Anatomie-Lexikon

Tyčinky a kužely v oku

definice

Lidské oko má dva typy fotoreceptorů, které nám umožňují vidět. Na jedné straně jsou tyčové receptory a na druhé straně kuželové receptory, které jsou opět rozděleny: modré, zelené a červené receptory. Tyto fotoreceptory představují vrstvu sítnice a vysílají signál do vysílacích buněk s nimi spojených, pokud detekují dopad světla. Kužele se používají pro fotopické vidění (barevné vidění a vidění ve dne) a tyčinky naopak pro skotopické vidění (vnímání ve tmě).

Více o tomto tématu: Jak funguje vidění?

konstrukce

Lidská sítnice sítnice nazývá se, má celkovou tloušťku 200 µm a skládá se z různých buněčných vrstev. Na vnější straně jsou buňky pigmentového epitelu, které jsou velmi důležité pro metabolismus sítnice jsou absorpcí a rozkladem mrtvých fotoreceptorů a také vylučovaných složek buněk, které vznikají během vizuálního procesu.

Dále dovnitř sledujte skutečné fotoreceptory, které jsou rozděleny na tyče a kužely. Oba mají společné to, že mají vnější končetinu, která směřuje k pigmentovému epitelu a má s ním také kontakt. Poté následuje tenké cilium, kterým je spojen vnější článek a vnitřní článek. V případě tyčí je vnějším článkem vrstva membránových disků, podobná hromádce mincí. V případě čepů však vnější článek sestává z membránových záhybů, takže vnější článek vypadá jako druh vlasového hřebenu v podélném řezu, přičemž zuby představují jednotlivé záhyby.

Buněčná membrána vnější končetiny obsahuje vizuální pigment fotoreceptorů. Barva šišek se nazývá rhodopsin a skládá se z glykoproteinového opsinu a 11-cis retinalu, modifikace vitaminu A1. Vizuální pigmenty čípků se liší od rhodopsinu a od sebe navzájem různými formami opsinu, ale mají také sítnici. Vizuální pigment v membránových discích a záhybech membrány je vizuálním procesem spotřebován a musí být regenerován. Membránové disky a záhyby jsou vždy nově vytvořeny. Migrují z vnitřního členu do vnějšího členu a nakonec se uvolní a absorbují a rozloží pigmentovým epitelem. Porucha pigmentového epitelu způsobuje usazování buněčných zbytků a vizuálního pigmentu, jako je tomu například v případě onemocnění Retinitis pigmentosa je.

Vnitřní člen je skutečné buněčné tělo fotoreceptorů a obsahuje buněčné jádro a buněčné organely. Zde dochází k důležitým procesům, jako je čtení DNA, produkce bílkovin nebo látek buněčných nosičů; v případě fotoreceptorů je látkou nosičem glutamát.

Vnitřní končetina je tenká a na konci má takzvanou receptorovou nohu, kterou je buňka spojena s takzvanými bipolárními buňkami (předávacími buňkami). Vezikuly vysílače s messengerovou látkou glutamát jsou uloženy v receptorové bázi. Používá se k přenosu signálů do bipolárních buněk.

Zvláštností fotoreceptorů je to, že ve tmě se látka vysílající trvale uvolňuje, přičemž se uvolňování snižuje při dopadu světla. Není to tedy jako s jinými buňkami vnímání, že stimul vede ke zvýšenému uvolňování vysílačů.

Existují bipolární buňky tyčinky a kužele, které jsou zase propojeny s gangliovými buňkami, které tvoří vrstvu gangliových buněk a jejichž buněčné procesy společně nakonec tvoří optický nerv. Existuje také složité horizontální propojení buněk sítnicekterý je realizován horizontálními buňkami a amakrinními buňkami.

Sítnice je stabilizována takzvanými Müllerovými buňkami, gliovými buňkami sítnicekteré pokrývají celou sítnici a fungují jako kostra.

funkce

Fotoreceptory lidského oka se používají k detekci dopadajícího světla. Oko je citlivé na světelné paprsky s vlnovými délkami mezi 400 - 750 nm. To odpovídá barvám od modré přes zelenou po červenou. Světelné paprsky pod tímto spektrem jsou označovány jako ultrafialové a výše jako infračervené. Oba již nejsou pro lidské oko viditelné a mohou dokonce poškodit oko a způsobit neprůhlednost čočky.

Více k tomuto tématu: Šedý zákal

Kužele jsou zodpovědné za barevné vidění a vyžadují více světla k vyzařování signálů. Aby bylo možné realizovat barevné vidění, existují tři typy kuželů, z nichž každý je zodpovědný za jinou vlnovou délku viditelného světla a má své absorpční maximum při těchto vlnových délkách. Fotopigmenty, opsiny vizuálního pigmentu čípků, se proto liší a tvoří 3 podskupiny: modré čípky s absorpčním maximem (AM) 420 nm, zelené čípky s AM 535 nm a červené čípky s AM 565 nm. Pokud světlo tohoto spektra vlnových délek narazí na receptory, signál se předá dál.

