Photoreceptors - Cones and Rods

Apakah photoreceptors?

Photoreceptor adalah sel-sel saraf yang terdapat pada retina . Unsur-unsur ini sensitif kepada gelombang cahaya dan memainkan fungsi transduksi yang penting, iaitu mereka dapat mengubah cahaya yang sampai ke bawah mata menjadi maklumat (kimia pertama, kemudian elektrik) untuk ditransmisikan ke otak melalui saraf optik.

Photoreceptor retina terbahagi kepada rod dan kon . Perbezaan struktur mereka berkaitan dengan ciri-ciri fungsian yang penting. Rod, sebagai contoh, menghantar imej yang kurang jelas, tetapi mempunyai bilangan fotopigment yang lebih besar daripada kon dan lebih sensitif dalam keadaan cahaya yang rendah. Semua rod juga mengandungi photopigment yang sama (rhodopsin), manakala kon tidak sama. Photoreceptors yang terakhir hadir, sebenarnya, tiga jenis pigmen sensitif cahaya (iodopsin), yang menjamin diskriminasi pelbagai warna (setiap kon retina hanya mengandungi satu daripada tiga fotopigmen). Selain itu, kerusi bertanggungjawab untuk penglihatan siang hari dan mendapatkan butiran yang tepat.

Ciri-ciri dan fungsi

Cone dan rod adalah sel yang sangat khusus, yang mempunyai fungsi menerima cahaya dan menyesuaikannya untuk memancarkannya ke otak.

Dalam proses penglihatan, photoreceptors berkongsi tugas:

• Kon ini didedikasikan untuk penglihatan yang jelas dan sentral, mereka membenarkan butiran yang baik dan digunakan terutamanya dalam penglihatan hari (photopic) atau di hadapan sumber cahaya buatan. Terdapat tiga jenis kon, yang masing-masing mengandungi pigmen yang menjadikannya sensitif terhadap panjang gelombang yang berbeza dalam spektrum yang kelihatan; khususnya, mereka mempunyai puncak penyerapan pada 420, 530 dan 560 nm, yang bersesuaian dengan biru, hijau dan merah. Atas sebab ini, kerusi mampu melihat warna.
• Rods, sebaliknya, mempunyai sensitiviti yang besar untuk cahaya dan membolehkan anda melihat walaupun pada waktu malam dan dengan kehadiran keamatan cahaya yang rendah (scotopic atau penglihatan crepuscular). Namun, photoreceptor ini tidak dapat membina imej yang berkualiti dan tidak dapat membezakan warna. Batangnya campur tangan, sebenarnya, dalam visi achromatik, hanya dicirikan oleh putih, hitam dan warna kelabu.

Oleh itu, kon dan rod adalah pelengkap dan kerja mereka dalam segerakan menjamin penglihatan yang sempurna.

Pengagihan di retina

Photoreceptors tidak sama rata di seluruh retina. Kon ini kira-kira 6 juta di seluruh retina, jadi kurang dari batang; mereka mempunyai ketumpatan yang sangat tinggi di rantau macular (kawasan pusat satah retina) dan merupakan satu-satunya photoreceptor yang terdapat di fovea.

Rods, sebaliknya, menduduki seluruh retina (kecuali rantau foveal) dan jauh lebih banyak daripada kon (purata 120 juta pada setiap retina). Peratusan rod meningkat, khususnya, kerana jarak dari fovea bertambah, sehingga ia maksimum di pinggir lekukan retina. Ini menjelaskan sebab mengapa, dengan adanya cahaya redup, kita dapat memerhati objek dengan lebih baik jika kita tidak melihatnya secara langsung.

Penglihatan warna

Keupayaan untuk melihat warna didasarkan pada kehadiran tiga jenis kon, yang bertindak balas terhadap panjang gelombang tertentu dalam bidang cahaya yang dapat dilihat. Dalam photoreceptors ini, sebenarnya terdapat tiga jenis protein (opsin), yang masing-masing sensitif terhadap rangsangan sekitar 420 nm (sensitif terhadap spektrum biru), 530 nm (hijau) dan 560 nm (merah).

Berdasarkan komposisi spektrum radiasi yang dipancarkan oleh objek yang diperhatikan, ketiga jenis kon ini diaktifkan dalam pelbagai kombinasi dan peratusan.

Keupayaan untuk membezakan pelbagai warna hasil daripada interaksi ini dan pemprosesan akhir di peringkat serebrum. Rangsangan kontemporari dan maksimum kon ini memberikan persepsi putih.

Orang yang tidak mempunyai jenis kon tertentu jelas kehilangan keupayaan untuk melihat warna-warna tertentu, seperti yang berlaku dalam buta warna.

Nota . Setiap jenis kon memungut lebih baik pada panjang gelombang tertentu, tetapi masing-masing juga dapat bertindak balas dalam variasi tertentu, dalam spektrum yang sama.

Lebih-lebih lagi, perlu diperhatikan bahawa spektrum penyerapan tiga jenis kon sebahagiannya bertindih, begitu banyak warna dapat dilihat.

Bagaimana keadaan mereka?

Ciri-ciri struktur photoreceptors

Photoreceptors berturut-turut memberikan segmen luaran dan segmen dalaman berhubung dengan sel-sel epitel yang berpigmen, serat luaran, nukleus, akson (atau gentian dalaman) dan penamatan sinaptik.

Segmen luar kon ini mempunyai bentuk piramid yang dipenggal, sementara rod adalah silinder dan memanjang; dalam kedua-dua kes ini, bahagian ini dicirikan oleh siri berlapis-lapis, yang membekalkan soket-lipatan membran, meratakan dan diskoidal dalam sitoplasma sel. "Cakera" ini mengandungi pigmen yang bertindak balas terhadap cahaya dan menyebabkan perubahan dalam potensi membran fotoreceptor (rhodopsin untuk rod dan iodopin untuk kerucut). Segmen luar kon dan batang adalah bersentuhan dengan epitel berpigmen, lapisan terluar retina, penting kerana ia memberikan molekul asas untuk proses phototransduction: retina.

Segmen dalaman dicirikan oleh kehadiran organel intraselular, seperti mitokondria dan membran reticulum endoplasma granular, yang sangat diperlukan untuk metabolisme sel. Malah, ia adalah tugas mereka untuk menghasilkan molekul pigmen baru kerana ia dipecahkan. Bahagian ini terus menyusut ke dalam serat luar, diikuti oleh bahagian badan sel yang mengandungi nukleus. Yang terakhir dihubungkan dengan akson (atau serat dalaman) kepada penamatan sinaptik, yang mempunyai bentuk bola (bulat) di batang, dibanjiri dan bercabang (pedicel) di dalam kerucut.

Penamatan synaptic membolehkan penghantaran isyarat dari photoreceptor ke sel bipolar dengan sinapsinya, iaitu melalui penghantaran biokimia antara sel-sel saraf. Bahagian ini, sebenarnya, sama dengan butang sinaptik terminal aksial neuron, di mana vesikel yang mengandungi neurotransmiter hadir.

Hubungan dengan sel-sel retina yang lain

Retina adalah membran yang diletakkan di permukaan dalaman mata, dibentuk oleh tiga lapisan tisu saraf, terdiri daripada pelbagai jenis sel:

• Lapisan dalaman yang terdiri daripada sel ganglion;

• Lapisan perantaraan yang mengandungi sel bipolar;

• Lapisan yang lebih luaran, bersentuhan dengan epitel pigmentasi, di mana photoreceptors dijumpai.

Cone dan batang disusun serenjang ke permukaan retina; jika terdedah kepada cahaya atau kegelapan mereka mengalami perubahan konformasi, yang memodulasi pelepasan neurotransmiter. Ini melakukan tindakan excitatory atau penghambatan pada sel bipolar retina.

