Путь света в сетчатке глаза
Самая передняя часть глаза называется роговица. Она прозрачная (пропускает свет) и выпуклая (преломляет свет).
За роговицей находится радужная оболочка, в центре которой расположено отверстие – зрачок. Радужная оболочка состоит из мышц, которые могут изменять размер зрачка, и таким образом регулировать количество света, поступающего в глаз. В состав радужной оболочки входит пигмент меланин, который поглощает вредные ультрафиолетовые лучи. Если меланина много, то глаза получаются карие, если среднее количество – зеленые, если мало – голубые.
За зрачком располагается хрусталик. Это прозрачная капсула, заполненная жидкостью. За счет собственной упругости хрусталик стремится стать выпуклым, при этом глаз фокусируется на близких предметах. При расслаблении ресничной мышцы связки, удерживающие хрусталик, натягиваются и он становится плоским, глаз фокусируется на дальних предметах. Такое свойство глаза называется аккомодация.
За хрусталиком располагается стекловидное тело, заполняющее глазное яблоко изнутри. Это третий, последний компонент преломляющей системы глаза (роговица – хрусталик – стекловидное тело).
За стекловидным телом, на внутренней поверхности глазного яблока располагается сетчатка. Она состоит из зрительных рецепторов – палочек и колбочек. Под действием света рецепотры возбуждаются и передают информацию в мозг. Палочки находятся в основном на периферии сетчатки, они дают только черно-белое изображение, но зато им достаточно слабого освещения (могут работать в сумерках). Зрительный пигмент палочек – родопсин, производное витамина А. Колбочки сосредоточены в центре сетчатки, они дают цветное изображение, требуют яркого света. В сетчатке имеются два пятна: желтое (в нем самая высокая концентрация колбочек, место наибольшей остроты зрения) и слепое (в нем рецепторов нет совсем, из этого места выходит зрительный нерв).
За сетчаткой (сетчатой оболочкой глаза, самой внутренней) расположена сосудистая оболочка (средняя). Она содержит кровеносные сосуды, питающие глаз; в передней части она видоизменяется в радужную оболочку и ресничную мышцу.
За сосудистой оболочкой располагается белочная оболочка, покрывающая глаз снаружи. Она выполняет функцию защиты, в передней части глаза она видоизменена в роговицу.
Еще можно почитать
БОЛЬШЕ ИНФОРМАЦИИ: Первый глаз, Второй глаз
ЗАДАНИЯ ЧАСТИ 2: Зрение
Тесты и задания
Выберите один, наиболее правильный вариант. Функция зрачка в организме человека состоит в
1) фокусировании лучей света на сетчатку
2) регулировании светового потока
3) преобразовании светового раздражения в нервное возбуждение
4) восприятии цвета
Выберите один, наиболее правильный вариант. Черный пигмент, поглощающий свет, располагается в органе зрения человека в
1) слепом пятне
2) сосудистой оболочке
3) белочной оболочке
4) стекловидном теле
Выберите один, наиболее правильный вариант. Светочувствительные рецепторы глаза – палочки и колбочки – находятся в оболочке
1) радужной
2) белочной
3) сосудистой
4) сетчатой
Выберите один, наиболее правильный вариант. Энергия световых лучей, проникших в глаз, вызывает нервное возбуждение
1) в хрусталике
2) в стекловидном теле
3) в зрительных рецепторах
4) в зрительном нерве
Выберите один, наиболее правильный вариант. За зрачком в органе зрения человека располагается
1) сосудистая оболочка
2) стекловидное тело
3) хрусталик
4) сетчатка
Выберите один, наиболее правильный вариант. При рассматривании предмета глаза человека непрерывно двигаются, обеспечивая
1) предупреждение ослепления глаза
2) передачу импульсов по зрительному нерву
3) направление световых лучей на желтое пятно сетчатки
4) восприятие зрительных раздражений
Выберите один, наиболее правильный вариант. Зрение человека зависит от состояния сетчатки, так как в ней расположены светочувствительные клетки, в которых
1) образуется витамин А
2) возникают зрительные образы
3) черный пигмент поглощает световые лучи
4) формируются нервные импульсы
РОГОВИЦА — СЕТЧАТКА
Установите соответствие между оболочками глаза, обозначенными на рисунке, и их особенностями строения и функциями. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) является наружной оболочкой
Б) прозрачная
В) имеет желтое пятно
Г) состоит из палочек и колбочек
Д) защищает глаз от механических, биологических и химических повреждений
СЕТЧАТКА
1. Установите соответствие между зрительными рецепторами и их особенностями: 1) колбочки, 2) палочки. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) воспринимают цвета
Б) активны при хорошем освещении
В) зрительный пигмент родопсин
Г) осуществляют черно-белое зрение
Д) содержат пигмент йодопсин
Е) по сетчатке распределены равномерно
2. Установите соответствие между характеристикой и видом фоторецептора: 1) палочки, 2) колбочки. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) клетки длинные и тонкие
Б) воспринимают цвет
В) содержат три пигмента
Г) расположены в основном по периферии сетчатки
Д) обеспечивают зрение в сумерках
ОБОЛОЧКИ
Установите соответствие между характеристиками и оболочками глазного яблока: 1) белочная, 2) сосудистая, 3) сетчатка. Запишите цифры 1-3 в порядке, соответствующем буквам.
А) содержит несколько слоёв нейронов
Б) содержит в клетках пигмент
В) содержит роговицу
Г) содержит радужку
Д) защищает глазное яблоко от внешних воздействий
Е) содержит слепое пятно
ПУТЬ ЛУЧА
1. Установите путь прохождения луча света в глазном яблоке
1) зрачок
2) стекловидное тело
3) сетчатка
4) хрусталик
2. Установите последовательность прохождения светового сигнала к зрительным рецепторам. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) зрачок
2) хрусталик
3) стекловидное тело
4) сетчатка
5) роговица
3. Установите последовательность расположения структур глазного яблока, начиная с роговицы. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) нейроны сетчатки
2) стекловидное тело
3) зрачок в пигментной оболочке
4) светочувствительные клетки-палочки и колбочки
5) выпуклая прозрачная часть белочной оболочки
4. Установите последовательность прохождения сигналов по сенсорной зрительной системе. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) зрительный нерв
2) сетчатка
3) стекловидное тело
4) хрусталик
5) роговица
6) зрительная зона коры мозга
5. Установите последовательность процессов прохождения луча света через орган зрения и нервного импульса в зрительном анализаторе. Запишите соответствующую последовательность цифр.
1) преобразование луча света в нервный импульс в сетчатке
2) анализ информации
3) преломление и фокусирование луча света хрусталиком
4) передача нервного импульса по зрительному нерву
5) прохождение лучей света через роговицу
ОПТИЧЕСКАЯ
1. Выберите три правильных варианта: к светопреломляющим структурам глаза относятся:
1) роговица
2) зрачок
3) хрусталик
4) стекловидное тело
5) сетчатка
6) жёлтое пятно
2. Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Оптическая система глаза состоит из
1) хрусталика
2) стекловидного тела
3) зрительного нерва
4) жёлтого пятна сетчатки
5) роговицы
6) белочной оболочки
ОПТИЧЕСКАЯ — РЕЦЕПТОРНАЯ
Установите соответствие между структурой глаза человека и его функцией: 1) оптическая, 2) рецепторная. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) зрачок
Б) желтое пятно
В) палочки и колбочки
Г) хрусталик
Д) стекловидное тело
Е) сетчатка
1. Выберите три верно обозначенные подписи к рисунку «Строение глаза». Запишите цифры, под которыми они указаны.
1) роговица
2) стекловидное тело
3) радужная оболочка
4) зрительный нерв
5) хрусталик
6) сетчатка
2. Выберите три верно обозначенные подписи к рисунку «Строение глаза». Запишите цифры, под которыми они указаны.
1) радужка
2) роговица
3) стекловидное тело
4) хрусталик
5) сетчатка
6) зрительный нерв
3. Выберите три верно обозначенные подписи к рисунку, на котором изображено внутреннее строение органа зрения. Запишите цифры, под которыми они указаны.
1) зрачок
2) сетчатка
3) фоторецепторы
4) хрусталик
5) склера
6) желтое пятно
4. Выберите три верно обозначенные подписи к рисунку, на котором изображено строение глаза человека. Запишите цифры, под которыми они указаны.
1) сетчатка
2) слепое пятно
3) стекловидное тело
4) склера
5) зрачок
6) роговица
Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны. Отличия дневного зрения человека по сравнению с сумеречным состоят в том, что
1) работают колбочки
2) различение цветов не осуществляется
3) острота зрения низкая
4) работают палочки
5) различение цветов осуществляется
6) острота зрения высокая
© Д.В.Поздняков, 2009-2019
Источник
Как и каждый из органов чувств, глаза имеют основной рецептор – сетчатку глаза, которая состоит из фоторецепторов: палочек и колбочек, способных трансформировать пучок света в электрические импульсы. Затем данные импульсы передаются ряду промежуточных нервных клеток и достигают первичного зрительного центра, посредством которого обеспечиваются рефлекторные реакции в ответ на световое раздражение. Конечная цель нервных импульсов — центральный отел в коре головного мозга, занимающийся окончательным распознаванием их характеристик, что обеспечивается сложной работой нервной системы. Итогом столь длинного пути является реальное изображение окружающего мира.
Другими словами, зрительный путь является путем нервных импульсов от фоторецепторов: палочек и колбочек сетчатой оболочки до нервных центров, локализованных в коре человеческого мозга.
Строение зрительного пути
Начало зрительного пути относится к сетчатке глаза. Нервными клетками, здесь выступают фоторецепторы — палочки и колбочки, способные посредством сложных химических реакций переводить световые сигналы в формат нервных импульсов. Эти импульсы далее поступают к биполярным и ганглиозным клеткам сетчатки — второму и третьему звеньям зрительного пути.
Ганглиозные клетки имеют длинные отростки — аксоны, занимающиеся сбором информации со всей поверхности сетчатой оболочки. Далее, миллион имеющихся аксонов объединяется вместе, формируя зрительный нерв.
Группы аксонов зрительного нерва, располагаются строго упорядочено. Особая роль здесь принадлежит, так называемому папилло-макулярному пучку, который несет сигналы от макулярной зоны сетчатки. Изначально данный пучок пролегает в снаружи зрительного нерва, постепенно смещаясь к его центральной части.
В череп зрительный нерв входит через зрительный канал, пролегая над турецким седлом, здесь возникает перекрещивание нервных волокон двух зрительных нервов, с образованием, так называемой хиазмы. Хиазма характеризуется частичным перекрестом нервных волокон, которые идут от внутренних половин сетчатой оболочки, включая часть папилло-макулярного пучка. При выходе их на противоположную половину, происходит слияние с волокнами, несущими информацию наружных половин сетчатой оболочки другого глаза, с образованием зрительных трактов. Снаружи хиазма ограничивается внутренними сонными артериями. Особенность местоположения хиазмы и перекрестья нервных волокон является причиной характерных выпадений половин поля зрения (наружных и внутренних), при поражениях турецкого седла либо внутренних сонных артерий, которые принято называть битемпоральными или биназальными гемианопсиями.
При следовании далее, зрительные тракты обходят ножки мозга и заканчиваются в задней части зрительного бугра — наружном коленчатом теле и переднем четверохолмии. Задачи первичного зрительного центра, в наружном коленчатом теле, при этом, выполняют нервные клетки. Возникающее здесь первичное, не осознанное еще ощущение света, необходимо для рефлекторных реакций, к примеру, поворотов головы в сторону внезапной вспышки света.
Специфические группы клеток наружного коленчатого тела формируют зрительную лучистость, далее несущую информацию клеткам коры головного мозга. Зона коры головного мозга, отвечающая за зрение, локализуется в птичьей (шпорной) борозде затылочной доли. Именно здесь локализован зрительный центр, занимающийся окончательной расшифровкой нервных импульсов, зарождающихся в сетчатке.
Симптоматика заболеваний зрительного пути
- Сохранение зрения одного из глаз при слепоте другого – наблюдается при обширном поражении зрительного нерва с соответствующей стороны.