Více k tomuto tématu: Vyšetření barevného vidění

Mezitím jsou tyče obzvláště citlivé na dopad světla, a proto se používají k detekci i velmi malého světla, zejména ve tmě. Rozlišuje se pouze mezi světlou a tmavou, ale ne barevně. Vizuální pigment tyčinkových buněk, nazývaný také rhodopsin, má absorpční maximum při vlnové délce 500 nm.

úkoly

Jak již bylo popsáno, kuželové receptory se používají pro denní vidění. Prostřednictvím tří typů kuželů (modré, červené a zelené) a procesu aditivního míchání barev lze vidět barvy, které vidíme. Tento proces se liší od fyzického, subtraktivního míchání barev, což je například případ míchání barev malířů.

Kromě toho kužele, zejména v pozorovací jámě - místě nejostřejšího vidění - také umožňují ostré vidění s vysokým rozlišením. To je také způsobeno zejména jejich nervovým propojením. Méně čípků vede k příslušnému ganglionovému neuronu než u tyčí; rozlišení je proto lepší než u hůlky. V Fovea centralis existuje dokonce přesměrování 1: 1.

Tyčinky mají naopak maximum s absorpčním maximem 500 nm, což je přímo uprostřed rozsahu viditelného světla. Reagují tedy na světlo ze širokého spektra. Protože však mají pouze rhodopsin, nemohou oddělit světlo různých vlnových délek. Jejich velkou výhodou však je, že jsou citlivější než kužely. K dosažení reakční prahové hodnoty pro tyče postačuje také podstatně menší dopad světla. Používají se proto k vidění ve tmě, když je lidské oko barvoslepé. Rozlišení je však mnohem horší než u kuželů. Více tyčí konverguje, tj. Konverguje, vede k ganglionovému neuronu. To znamená, že bez ohledu na to, která tyč z obvazu je vzrušena, je gangliový neuron aktivován. Není proto možné dosáhnout tak dobrého prostorového oddělení jako u čepů.

Je zajímavé poznamenat, že prutové sestavy jsou také senzory pro takzvaný magnocelulární systém, který je zodpovědný za pohyb a vnímání kontury.

Navíc si jeden nebo druhý už mohl všimnout, že hvězdy nejsou v noci v zorném poli zorného pole, ale spíše na okraji. Je to proto, že zaměření se promítá do zorného pole, ale nemá žádné hůlky. Ty leží kolem nich, takže můžete vidět hvězdy kolem ohniska středu pohledu.

rozdělení

Díky různým úkolům jsou kužele a tyčinky v oku také rozděleny odlišně, pokud jde o jejich hustotu. Kužele se používají pro ostré vidění s barevnou diferenciací během dne. Jste proto uprostřed sítnice nejběžnější (žlutá skvrna - Macula lutea) a v centrální jámě (Fovea centralis) jsou jedinými přítomnými receptory (žádné tyčinky). Vyhlídková jáma je místem nejostřejšího vidění a specializuje se na denní světlo. Tyče mají maximální hustotu parafoveální, tj. Kolem centrální vizuální jámy. Na periferii hustota fotoreceptorů rychle klesá, přičemž ve vzdálenějších částech jsou přítomny téměř pouze tyčinky.

velikost

Kužele a hůlky sdílejí plán do určité míry, ale pak se liší. Obecně lze říci, že hůlky jsou o něco delší než kužely.

Tyčové fotoreceptory mají průměrnou délku přibližně 50 µm a průměr přibližně 3 µm na nejhustěji zabalených místech, tj. Parafoveální oblasti pro tyče.

Kuželové fotoreceptory jsou poněkud kratší než tyče a mají průměr 2 µm ve fovea centralis, tzv. Jamce vidění, v oblasti s nejvyšší hustotou.

číslo

Lidské oko má ohromný počet fotoreceptorů. Samotné jedno oko má kolem 120 milionů tyčových receptorů pro skotopické vidění (ve tmě), zatímco pro denní vidění existuje přibližně 6 milionů kuželových receptorů.

Oba receptory konvergují své signály na asi milion gangliových buněk, přičemž axony (buněčné extenze) těchto gangliových buněk tvoří optický nerv jako svazek a táhnou je do mozku, aby tam mohly být signály centrálně zpracovávány.

Více informací naleznete zde: Vizuální centrum

Porovnání hůlky a šišky

Jak již bylo popsáno, tyče a kužely mají mírné rozdíly ve struktuře, ale nejsou to vážné. Mnohem důležitější je jejich odlišná funkce.

Tyče jsou mnohem citlivější na světlo, a proto mohou detekovat i malý dopad světla, ale rozlišují pouze mezi světlem a tmou. Kromě toho jsou o něco silnější než kužele a jsou přenášeny konvergujícím způsobem, takže jejich rozlišovací schopnost je nižší.

