Избирательно чувствительны колбочки сетчатки глаза

Колбочки сетчатой оболочки глазного яблока – одна из разновидностей фоторецепторов, находящаяся в составе слоя, отвечающего за светочувствительность. Колбочки – одна из сложнейших и важных структур строения человеческого глаза, отвечающая за способность различать цветовую гамму. Изменяя полученную световую энергию в электрические импульсы, они посылают в определенные участки мозга информацию о мире, который окружает человека. Нейроны обрабатывают поступивший сигнал и распознают большое количество цветов и их оттенков, но далеко не все эти процессы сегодня изучены.

Свое название колбочки получили благодаря тому, что их внешний вид очень похож на обыкновенную лабораторную колбу.

Палочки и колбочки являются чувствительными рецепторами сетчатки глаза преображающие световое раздражение в нервное

Строение и особенности

Длина колбочки равняется 0,05 миллиметра, а ширина — 0,004. Диаметр самого узкого места колбочки 0,001 миллиметра. Несмотря на то что их размер очень мал, скопление колбочек на сетчатке исчисляется миллионами. Этот фоторецептор, несмотря на свои микроскопические размеры, имеет одну из самых сложных анатомий и состоит из нескольких отделов:

1. В наружном отделе находится скопление плазмалем, из которых образуются полудиски. Количество таких скоплений в органах зрения исчисляют сотнями. Также в наружном отделе содержится пигмент йодопсин, участвующий в механизмах цветного зрения.
2. Связывающий отдел – наиболее тесная часть колбочки. Цитоплазма, расположенная в отделе, имеет структуру очень тонкой веревки. В этом же разделе расположены две ресницы, обладающие необычным строением.
3. Во внутреннем отделе расположены клетки, отвечающие за процесс функционирования рецептора. Также здесь находятся ядро, митохондрии и рибосома. Такое соседство может свидетельствовать о том, что во внутреннем отделе, происходят интенсивные процессы производства энергии, необходимой для правильного функционирования фоторецепторов.
4. Синаптический отдел, служит связующим звеном между рецепторами, чувствительными к свету и нервными клетками. Именно в этом разделе, содержится вещество, играющее главную роль при передаче импульсов, поступающих из слоя сетчатки, отвечающее за световосприятие, в зрительный нерв.

Принцип работы фоторецепторов

Процесс деятельности колбочек до сих пор остается не разгаданным. Сегодня существует две ведущих версии, способные наиболее точно описать этот процесс.

Колбочки отвечают за остроту зрения и цветовосприятие (дневное зрение)

Трехкомпонентная гипотеза зрения

Приверженцы данной версии, говорят о том, что в сетчатой оболочке человеческого глаза, расположены несколько видов колбочек, содержащих в себе разные пигменты. Йодопсин – главный пигмент, расположенный в наружном отделе колбочек, имеет 3 разновидности:

• эритролаб;
• хлоролаб;
• цианолаб;

И если первые две разновидности пигмента уже детально изучены, то существование третьего имеет место только в теории, и его существование подтверждают исключительно косвенные факты. Так к какому цвету чувствительны колбочки сетчатки? Если использовать данную теорию как основную, то можно сказать следующее. Колбочки, которые содержат в себе эритролаб, способны к восприятию лишь излучения, имеющего длинные волны, а это желто-красный отдел спектра. Излучение, имеющее среднюю длину или желто-зеленый отдел спектра, воспринимаются колбочками содержащими хлоролаб.

Не лишено логики и утверждение о том, что существуют колбочки, которые обрабатывают излучение коротких волн (оттенки синего цвета), и именно на этом утверждении строится трехкомпонентная теория строения глазной сетчатки.

Нелинейная двухкомпонентная теория

Сторонники этой теории, полностью отрицают существование третьей разновидности пигмента. Они обосновываются тем, что для нормального световосприятия остальных частей спектра, достаточно наличие работы такого механизма, как палочки. Исходя из этого, можно утверждать, что сетчатая оболочка глазного яблока способна воспринимать всю цветовую гамму лишь при совместной работе колбочек и палочек. Также эта теория подразумевает то, что взаимодействие этих структур, порождает способность определения наличия желтых оттенков в гамме видимых цветов. К какому цвету избирательно чувствительны колбочки сетчатки, сегодня ответа нет, так как этот вопрос является не решенным.

На сетчатке здорового взрослого человека около 7 миллионов колбочек

Научно доказано существование людей с редкой аномалией – дополнительной колбочкой глазной сетчатки. Это означает то, что у людей с этим явлением, в глазном яблоке расположен еще один фоторецептор. Люди с данной аномалией, способны различать в 10 раз больше оттенков, чем человек с нормальным количеством рецепторов. Противоречивые исследования приводят следующие данные.

Выявленная патология встречается лишь у 2% процентов населения, притом исключительно женского пола. Однако, вторая исследовательская группа утверждает, что сегодня такая особенность выявлена у четверти Земного населения.

Ретина – сетчатая оболочка глазного яблока, способна воспринимать информацию полноценно, лишь при правильной работе всех внутренних механизмов. Если в одном из компонентов не вырабатываются необходимые вещества, то восприятие цветного спектра значительно сужается. Это явление получило общее название дальтонизм. Пациенты с данным диагнозом, не имеют возможности различать определенные цвета, так как заболевание является генетической наследственностью и не имеет определённого метода лечения.

Здоровый человек даже не задумывается о значимости глаз в системе человеческого организма. Попробуйте закрыть глаза и посидите несколько минут, и сразу жизнь теряет свой привычный ритм, мозг, не получая импульсы, посылаемые сетчаткой глаза, находится в недоумении, ему сложно управлять другими органами, например, опорно-двигательным аппаратом.

Если описать работу глаз доступным человеку языком, то получится, что луч света, попадая на роговицу и хрусталик глаза, преломляется, проходит через прозрачную жидкую массу (стекловидное тело) и попадает на сетчатку глаза. Сетчатка представляет собой прослойку между глазной оболочкой и стекловидной массой. Состоит она из десяти слоев, каждый из которых выполняет свою функцию.

В сетчатке имеются два вида сверхчувствительных клеток – палочки и колбочки. Световой импульс попадает на сетчатку, и содержащееся в палочках вещество меняет свой окрас. Эта химическая реакция возбуждает зрительный нерв, который передает раздражающий импульс в мозг.

Палочки и колбочки сетчатки глаза

Как уже говорилось, сетчатка имеет два вида чувствительных клеток – палочки и колбочки – каждый из которых выполняет свои функции. Палочки отвечают за световое восприятие, колбочки – за цветовое. В органах зрения животных количество палочек и колбочек неодинаково. В глазах зверей и птиц, ведущих ночной образ жизни, больше палочек, поэтому они хорошо видят в сумерках и практически не различают цветов. В сетчатке дневных птиц и зверей больше колбочек (ласточки различают цвета лучше, чем человек).

Палочки сетчатки глаза

В одном глазу человека находится более ста миллионов палочек. Свое название они вполне оправдывают, так как их длина в тридцать раз превышает их диаметр, а форма напоминает вытянутый цилиндр.

Палочки чувствительны к световым импульсам, для возбуждения палочки достаточно одного фотона. Они содержат пигмент родопсин, его еще называют зрительным пурпуром.В отличие от йодопсина, который находится в колбочках, родопсин медленнее реагирует на свет. Палочки плохо различают объекты в движении.

Колбочки сетчатки глаза

Другой вид фоторецепторов нервных клеток сетчатки – колбочки. Их функция – отвечать за цветовое восприятие. Названы они так потому, что их форма напоминает лабораторную колбу. Количество их в человеческом глазу значительно меньше, чем палочек, около шести миллионов. Они возбуждаются при ярком свете, а в сумерках пассивны. Это объясняет то, что в темноте мы не различаем цвета, а только очертания предметов. Мир становится черно-серым.

Колбочка состоит из четырех слоев:

1. наружный слой (в нем находятся мембранные диски с йодопсином);
2. связующий слой;
3. внутренний слой (в нем находятся митохондрии);
4. область синаптического соединения.

Биологический пигмент йодопсин способствует быстрой обработке светового потока, а также влияет на более четкое изображение.

К какому цвету избирательно чувствительны колбочки сетчатки глаза

Они делятся на три вида:

• для восприятия красного цвета: в них содержится йодопсин с пигментом эритролаб;
• для восприятия зеленого цвета: в них содержится йодопсин с пигментом хлорола;
• для восприятия синего цвета: в них содержится йодопсин с пигментом цианолаб.

Если три вида колбочек возбуждены одновременно, то мы видим белый цвет. На сетчатку глаза воздействуют световые волны различной длины, и колбочки каждого вида раздражаются неодинаково. Исходя из этого, длина волны воспринимается, как отдельный цвет. Разные цвета мы видим в том случае, если колбочки раздражены неравномерно. Различные цвета и оттенки получаются благодаря оптическому смешению основных цветов: красного, синего и зеленого.

В летнее время при ярком солнце или зимой, когда белый снег слепит глаза, мы вынуждены одевать очки и ограничивать поступление яркого света. Очки не пропускают красный цвет, колбочки для восприятия красного цвета находятся в состоянии покоя. Все замечали, как комфортно глазам в лесу, это потому, что работают только колбочки зеленого цвета, а колбочки, воспринимающие красный и синий цвет, отдыхают.

Существуют и отклонения в цветовом восприятии.

Одним из таких отклонений является дальтонизм. Дальтонизм – это невосприятие человеческим глазом одного или несколько цветов или плутание их оттенков. Причина – недостаток колбочек определенного цвета в сетчатке глаза.

Дальтонизм может быть врожденным или приобретенным. Он может возникнуть у людей пожилого возраста или вследствие перенесенных заболеваний. На самочувствии человека это не отражается, но могут возникнуть ограничения в выборе профессии (дальтоник не может управлять транспортным средством).

Существует и другое отклонение от нормы, это люди, способные видеть и различать оттенки цвета, неподвластные зрению обычного человека. Таких людей называют тетрахроматами. Эта сторона восприятия цвета человеческим глазом еще недостаточно изучена.

В медицинских учреждениях есть специальные таблицы, которые помогут исследовать способность восприятия цвета и обнаружить любой дефект зрения.

Благодаря колбочкам мы видим мир во всей его красе, во всем многообразии красок и оттенков. Без них наше восприятие действительности напоминало бы черно-белое кино.

Палочки и колбочки – это особые чувствительные рецепторы сетчатки глаза, которая отвечает за зрительное восприятие изображений в любое время суток. Благодаря особому строению палочки и колбочки обеспечивают максимальную чувствительность человеческого глаза к свету и самым разнообразным цветам.

Функции палочек и колбочек

Функция светочувствительных рецепторов заключается в преобразовании световых раздражителей в нервные. Функция палочек заключается в восприятии зрительных изображений при плохом освещении (в сумерках). Колбочки отвечают за восприятие цветных изображений и остроту зрительного восприятия в дневное время.

Палочки и колбочки отличаются друг от друга различным принципом действия, что обусловлено их разным строением.

Колбочки и их строение

Колбочки имеют коническую форму. Они представляют собой отростки светочувствительных клеток, имеющихся в сетчатке. Чувствительность к свету колбочек обусловлена содержанием в их составе пигмента йодопсина, в состав которого, в свою очередь, входит несколько зрительных пигментов. К хорошо изученным на данный момент среди них относятся:

• Хлоролаб (колбочки M-типа) – отличается чувствительностью к желто-зелёному спектру.
• Эритролаб (колбочки L-типа) – чувствителен к жёлто-красному спектру.

Недостаточно изученным пигментом является цианолаб (колбочки S-типа). Известно, что он отличается чувствительностью к фиолетово-синему спектру.

В сетчатке обычного человека, который имеет 100% зрение, находится приблизительно 6-7 млн. колбочек. Диаметр одной колбочки составляет 1-4 мкм, длина – 50 мкм.

Чувствительность колбочек к свету в 100 раз ниже по сравнению с палочками, однако они отличаются лучшей восприимчивостью к быстрым движениям.

Колбочка состоит из:

• Наружного сегмента с мембранными дисками, которые покрыты светочувствительным пигментом. При контакте со светом пигментный эпителий засвечивается, а в теле фоторецептора постоянно образуются новые мембранные диски. Таким образом осуществляется процесс постоянной регенерации зрительного пигмента. В течение суток регенерируется приблизительно 80 полудисков, а все диски полностью обновляются приблизительно в течение 10 дней.
• Связующего отдела (перетяжки).
• Внутренней зоны с митохондриями, полирибосомами и ядром. Митохондрии выполняют функцию доставки энергии, требующейся для нормального зрения. Полирибосомы участвуют в синтезе белков и формировании мембранных дисков со зрительным пигментом.
• Синаптической области, в которой образуются биополярные клетки.

Палочки и их строение

Палочки имеют цилиндрическую форму. Их диаметр составляет 0,002 мкм, а длина – 0.06 мкм. Сетчатка состоит приблизительно из 120 млн палочек, которые выполняют функцию преобразования световых раздражений в нервное возбуждение. Чувствительность палочек к свету обусловлена присутствуем в их составе пигмента родопсина. Свет, воздействуя на этот пигмент, ведёт к его обесцвечиванию, а в теле фоторецептора непрерывно образуются новые мембранные клетки пигментного эпителия.

Палочки имеют чувствительность только к изумрудно-зелёному спектру. Они обеспечивают зрение в ночное время, когда колбочки не могут нормально работать из-за недостаточного потока фотонов. Именно поэтому при плохом освещении люди не способны различать цвета.

Палочки ответственны за периферической зрение, в то время как колбочки – за центральное.

Палочки состоят из следующих частей:

• Наружный сегмент, который, как и колбочки, состоит из мембранных дисков, покрытых светочувствительным пигментом.
• Связующая часть, которая представляет собой ресничку.
• Внутренний отдел с митохондриями.
• Отдел с нервными окончаниями.

Болезни и симптомы поражения палочек и колбочек сетчатки

Повреждение сетчатки может возникнуть вследствие:

• Близорукости, дальнозоркости.
• Травмы головного мозга или глаз.
• Врождённых патологий сетчатки.
• Отравления, сильного стресса или перенесённой операции.
• Наличия сахарного диабета, ревматизма, патологий печени, атеросклероза, заболеваний крови и некоторых других заболеваний, которые, на первый взгляд, не имеют никакого отношения к органам зрения.

Поражение сетчатки, которая состоит из палочек и колбочек, ведёт к развитию офтальмологических заболеваний, сопровождающихся значительным снижением зрения или полной слепотой.

Макулодистрофия

При макулодистрофии происходит поражение центральной части сетчатки (макулы). Патология характеризуется нарушением функции сосудистой оболочки и сосудов, питающих сетчатку. В результате кислородного голодания и дефицита питательных веществ происходит нарушение функции макулы, что ведёт к потере центрального зрения и искажению изображений. Данное заболевание развивается у пациентов старше 50 лет. Наиболее распространённой причиной его возникновения являет истончение ткани макулы, вызванное возрастными изменениями. Также причиной развития патологии может стать накопление в макуле пигмента и формирование очагов отслойки.

Опасность заболевания заключается в его бессимптомном протекании и высоком риске потери зрения. Выявить макулодистрофию можно по снижению центрального зрения и появлению искажённых изображений.

Отслойка сетчатки

При данной патологии внутренняя оболочка глаза отделяется от сосудистой, что ведёт к нарушению её питания. В результате происходит отмирание фиторецепторов. При несвоевременном или неправильном лечении человек может навсегда потерять зрение, поэтому очень важно вовремя выявить заболевание.

Его симптомами являются:

• Ухудшение зрения.
• Сужение полей зрения.
• Мушки, точки, пелена перед глазами.
• Деформация изображений.
• Исчезновение бокового зрения.

По статистике, отслойка сетчатки глаза чаще всего диагностируется у людей, страдающих близорукостью, перенёсших гипертонический криз или травму.

Диабетическая ретинопатия

Патология формируется на фоне сахарного диабета. Недостаток в организме инсулина приводит к метаболическим нарушениям и разрушению клеток, которые поддерживают в тонусе мелкие сосуды. В результате ослабления сосудистых стенок в сетчатке возникают кровоизлияния, а из-за патологического формирования новых кровеносных сосудов может произойти необратимая отслойка сетчатки и развиться полная слепота.

Заболевание характеризуется медленным и бессимптомным развитием даже на выраженных стадиях. Как правило, развитие диабетической ретинопатии происходит через 5-10 лет после возникновения сахарного диабета. Отсутствие лечения часто становится причиной необратимой слепоты, поэтому людям, страдающим диабетом, необходимо регулярно проходить осмотры у офтальмолога. Согласно статистике, около 40% пациентов, страдающих сахарным диабетом, имеют диабетическую ретинопатию.

Макулярный отёк

Заболевание характеризуется образованием отёка в области макулы, которая расположена в центральной зоне сетчатки и отвечает за центральное зрение. Формирование отёка обусловлено скоплением жидкости в макуле, что ведёт к существенному снижению зрения. Причиной развития патологии может стать диабетическая ретинопатия, травма глаза, хирургическая операция, увеит или окклюзия сосудов сетчатки.

Симптомами заболевания являются:

• Фотофобия.
• Размытие и искажение изображений.
• Возникновение розоватого оттенка изображений.
• Временное снижение зрения (как правило, по утрам).
• Нарушение цветового восприятия.

Во избежание тяжёлых последствий, связанных с нарушением функции сетчатки и светочувствительных рецепторов, необходимо внимательно относиться к своему здоровью и при возникновении подозрительных симптомов срочно обращаться к врачу. Особенно важно проходить регулярные осмотры у офтальмолога людям, страдающим близорукостью, диабетом, ревматизмом, а также пациентам, которые перенесли операцию на глазах или имеют травмы органов зрения.