Sel-sel bipolar disambungkan ke satu sisi ke photoreceptors dan sebaliknya ke sel-sel ganglion lapisan paling dalam, yang axons menimbulkan saraf optik. Sel-sel bipolar mampu menyampaikan potensi lulus.

Akson sel ganglion membentuk balok yang menumpu pada cakera optik dan keluar dari bola mata, meneruskan ke arah diencephalon sebagai saraf optik (sepasang saraf kranial); sebagai tindak balas kepada transduksi reseptor retina, sel ganglion menghasilkan potensi tindakan yang bertujuan untuk sistem saraf pusat.

Dalam retina terdapat juga amacrine dan sel mendatar yang memodulasi komunikasi dalam tisu retina saraf (contohnya, oleh perencatan lateral).

Di bahagian belakang retina, bagaimanapun, terdapat choroid.

Nota . Batang dan kerucut tidak terdedah kepada humor vitreous, tetapi berada di lapisan luar retina, sehingga mereka teruja dengan cahaya setelah melewati lapisan retina dalam dan tengah.

phototransduction

Phototransduction mewakili proses yang mana tenaga cahaya diubah menjadi isyarat elektrik, kemudian dihantar ke otak melalui saraf optik. Fenomena ini melihat photoreceptors sebagai protagonis, yang berfungsi berdasarkan tindak balas fotokimia.

Acara pertama phototransduction diwakili oleh penyerapan isyarat cahaya oleh photopigments. Setiap molekul ini dicirikan oleh puncak penyerapan cahaya, sepadan dengan panjang gelombang tertentu (dalam kes kon, sebagai contoh, ia menjadikannya lebih peka terhadap warna tertentu). Setiap pigmen fotosensitif mengandungi komponen yang dipanggil retina (biasa untuk semua photopigment) dan protein yang dipanggil opsin.

Oleh itu, kerana radiasi cahaya, photopigments mengubah struktur molekul mereka yang mencetuskan tindak balas biokimia dari mana rangsangan saraf berasal. Ini kemudiannya dihantar ke sel retina bersebelahan (bipolar dan ganglionary).

Lata acara di dalam rod

Photopigment rod (rhodopsin) terletak di membran cakera segmen luar. Di sini kita juga mendapati protein G (dipanggil transducin) dan enzim, fosfodiesterase, yang memangkinkan kemerosotan pesuruh GMP siklik (cGMP).

Dalam gelap :

• Tahap cGMP dinaikkan dalam sitosol segmen luar batang, sehingga membuka saluran natrium yang terletak di dalam membran photoreceptor.
• Ion natrium memasuki sel dan menentukan depolarization yang bergerak dari segmen luar ke terminal photoreceptor.
• Sebagai tindak balas kepada depolarization, saluran kalsium dibuka.
• Kemasukan kalsium mencetuskan proses exocytosis yang membawa kepada pembebasan neurotransmitter.
• Neurotransmitter bertindak ke atas sel bipolar, menjana potensi lulusan.

Dalam cahaya :

• Rhodopsin menyerap cahaya.
• Retina mengubah perubahannya dan memisahkan diri dari opsin (pigmen yang ada pada batang menjadi "berubah warna"), yang mengaktifkan transducin yang seterusnya mengaktifkan fosfodiesterase.
• Phosphodiesterase mempercepat pemisahan GMP kitaran.
• Tahap cGMP dalam sitosol penurunan segmen luar, jadi saluran natrium rapat.
• Pengambilan natrium yang lebih rendah hiperpolarisasi sel (kerana pelepasan kalium).
• Hiperpolarisasi menyebabkan penutupan saluran kalsium dalam segmen dalaman, oleh itu kurang neurotransmitter dikeluarkan dari terminal photoreceptor.

Proses phototransduction yang berlaku dalam ketiga-tiga jenis kon adalah serupa dengan rod, walaupun terdapat tiga jenis photopigment yang berbeza.