfindlich ist, für lange L-Wellen), Chlorolab (ein Pigment, das für den grünen Teil des Spektrums empfindlich ist, für mittlere M-Wellen). Bisher wurde kein Pigment gefunden, das für den blauen Teil des Spektrums, für kurze S-Wellen, empfindlich ist, obwohl ihm bereits der Name Cyanolab zugewiesen wurde.

Die Unterteilung der Zapfen in drei Typen (entsprechend der Dominanz der Farbpigmente in ihnen: Erythrolab, Chlorolab, Cyanolab) wird als Dreikomponentenhypothese des Sehens bezeichnet. Es gibt jedoch auch eine nichtlineare Zweikomponententheorie des Sehens, deren Anhänger glauben, dass jeder Kegel gleichzeitig sowohl Erythrolab als auch Chlorolab enthält, was bedeutet, dass er die Farben des roten und grünen Spektrums wahrnehmen kann. In diesem Fall übernimmt das verblasste Rhodopsin aus den Stäbchen die Rolle von Cyanolab. Zur Unterstützung dieser Theorie wird auch gesagt, dass Menschen, die im blauen Teil des Spektrums leiden (Tritanopie), ebenfalls Schwierigkeiten mit der Dämmerungssicht (Nachtblindheit) haben, was ein Zeichen für eine abnormale Funktion der Netzhautstäbe ist..

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