- Биназальная гемианопсия – повреждения в наружных областях хиазмы.
- Битемпоральная гемианопсия – повреждения центральной части хиазмы.
- Гемианопсия право- или левосторонняя – повреждение зрительных трактов либо зрительной лучистости, соответственно слева или справа.
- Выпадения определенных квадрантов полей зрения – повреждение на определенной стороне половины зрительной лучистости.
Могут существовать и еще более сложные вариации выпадения полей зрения, с учетом строгой упорядоченности хода нервных волокон по зрительному пути.
Особенность повреждения зрительного пути – это абсолютная безболезненность, вследствие отсутствия нервных окончаний.
Методы диагностики
- Визометрия.
- Электроретинография.
- Периметрия.
- Лабильность зрительного нерва.
- Вызванные зрительные потенциалы головного мозга.
- КТ — компьютерная томография, МРТ — магнитно-резонансная томография.
Болезни с поражением зрительного пути
- Атрофия зрительного нерва.
- Травма головы.
- Демиелинизирующие заболевания ЦНС (рассеянный склероз).
- Опухоли головного мозга.
- Энцефалопатия.
- Поражение зрительного нерва при других патологиях (глаукома, ОНМК, гипертоническая болезнь).
Источник
Наша способность видеть — это большая работа всего зрительного аппарата. Схему функций, задач и всей работы нервных клеток глаза и головного мозга в целом называют зрительным путем.
Зрительный путь — что это?
Зрительный путь — это путь, который проделывают нервные импульсы от фоторецепторов сетчатки (внутренней оболочки глазного яблока) до нервных центров головного мозга.
Основной рецептор глаза — сетчатка, в которой есть палочки и колбочки. Они преобразовывают пучок света в электрические импульсы и передают их нервным клеткам. Нервные импульсы в свою очередь отправляют информацию в центральный отдел в коре головного мозга, где происходит распознавание полученных характеристик и формируется реальное изображение окружающего мира.
То есть зрительный путь — это система работы нервных клеток, которая позволяет человеку видеть.
Строение зрительного пути
Начинается зрительный путь с сетчатки глаза. Именно здесь фоторецепторы — палочки и колбочки — переводят световые сигналы в нервные импульсы. Затем эти нервные импульсы передаются к биполярным клеткам (соединяют одну колбочку или несколько палочек с одной ганглионарной клеткой (нервная клетка (нейрон) сетчатки глаза, способная генерировать нервные импульсы в отличие от других типов нейронов сетчатки)) и нейронам сетчатки.
У нейронов есть длинные отростки — аксоны. Они отвечают за сбор информации со всей поверхности сетчатки. Миллионы аксонов, соединенные вместе, образуют зрительный нерв.
Группы аксонов располагаются в строго определенном порядке. Главный среди этих групп — папилло-макулярный пучок, который передает сигналы от так называемой макулярной зоны сетчатой оболочки глаза.
Далее зрительный нерв входит в череп через зрительный канал. Волокна двух зрительных нервов частично перекрещиваются. Этот перекрест — хаизма — особо важная часть нашего зрения. Так, с этой частью глазного пути связано то, что при поражениях турецкого седла (патологий нервной или эндокринной системы), а также при повреждениях внутренних сонных артерий у человека происходит выпадение частей поля зрения (внутренних и наружных).
Далее пучок нервных волокон (зрительный тракт) обходит ножки мозга — его особые парные структуры — и попадают в заднюю часть зрительного бугра. Ощущение света, которое испытывают в этот момент наш мозг, вызывает рефлекторные реакции, проявляющиеся, например, поворотом головы в сторону резкой вспышки.
В этом же отделе специальные группы клеток формируют зрительную лучистость, которая передает информацию клеткам коры головного мозга, где происходит расшифровка нервных импульсов и создается изображение окружающего мира.
Строение зрительного пути — сложно и многофункционально. Это целый механизм, который работает ежесекундно и буквально мгновенно выполняет все свои задачи, благодаря чему мы и видим предметы вокруг нас.
Симптоматика заболеваний зрительного пути
Под влиянием негативных внутренних или внешних факторов в зрительном пути могут развиваться различные патологии и заболевания. При появлении каких-либо нарушений возникают безболезненные симптомы:
Слепота одного глаза и полное сохранение зрения другого — часто так происходит при нарушениях зрительного нерва с соответствующей стороны
Выпадение определенных частей полей зрения — признак повреждений зрительной лучистости или хиазмы.
Диагностика заболеваний и лечение зрительного пути
Для выявления причин нарушений зрительного пути и постановки правильного диагноза мы используем современные диагностические методики:
Визометрия — проверка зрения с помощью специальных таблиц или автоматических проекторов
Периметрия — обследование, которое определяет поле зрение Пациента и оценивает его остроту.
Как правило, поражение зрительного пути происходит при глаукоме и атрофии зрительного нерва. Но нередко причины патологий заключаются в глубинных нарушениях организма — опухолях головного мозга, травмах головы или энцефалопатии (разрушениях нервных клеток при нарушении кровоснабжения мозга).
Врачи Глазной клиники доктора Беликовой проводят внимательный осмотр каждого Пациента и выявляют не только сами заболевания органов зрения, но и делают все возможное для определения причин, вызвавших ту или иную патологию. Лечение нарушений зрительного пути в каждом конкретном случае подбирается индивидуально и зависит от ряда особенностей организма Пациента.
Источник
Наши глаза – поистине удивительные органы, и даже считается, что до 90% (!) всей поступающей извне информации мы получаем с помощью зрения . Невозможно не отдавать себе отчёта в том, что именно благодаря этим сложно функционирующим анализаторам мы способны наблюдать нашу Вселенную во всём её величии – будь то вечерний огненно-лиловый закат или дневное голубое небо, невероятно отдалённые спиральные галактики или плакат Дэвида Боуи на стене вашей комнаты.
Из всего несоизмеримо огромного спектра электромагнитного излучения (а свет – не что иное, как электромагнитная волна) та его часть, которую мы непосредственно можем воспринимать, кажется просто ничтожной:
Но в процессе нашей эволюции это закрепилось не просто так: земная атмосфера пропускает солнечные лучи с длинами волн от 300 до 1500 нм (1 нм = 10-9 м), а наши глаза способны воспринимать световые волны в диапазоне примерно 400-750 нм . Причём стоит отметить, что этот «видимый спектр» у разных организмов свой. Например, пчёлы видят свет в ультрафиолетовом диапазоне (для них спектр смещён влево), и это помогает им находить нектар на цветах. А птицы – такие, как колибри – гораздо лучше нас ориентируются в инфракрасном диапазоне (для них спектр смещён вправо), и они опыляют растения с оттенками красного. Соответственно, яркость лепестков и приятный запах тех или иных цветков определяются по большей мере предпочтениями их опылителей, и это сформировалось в процессе их параллельной эволюции. А то, что нам это также кажется милым и привлекательным – это нечто вторичное, простое совпадение, которому всё же можно безмерно радоваться.
1. Устройство Глаза.
Для начала, чтобы показать, что человеческий глаз – орган сложный, но далеко не идеальный по своему устройству, обратимся к его анатомии.
Прежде всего, выделяют несколько оболочек глаза:
— наружная (прозрачная роговица, сильно преломляющая свет и направляющая его к сетчатке + склера);
— сосудистая (в передней части переходит в радужку, определяющую цвет наших глаз и несущую индивидуальные узоры, и в ресничную мышцу);
— внутренняя сетчатая, или сетчатка.
Внутренняя полость глаза включает в себя водянистую жидкость, хрусталик и стекловидное тело.
Ресничная мышца изменяет диаметр нашего зрачка и таким образом, как диафрагма в фотокамере, способна регулировать объём падающего света, тем самым защищая сетчатку: если посветить фонариком на один глаз, то зрачок резко сужается, причём в норме одновременно сузится зрачок и другого глаза тоже.
На пути к сетчатке лучи света проходят через несколько прозрачных сред: роговицу, хрусталик и стекловидное тело. Определённая кривизна и показатель преломления роговицы и в меньшей мере хрусталика определяют преломление световых лучей внутрь глаза.
Интересно, что на сетчатке получается изображение, резко уменьшенное и перевернутое вверх ногами и справа налево. Естественно, наш мозг позже «переворачивает» образ ещё раз. Но если носить специальные очки, которые искусственно показывают мир вверх ногами, то мозг через какое-то время сможет к этому адаптироваться, и это уже не будет казаться чем-то дискомфортным.
Тут стоит поподробнее остановиться на устройстве сетчатки.
Как видно из картинки, свет падает слева, а фоторецепторы – палочки и колбочки – находятся в глубоких слоях сетчатки справа. Получается, что свету нужно пройти через несколько этих слоёв нервов и клеток (а также сосудов), прежде чем он достигнет цели. Таким образом, на самом деле всего около 10% падающего на роговицу фотонов достигает фоторецепторов .
Это – первый большой недостаток, ещё два других также тесно связаны с таким строением сетчатки. Во-первых, чтобы увеличить прозрачность нервных волокон в сетчатке, эволюция пошла по пути избавления их от миелиновой оболочки, что привело к понижению скорости распространения нервного импульса. Во-вторых, из-за того, что зрительный нерв подходит спереди, а не сзади, в одной точке все его волокна собираются, образуя слепое пятно, и направляются к мозгу. В итоге мы имеем площадь диаметром около 2 мм, которая совершенно не участвует в восприятии света, но обычно мы этого не замечаем.
Почему же это вообще имеет место быть?
2. Развитие глаза.
Сравним развитие сетчатки глаза у беспозвоночных (на примере осьминогов, сверху) и позвоночных (на примере человека, снизу):
Схема эмбрионального развития и строения глаза головоногих моллюсков (вверху) и позвоночных. 1 — сетчатка, 2 — пигментная оболочка, 3 — роговица, 4 — радужка, 5 — хрусталик, 6 — ресничное (эпителиальное) тело, 7 — сосудистая оболочка, 8 — склера, 9 — зрительный нерв, 10 — покровная эктодерма, 11 — головной мозг. На основе совершенно различных морфогенетических процессов формируются подобные органы. Именно таким путем может быть осуществлено конвергентное развитие признаков у филогенетически неродственных организмов. В основе событий, последовательно строящих данную структуру, лежит, очевидно, генетически запрограммированный план развития. Последовательное развертывание этих событий регулируется сложным и точно настроенным генетическим механизмом, начало которому может положить одноразовая макромутация Гольдшмидта.
Как видно из картинки, у осьминогов сетчатка развивается благодаря непосредственному впячиванию эктодермы, и фоторецепторы ориентируются кнаружи (нервные волокна при этом собираются сзади, слепого пятна нет).
Совсем иная ситуация с нашими глазами. Далекие предки позвоночных, похожие на ланцетника, имели фоторецепторы, обращенные вовнутрь нервной трубки. Та, в свою очередь, сформировалась путем впячивания нервной пластинки, представлявшей собой специализированный участок эпителия. Таким образом, изначально фоторецепторы смотрели наружу, в сторону света, но при формировании спинной нервной трубки они оказались обращенными во внутреннюю полость этой трубки (невроцель).
Для животных, подобных ланцетнику, это не имеет особого значения, потому что они очень маленькие и совсем прозрачные. А главное, светочувствительные клетки у таких животных все равно не могли различать контуры объектов: они могли лишь отличать свет от тьмы. Более сложные глаза позвоночных формировались из выпячиваний передней части нервной трубки, которая стала головным мозгом. При этом фоторецепторы так и остались обращенными вовнутрь – никакая мутация не могла бы вывернуть их наружу при таком способе формирования нервной системы, который позвоночные унаследовали от своих похожих на ланцетника предков .
3. Световосприятие и генерация нервного импульса
Путь переработки попавшего на сетчатку света в нервный импульс, посылаемый в мозг, называется фототрансдукцией.
На самом деле это – сложный каскад реакций, и начинается он с того, что фотоны света изменяют 3D-конформацию особого белка в фоторецепторах. Для палочек, которые обеспечивают нас чёрно-белой картинкой в сумерках, это родопсин, а для колбочек, отвечающих за восприятие синего, зелёного и красного цветов это йодопсин, причём для улавливания каждого из этих трёх цветов существует «свой» йодопсин. Соответственно все другие цвета и оттенки, которые мы тоже видим – это всё производные сочетаний синего, зелёного и красного.
Так вот, и родопсин, и йодопсин состоят из белковой части (опсины) и небелковой – производной витамина А (11-цис-ретиналь), и они химически связаны. Собственно, фотон действует именно на небелковую часть и, добавляя энергии, заставляет её изомеризоваться в 11-транс-ретиналь, после чего он тут же «отваливается» от молекулы опсина и конформация белка меняется:
Дальше идёт каскад реакций, и чтобы его понять, надо отметить некоторые особенности функционирования палочек и колбочек.
Фоторецепторы – клетки особенные, они не похожи на типичные нейроны. Но в то же время у них существует всё тот же градиент концентраций ионов по обе стороны мембраны: внутри больше калия, снаружи – натрия и кальция. И также калиевые каналы в покое открыты (калий может до определённого момента свободно покидать клетку).
Что касается особенностей, то в фоторецепторах различают темновой и световой токи. Второй ток запускает только попадание фотона, а первый работает постоянно, при отсутствии света.
Темновой ток заключается в том, что в этих клетках, кроме калиевых каналов, также открыты и цГМФ-зависимые натриевые и кальциевые каналы, то есть при повышенной концентрации в клетке циклической молекулы ГМФ натрий и кальций могут входить в клетку по градиенту их концентраций, обеспечивая тем самым спонтанную деполяризацию. Разумеется, излишки натрия (внутри) и калия (снаружи) постоянно откачиваются в обратном направлении натрий-калиевым насосом. Деполяризация вызывает дополнительный вход в клетку ионов кальция за счёт работы потенциал-зависимых кальциевых каналов. Повышенные концентрации этого катиона стимулируют выброс нейромедиатора глутамата в синаптическую щель, что заставляет биполярные клетки, следующее звено в цепи, гиперполяризоваться, и это блокирует дальнейшее распространение сигнала.
Световой ток, как было сказано, запускается попаданием фотона на родопсин или йодопсин. Теперь нужно просто следовать по логической цепочке. Меняя свою форму, эти белки опосредованно активируют фермент, разлагающий цГМФ (фермент – цГМФ-фосфодиэстераза). Это, в свою очередь, ведёт к значительному понижению внутриклеточной концентрации цГМФ и, как следствие, – к закрытию цГМФ-зависимых натриевых каналов (раз они зависимы от цГМФ, то при его отсутствии открываться не захотят). А так как ток ионов калия из клетки сохраняется, то таким образом мембрана клетки гиперполяризируется. И теперь глутамат, раз уж он не может выделиться наружу, уже не блокирует действие биполярных клеток, и нервный импульс далее проходит в ганглиозные клетки, а от них – прямо в мозг.
Вот таким нехитрым, но, безусловно, изящным способом и передаётся информация обо всём том, что мы видим вокруг себя, а уже затылочная кора мозга интегрирует все сигналы в единую систему, создавая целостную картину нашей визуальной субъективной реальности.
На самом деле полезно понимать, что этот процесс объясняет нашу восприимчивость к свету, но не объясняет другие аспекты зрения: контрастность, разницу светочувствительности в центре/на периферии и т.д.. Для их рассмотрения необходимо углубиться в функционирование, в первую очередь, биполярных и ганглиозных клеток, и эти механизмы ещё не полностью изучены.
Автор: Азат Муртазин
Блог автора: https://old.streamf.livejournal.com/
Ссылки:
- Иванов Б.С. Жизнь человека и аксиома опасности. М.: МГИУ, 2010
- Могилев А.В., Листрова Л.В. Информация и информационные процессы. Социальная информатика. БХВ-Петербург, 2006
- Под ред. Шмидта Р. и Тевса Г. Физиология человека: В 3-х томах. Т. 1. 3-е изд. М.: Мир, 2007
- Philip Gibbs. The Human Eye and Single Photons. 1996
- https://old.evolbiol.ru/evidence04.htm#eye
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Источник