Na druhé straně kužele vyžadují větší dopad světla, ale díky svým třem podformám mohou umožnit barevné vidění. Díky svému menšímu průměru a méně silně konvergujícímu přenosu až 1: 1 ve fovea centralis mají vynikající rozlišení, které lze použít pouze během dne.

Žlutý bod

The Macula lutea, nazývaný také žlutý bod, je místo na sítnici, se kterým lidé primárně vidí. Jméno bylo dáno nažloutlým zabarvením tohoto bodu na očním pozadí. Žlutá skvrna je místem sítnice s většinou fotoreceptorů. Až na Macula zbývají téměř jen tyče, které by měly rozlišovat mezi světlem a tmou.

The Macula stále obsahuje takzvanou vizuální jámu ve středu, Fovea centralis. To je bod nejostřejšího vidění. Vyhlídková jáma obsahuje pouze kužely v jejich maximální hustotě balení, jejichž signály jsou přenášeny 1: 1, takže rozlišení je zde nejlepší.

Dystrofie

Dystrofie, patologické změny v tělesné tkáni, které způsobují sítnice jsou obvykle geneticky ukotveny, tj. mohou být buď zděděny od rodičů, nebo získány novou mutací. Některé léky mohou způsobit příznaky podobné retinální dystrofii. Tyto nemoci mají společné to, že příznaky se objevují až v průběhu života a mají chronický, ale progresivní průběh. Průběh dystrofií se může velmi lišit od nemoci k nemoci, ale může také velmi kolísat v rámci nemoci. Kurz se může dokonce u postižené rodiny lišit, takže nelze činit obecná prohlášení. U některých onemocnění však může dojít k slepotě.

V závislosti na onemocnění se zraková ostrost může během několika let velmi rychle snížit nebo postupně zhoršovat. Příznaky, ať už se nejprve změní centrální zorné pole, nebo zda ztráta zorného pole postupuje zvenčí dovnitř, jsou také různé v závislosti na nemoci.

Diagnóza retinální dystrofie může být zpočátku obtížná. Existuje však řada diagnostických postupů, které umožňují diagnostiku; zde je malý výběr:

Oftalmoskopie: často se projevují viditelné změny, jako jsou usazeniny na očním pozadí
elektroretinografie, která měří elektrickou odezvu sítnice na světelné podněty
elektrooculografie, která měří změny elektrického potenciálu sítnice při pohybu očí.

Bohužel v současné době bohužel není známa žádná kauzální ani preventivní léčba většiny geneticky způsobených dystrofických onemocnění. V současné době však probíhá mnoho výzkumu v oblasti genetického inženýrství, i když tyto terapie jsou v současné době pouze ve fázi studia.

Vizuální pigment

Lidský vizuální pigment se skládá z glykoproteinu zvaného opsin a takzvaného 11-cis-retinalu, což je chemická modifikace vitaminu A1. To také vysvětluje význam vitaminu A pro zrakovou ostrost. Příznaky závažného nedostatku mohou vést k oslepnutí a v extrémních případech k oslepnutí.

Spolu s 11-cis retinálem je do buněčné membrány zabudován vlastní opsin těla, který existuje v různých formách pro tyčinky a tři typy kužele („cone opsine“). Když je vystaven světlu, komplex se mění: 11-cis retinal se mění na all-trans retinal a opsin se také mění. V případě tyčí se například vyrábí metarhodopsin II, který uvádí do pohybu signální kaskádu a hlásí dopad světla.

Červená Zelená slabost

Červeno-zelená slabost nebo slepota je porucha barevného vidění, která je vrozená a zděděná X-spojením s neúplnou penetrací. Může se však také stát, že se jedná o novou mutaci, a proto žádný z rodičů nemá tuto genetickou vadu. Jelikož muži mají pouze jeden chromozom X, je mnohem pravděpodobnější, že onemocní a postihnou až 10% mužské populace. Ovlivněno je však pouze 0,5% žen, protože mohou kompenzovat vadný chromozom X zdravým druhým.

Červeno-zelená slabost je založena na skutečnosti, že došlo k genetické mutaci vizuálního proteinového opsinu buď v jeho zelené, nebo červené izoformě. Tím se změní vlnová délka, na kterou je opsin citlivý, a proto červené a zelené tóny nelze dostatečně rozlišit. Mutace se vyskytuje častěji v opsinu pro zelené vidění.

Existuje také možnost, že barevné vidění jedné z barev zcela chybí, pokud již například není přítomen kódující gen. Říká se červená slabost nebo slepota Protanomálie nebo. Protanopie (pro zelenou: Deuteranomálie nebo. Deuteranopia).

Zvláštní formou je jednobarevný modrý kužel, tj. Fungují pouze modré kužely a modré vidění; Červenou a zelenou nelze také oddělit.

Přečtěte si více k tématu: