Фокусирует лучи на сетчатку глаза
Дисклеймер: многабукаф и сложных, умных и длинных слов.
За восприятие зрительного сигнала в НСП отвечает фоторецепторный пигмент родопсин, поглощающий квант света и перестраивающий себя. В процессе передачи сигнала на плазматическую мембрану принимают участие четыре белка: родопсин, трансдуцин, фосфодиэстераза сGMP и cGMP-зависимый катионный канал, а cGMP, являясь вторичным мессенджером, непосредственно передает сигнал с мембраны дисков на наружную плазматическую мембрану. Электрофизиологический ответ фоторецепторной клетки на световой стимул длится в течение сотен миллисекунд, а затем прекращается благодаря существования в НСП механизмов, ответственных за выключение фосфодиэстеразного каскада и восстановление темнового состояния.
А теперь вот тут вот всё подробно:
Как палочки, так и колбочки содержат светочувствительные пигменты – рецепторы светового излучения. Во всех палочках человека пигмент один и тот же; колбочки делятся на три типа, каждый из них со своим особым зрительным пигментом. Эти четыре пигмента чувствительны к различным длинам световых волн, и в случае колбочек эти различия составляют основу цветного зрения. В палочках большая часть зрительного пигмента (называемого родопсином) локализована в мембране фоторецепторных дисков. Под воздействием света молекула родопсина поглощает единственный квант видимого света (фотон), что приводит к химической перестройке зрительного рецептора.
В результате поглощения кванта света молекулой родопсина и последующих за этим биохимических реакций происходит закрытие катионных (Na+/Са2+) каналов, что приводит к уменьшению темнового тока и гиперполяризации (увеличению наружного положительного заряда) плазматической мембраны клетки. Свет, повышая потенциал на мембране рецепторной клетки (гиперполяризуя ее), уменьшает выделение медиатора. Таким образом, стимуляция, как ни странно на первый взгляд, выключает рецепторы.
Первый шаг процесса фототрансдукции – поглощение кванта света фоторецепторным пигментом, родопсином и переход родопсина в фотоактивированное состояние (R —> R*).
Поглощение родопсином кванта света приводит к ряду его фотохимических превращений – фотолизу. Первичным актом в этом процессе является изомеризация 11-цис-ретиналя в полностью транс-форму. Изомеризация ретиналя является единственным светозависимым процессом в ходе светоактивации родопсина, все остальные стадии фотолиза светонезависимые, они сопряжены с конформационными перестройками в молекуле опсина и реакциями протонирования–депротонирования основания Шиффа, образованного между ретиналем и e-аминогруппой остатка лизина-296 опсина. Между поглощением фотона и изомеризацией ретиналя проходит около 200 фемтосекунд. За этим событием следует образование в течение миллисекунд нескольких промежуточных форм родопсина, каждая из которых характеризуется своим спектром поглощения. Наибольшую важность для биохимических реакций, приводящих к возникновению фоторецепторного ответа, представляет один из интермедиатов фотолиза родопсина – метародопсин II, который содержит непротонированное основание Шиффа с полностью транс-ретиналем и характеризуется значительными конформационными перестройками в сравнении с темновым родопсином.
Метародопсин II (R*) выступает в роли катализатора в процессе активации следующего белка зрительнго каскада, трансдуцина (Т). Ta находится в комплексе с молекулой GDP (Ta -GDP) и связана с димером Тbg . Комплекс (Ta -GDP)-Тbg локализуется на внешней поверхности мембраны дисков и обладает повышенным сродством к метародопсину II. В результате связывания R* с (Ta -GDP)-Тbg индуцируется обмен связанного с Ta GDP на GTP. Комплекс R*-(Ta -GDP)-Тbg быстро диссоциирует на R*, активный комплекс Ta*-GTP и Тbg . Освобождающийся R* способен активировать другую молекулу трансдуцина (рис. 2, III). Активация сотен или даже тысяч молекул трансдуцина единственной молекулой фотовозбужденного родопсина является первым этапом усиления в процессе передачи зрительного сигнала.
T*a-GTP, в свою очередь, активирует следующий белок зрительного каскада – фосфодиэстеразу (PDE) циклического GMP (cGMP). PDEa- и PDEb -субъединицы осуществляют каталитическую функцию гидролица cGMP, а PDEg-субъединица является внутренним ингибитором фермента.
По аналогии с другими рецепторными системами, сопряженными с G-белками, в системе родопсин– трансдуцин-фосфодиэстераза cGMP, PDE является эффекторным белком, а сGMP – вторичным мессенджером. Однако в отличие от большинства рецепторных систем, которые служат для передачи сигнала с внешней стороны клеточной мембраны внутрь клетки, белки зрительного каскада передают сигнал с мембраны дисков, расположенной внутри НСП, на наружную плазматическую мембрану. Рассмотрим этот процесс более подробно. В темноте PDE неактивна, и в цитоплазме палочки поддерживается высокий уровень cGMP за счет активности фермента гуанилатциклазы. В результате этого большая часть сGMP-зависимых катионных (Na+/Са2+) каналов в плазматической мембране НСП находится в открытом состоянии и катионы Na+ и Са2+ свободно диффундируют из внеклеточного пространства в цитозоль, что приводит к деполяризации плазматической мембраны. Проникающие в цитоплазму катионы Na+ удаляются из клетки Na+/K+ — ATP-азой, расположенной в теле палочки (внутреннем сегменте). Внутриклеточная концентрация Са2+ поддерживается на постоянном уровне находящимся в плазматической мембране НСП Na+/Са2+, К+ -катионообменником.
Взаимодействуя с PDE, T*a-GTP снимает ингибирующее воздействие PDEg на фермент, при этом для полной активации PDE необходимо присутствие двух молекул T*a-GTP на молекулу фермента (по одной на каждую PDEg-субъединицу). Активированная фосфодиэстераза (PDE*) гидролизует множество молекул сGMP (до трех тысяч молекул на молекулу активного фермента), и этот процесс является вторым этапом усиления зрительного сигнала. Снижение внутриклеточной концентрации сGMP приводит к закрытию cGMP-зависимых катионных каналов и гиперполяризации плазматической мембраны.
А инфа взята отсюда, только удалено всё лишнее. Если вам непонятно, бегом по ссылке и читайте полный разбор с пояснениями и рисуночками.
Источник
Первую сою статью я начну с того, что расскажу вам о зрительном органе нашего организма это глаз.
Глаз – орган зрительной системы человека, обладающий способностью воспринимать свет и обеспечивать функцию зрения. У человека через глаз поступает 90% информации из окружающего мира.
Роговица – это природная линза, это передняя, наиболее выпуклая прозрачная часть глазного яблока. Роговица не содержит кровеносных сосудов, но имеет нервные окончания. Помимо защитной функции, она также выполняет функцию преломления света.
Склера – задняя, непрозрачная, белесоватая внешняя оболочка глазного яблока, переходящая в передней части глазного яблока в прозрачную роговицу. К склере крепятся глазодвигательные мышцы.
Радужная оболочка (радужка) – это «живая» диафрагма. Находится между роговицей и хрусталиком. Имеет вид фронтально расположенного диска с отверстием (зрачком) посередине. Своим наружным краем радужка переходит в ресничное тело, а внутренним ограничивает отверстие зрачка.
Хрусталик («живая линза») — прозрачное эластичное образование в капсуле, имеющее форму двояковыпуклой линзы. Хрусталик обладает интересной особенностью – с помощью связок и мышц вокруг, он может изменять свою кривизну, что, в свою очередь, изменяет направление световых лучей.
Цилиарная мышца – внутренняя парная мышца глаза, которая обеспечивает аккомодацию. С помощью цилиарной мышцы происходит изменение кривизны хрусталика и человек может четко видеть предметы на различных расстояниях.
Стекловидное тело – гелеобразная прозрачная субстанция, расположенная в заднем отделе глаза, за хрусталиком. Поддерживает форму глазного яблока, принимает участие в преломлении световых лучей.
Сетчатка – рецепторная часть зрительного анализатора. Здесь происходят восприятие света и передача информации в центральную нервную систему.
В сетчатке мы можем найти главные для нас элементы:
· Фоторецепторы – палочки и колбочки. Представляют собой нейроны с отростками разной формы. Палочки отвечают за сумеречное и ночное зрение, колбочки – за остроту зрения и цветовосприятие (дневное зрение).
· Диск выхода зрительного нерва – место выхода из глаза зрительного нерва. Здесь нет ни палочек, ни колбочек, поэтому человек не видит этим местом. По зрительному нерву импульсы попадают в наш головной мозг, который и формирует изображение.
· Жёлтое пятно (макула) – находится на сетчатке, как правило, напротив зрачка. При нормальной работе глаза лучи света должны фокусироваться четко на макуле.
За счет чего же движется глаз ?
Он самый подвижный из всех органов человеческого организма.Различные движения глаза, повороты в стороны, вверх, вниз, обеспечивают глазодвигательные мышцы, расположенные в глазнице.Всего их 6: 4 прямые мышцы крепятся к передней части склеры и 2 косые, прикрепляются к задней части склеры.
Зрительные функции.
Зрение — это основная функция глаз, которая складывается из нескольких этапов.
Свет, который отражается от предметов, движется в глаз. Далее он проходит и преломляется через роговицу, хрусталик, стекловидное тело и попадает на сетчатку.
Бинокулярное зрение – это способность зрительной системы воспринимать изображения одновременно двумя глазами, как единый объёмный образ.
Нормальное бинокулярное зрение возможно при определённых условиях:
· согласованная работа всех глазодвигательных мышц, обеспечивающая параллельное положение глазных яблок при взгляде вдаль и соответствующее сведение зрительных осей (конвергенция) при взгляде вблизи, а также правильные ассоциированные движения глаз в направлении рассматриваемого объекта.
· расположение глаз в одной фронтальной и горизонтальной плоскости.
· острота зрения обоих глаз не менее 0,3-0,4, т.е. достаточная для формирования чёткого изображения на сетчатке.
равные величины изображений на сетчатке обоих глаз (при анизометропии до 2,0 Дптр).
Анизометропия – это когда у человека глаза имеют разную рефракцию, например, левый -2.0 Дптр, а правый -1.5 Дптр. В таком примере анизометропия составит 0,5 Дптр.
Конвергенция и дивергенция.
При рассматривании предметов, глаза человека движутся координированно. Такие движения глаз называются содружественными.
При рассматривании близко расположенных предметов зрительные оси глаз сближаются (сводятся) – этот процесс называется конвергенцией.
При рассматривании предметов вдалеке, положение зрительных осей приближается к параллельному – данное разведение осей называется дивергенция.
Аккомодация.
За счет изменения формы хрусталика происходит фокусировка изображения. Хрусталик меняет кривизну в зависимости от расстояния между глазом и предметом (аккомодация глаза).
Аккомодация – это способность глаза приспосабливаться к чёткому различению предметов, расположенных на разных расстояниях от глаза. Количественно аккомодацию характеризуют две величины: длина (расстояние между ближайшей и дальнейшей точками ясного зрения) и объём (разница в показателях рефракции глаз (в диоптриях) при установке к ближайшей и самой дальней точкам ясного видения). С возрастом, волокна хрусталика уплотняются, и эластичность уменьшается, вследствие чего способность к аккомодации снижается.
Поле зрения – пространство, воспринимаемое глазом при неподвижном взгляде. Это пространство и по горизонтали, и по вертикали!
Цветоощущение — способность человека различать цвет видимых объектов (дневное видение). За эту функцию отвечают колбочки, расположенные в сетчатке.
Светоощущение — это способность зрительного анализатора воспринимать свет и различать степени его яркости (ночное видение). Это функция, за которую отвечают палочки, расположенные в сетчатке.
Светоадаптация – это способность глаза проявлять световую чувствительность при различной освещённости. Принято различать:
· световую адаптацию, которая протекает в течение первых секунд, затем замедляется и заканчивается к концу 1-й минуты, но может увеличиваться до 3 — 5 минут в зависимости от яркости светового потока, после чего светочувствительность глаза уже не увеличивается;
темновую адаптацию — изменение световой чувствительности в процессе темновой адаптации происходит медленнее. При этом световая чувствительность нарастает в течение 20-30 мин, затем нарастание замедляется, и только к 50-60 мин достигается максимальная адаптация. Дальнейшее повышение светочувствительности наблюдается не всегда и бывает незначительным.
Длительность процесса световой и темновой адаптации зависит от уровня предшествующей освещенности: чем более резок перепад уровней освещенности, тем длительнее адаптация.
Острота зрения – это способность глаза распознавать минимальные по размеру объекты на расстоянии более 5 метров. Она, в первую очередь, зависит от правильного соотношения оптической силы глаза к его длине.
Дефекты зрения.
Миопия или близорукость — дефект зрения, при котором изображение формируется не на сетчатке, а перед ней. Коррекция миопии осуществляется рассеивающими (отрицательными) линзами.
Гиперметропия или дальнозоркость — дефект зрения, при котором изображение формируется за сетчаткой. Коррекция гиперметропии осуществляется собирающими (положительными) линзами.
Астигматизм — дефект зрения, возникающий вследствие неправильной (не сферичной) формы роговицы (реже — хрусталика). Коррекция осуществляется цилиндрическими очковыми линзами.
Пресбиопия — возрастное ослабление аккомодации глаза.
Коррекция, как правило, осуществляется офисными или прогрессивными линзами (самый удобный и современный способ). Как уже говорили выше, с возрастом волокна хрусталика уплотняются, а эластичность уменьшается, вследствие чего снижается способность к аккомодации.
P.S.
Материалы взяты из личной библиотеки.
Ставьте лайки и ждите новых статей про оптику.
Источник
Зрительный анализатор включает:
периферический отдел: рецепторы сетчатки глаза;
проводниковый отдел: зрительный нерв;
центральный отдел: затылочная доля коры больших полушарий.
Функция зрительного анализатора: восприятие, проведение и расшифровка зрительных сигналов.
Строения глаза
Глаз состоит из глазного яблока и вспомогательного аппарата.
Вспомогательный аппарат глаза
брови — защита от пота;
ресницы — защита от пыли;
веки — механическая защита и поддержание влажности;
слезные железы — расположены у верхней части наружного края глазницы. Она выделяет слезную жидкость, увлажняющую, промывающую и дезинфицирующую глаз. Избыток слёзной жидкости удаляется в носовую полость через слёзный канал, расположенный во внутреннем углу глазницы.
глазное яблоко
Глазное яблоко имеет примерно сферическую форму с диаметром около 2,5 см.
Оно расположено на жировой подушке в переднем отделе глазницы.
Глаз имеет три оболочки:
белочная оболочка (склера) с прозрачной роговицей — наружная очень плотная фиброзная оболочка глаза;
сосудистая оболочка с наружной радужной оболочкой и ресничным телом — пронизана кровеносными сосудами (питание глаза) и содержит пигмент, препятствующий рассеиванию света через склеру;
сетчатая оболочка (сетчатка) — внутренняя оболочка глазного яблока — рецепторная часть зрительного анализатора; функция: непосредственное восприятие света и передача информации в центральную нервную систему.
Конъюктива — слизистая оболочка, соединяющая глазное яблоко с кожным покровами.
Белочная оболочка (склера) — внешняя прочная оболочка глаза; внутренняя часть склеры непроницаема для сетовых лучей. Функция: защита глаза от внешних воздействий и светоизоляция;
Роговица — передняя прозрачная часть склеры; является первой линзой на пути световых лучей. Функция: механическая защита глаза и пропускание световых лучей.
Хрусталик — двояковыпуклая линза, расположенная за роговицей. Функция хрусталика: фокусировка световых лучей. Хрусталик не имеет сосудов и нервов. В нем не развиваются воспалительные процессы. В нем много белков, которые иногда могут терять свою прозрачность, что приводит к заболеванию, называемому катаракта.
Сосудистая оболочка — средняя оболочка глаза, богатая сосудами и пигментом.
Радужная оболочка — передняя пигментированная часть сосудистой оболочки; содержит пигменты меланин и липофусцин, определяющие цвет глаз.
Зрачок — круглое отверстие в радужной оболочке. Функция: регуляция светового потока, поступающего в глаз. Диаметр зрачка непроизвольно меняется с помощью гладких мышц радужной оболочки при изменении освещенности.
Передняя и задняя камеры — пространство спереди и сзади радужной оболочки, заполненное прозрачной жидкостью (водянистой влагой).
Ресничное (цилиарное) тело — часть средней (сосудистой) оболочки глаза; функция: фиксация хрусталика, обеспечение процесса аккомодации (изменение кривизны) хрусталика; продуцирование водянистой влаги камер глаза, терморегуляция.
Стекловидное тело — полость глаза между хрусталиком и глазным дном, заполненная прозрачным вязким гелем, поддерживающим форму глаза.
Сетчатка (ретина) — рецепторный аппарат глаза.
Строение сетчатки
Сетчатка образована разветвлениями окончаний зрительного нерва, который, подойдя к глазному яблоку, проходит через белочную оболочку, причем оболочка нерва сливается с белочной оболочкой глаза. Внутри глаза волокна нерва распределяются в виде тонкой сетчатой оболочки, которая выстилает задние 2/3 внутренней поверхности глазного яблока.
Сетчатка состоит из опорных клеток, образующих сетчатую структуру, откуда и произошло ее название. Световые лучи воспринимает только ее задняя часть. Сетчатая оболочка по своему развитию и по функции представляет собой часть нервной системы. Все же остальные части глазного яблока играют вспомогательную роль для восприятия сетчаткой зрительных раздражений.
Сетчатая оболочка — это часть мозга, выдвинутая наружу, ближе к поверхности тела, и сохраняющая с ним связь с помощью пары зрительных нервов.
Нервные клетки образуют в сетчатке цепи, состоящие из трех нейронов (см. рис. ниже):
первые нейроны имеют дендриты в виде палочек и колбочек; эти нейроны являются конечными клетками зрительного нерва, они воспринимают зрительные раздражения и представляют собой световые рецепторы.
вторые — биполярные нейроны;
третьи — мультиполярные нейроны (ганглиозные клетки); от них отходят аксоны, которые тянутся по дну глаза и образуют зрительный нерв.
Светочувствительные элементы сетчатки:
палочки — воспринимают яркость;
колбочки — воспринимают цвет.
Палочки содержат вещество родопсин, благодаря которому палочки возбуждаются очень быстро слабым сумеречным светом, но не могут воспринимать цвет. В образовании родопсина участвует витамин А. При его недостатке развивается «куриная слепота».
Колбочки медленно возбуждаются и только ярким светом. Они способны воспринимать цвет. В сетчатке находится три вида колбочек. Первые воспринимают красный цвет, вторые — зеленый, третьи — синий. В зависимости от степени возбуждения колбочек и сочетания раздражений, глаз воспринимает различные цвета и оттенки.
Палочки и колбочки в сетчатой оболочке глаза перемешаны между собой, но в некоторых местах они расположены очень густо, в других же редко или отсутствуют совсем. На каждое нервное волокно приходится примерно 8 колбочек и около 130 палочек.
В области желтого пятна на сетчатке нет палочек — только колбочки, здесь глаз обладает наибольшей остротой зрения и наилучшим восприятием цвета. По-этому глазное яблоко находится в непрерывном движении, так чтобы рассматриваемая часть объекта приходилась на желтое пятно. По мере удаления от желтого пятна плотность палочек увеличивается, но потом уменьшается.
При низкой освещенности в процессе видения участвуют только палочки (сумеречное видение), и глаз не различает цвета, зрение оказывается ахроматическим (бесцветным).
От палочек и колбочек отходят нервные волокна, которые, соединяясь, образуют зрительный нерв. Место выхода из сетчатки зрительного нерва называется диском зрительного нерва. В области диска зрительного нерва светочувствительных элементов нет. Поэтому это место не дает зрительного ощущения и называется слепым пятном.
Мышцы глаза
глазодвигательные мышцы — три пары поперечно-полосатых скелетных мышц, которые прикрепляются к коньюктиве; осуществляют движение глазного яблока;
мышцы зрачка — гладкие мышцы радужки (круговая и радиальная), меняющие диаметр зрачка;
Круговая мышца (сжиматель) зрачка иннервируется парасимпатическими волокнами из глазодвигательного нерва, а радиальная мышца (расширитель) зрачка — волокнами симпатического нерва. Радужная оболочка, таким образом, регулирует количество света, поступающего в глаз; при сильном, ярком свете зрачок суживается и ограничивает поступление лучей, а при слабом — расширяется, давая возможность проникнуть большему количеству лучей. На диаметр зрачка влияет гормон адреналин. Когда человек находится в возбужденном состоянии (при испуге, гневе и т. д.), количество адреналина в крови увеличивается, и это вызывает расширение зрачка.
Движения мышц обоих зрачков управляются из одного центра и происходят синхронно. Поэтому оба зрачка всегда одинаково расширяются или суживаются. Даже если подействовать ярким светом на один только глаз, зрачок другого глаза тоже суживается.мышцы хрусталика (цилиарные мышцы) — гладкие мышцы, изменяющие кривизну хрусталика (аккомодация —фокусировка изображения на сетчатке).
Проводниковый отдел
Зрительный нерв является проводником световых раздражений от глаза к зрительному центру и содержит чувствительные волокна.
Отойдя от заднего полюса глазного яблока, зрительный нерв выходит из глазницы и, войдя в полость черепа, через зрительный канал, вместе с таким же нервом другой стороны, образует перекрест (хиазму) под гиполаламусом. После перекреста зрительные нервы продолжаются в зрительных трактах. Зрительный нерв связан с ядрами промежуточного мозга, а через них — с корой больших полушарий.
Каждый зрительный нерв содержит совокупность всех отростков нервных клеток сетчатки одного глаза. В области хиазмы происходит неполный перекрест волокон, и в составе каждого зрительного тракта оказывается около 50% волокон противоположной стороны и столько же волокон своей стороны.
Центральный отдел
Центральный отдел зрительного анализатора расположен в затылочной доле коры больших полушарий.
Импульсы от световых раздражений по зрительному нерву проходят к мозговой коре затылочной доли, где расположен зрительный центр.
В волокна каждого нерва связаны с двумя полушариями мозга, причем изображение, получаемое на левой половине сетчатки каждого глаза, анализируется в зрительной коре левого полушария, а на правой половине сетчатки — в коре правого полушария.
нарушение зрения
С возрастом и под воздействием других причин способность управлять кривизной поверхности хрусталика ослабевает.
Близорукость (миопия) — фокусировка изображение перед сетчаткой; развивается из-за увеличения кривизны хрусталика, которая может возникнуть при неправильном обмене веществ или нарушении гигиены зрения. Исправляют очками с вогнутыми линзами.
Дальнозоркость — фокусировка изображения позади сетчатки; возникает вследствие уменьшения выпуклости хрусталика. Исправляют очками с выпуклыми линзами.
Источник
