توفر العصي. وظائف العصي والمخاريط في شبكية العين

المخاريط والقضبان هي مستقبلات ضوئية حساسة تقع في شبكية العين. إنهم يحولون تحفيز الضوء إلى تحفيز عصبي، أي أنه في هذه المستقبلات يحدث تحويل فوتون الضوء إلى نبضة كهربائية. ثم تدخل هذه النبضات إلى الهياكل المركزية للدماغ عبر ألياف العصب البصري. تدرك العصي الضوء في المقام الأول في ظروف الرؤية المنخفضة، ويمكننا القول إنها مسؤولة عن الإدراك الليلي. بفضل عمل المخاريط، يتمتع الشخص بإدراك الألوان وحدة البصر. الآن دعونا نلقي نظرة فاحصة على كل مجموعة من المستقبلات الضوئية.

جهاز قضيب

المستقبلات الضوئية من هذا النوع لها شكل أسطواني، قطرها غير متساوي، ولكن محيطها هو نفسه تقريبًا. طول المستقبل الضوئي للقضيب، وهو 0.06 ملم، أكبر بثلاثين مرة من قطره (0.002 ملم). في هذا الصدد، هذه الاسطوانة، بدلا من ذلك، تبدو تماما مثل العصا. يوجد عادة حوالي 115-120 مليون قضيب في مقلة العين البشرية.

يمكن تقسيم هذا النوع من المستقبلات الضوئية إلى أربعة أقسام:

• يحتوي الجزء الخارجي على أقراص غشائية؛
• الجزء المتصل هو الهدب.
• الجزء الداخلي يحتوي على الميتوكوندريا.
• الجزء القاعدي هو الضفيرة العصبية.

حساسية القضبان عالية جدًا، لذا فإن طاقة فوتون واحد تكفي لإنتاج نبضة كهربائية. هذه الخاصية هي التي تسمح لك بإدراك الأشياء المحيطة في ظروف الإضاءة المنخفضة. في الوقت نفسه، لا تستطيع القضبان التمييز بين الألوان بسبب حقيقة أن هيكلها يحتوي على نوع واحد فقط من الصباغ (رودوبسين). ويسمى هذا الصباغ أيضًا باللون الأرجواني البصري. يحتوي على مجموعتين من جزيئات البروتين (أوبسين وكروموفور)، لذلك هناك أيضًا ذروتان في منحنى امتصاص موجات الضوء. وتقع إحدى هذه القمم في المنطقة (278 نانومتر) التي لا يستطيع الإنسان فيها إدراك الضوء (الأشعة فوق البنفسجية). ويقع الحد الأقصى الثاني في منطقة 498 نانومتر، أي على حدود الطيفين الأزرق والأخضر.

من المعروف أن صبغة رودوبسين الموجودة في العصي تتفاعل مع موجات الضوء بشكل أبطأ بكثير من مادة اليودوبسين الموجودة في المخاريط. وفي هذا الصدد، فإن رد فعل القضبان على ديناميكيات تدفقات الضوء يكون أيضًا أبطأ وأضعف، أي أنه في الظلام يكون من الصعب على الشخص التمييز بين الأجسام المتحركة.

جهاز مخروطي

شكل المستقبلات الضوئية المخروطية، كما قد تتخيل، يشبه قوارير المختبر. طوله 0.05 ملم، وقطره عند النقطة الضيقة 0.001 ملم، وعند النقطة الواسعة أكبر بأربع مرات. تحتوي شبكية العين الطبيعية على ما يقرب من سبعة ملايين مخروط. المخاريط نفسها أقل عرضة لأشعة الضوء من العصي، أي أنها تحتاج إلى فوتونات أكثر بعشرات المرات لإثارتها. ومع ذلك، فإن المستقبلات الضوئية المخروطية تعالج المعلومات المستلمة بشكل أكثر كثافة، وبالتالي يسهل عليهم التمييز بين أي ديناميكيات لتدفق الضوء. يتيح لك ذلك إدراك الأشياء المتحركة بشكل أفضل، كما يحدد أيضًا حدة البصر العالية للشخص.

يحتوي الهيكل المخروطي أيضًا على أربعة عناصر:

• الجزء الخارجي، والذي يتكون من أقراص غشائية تحتوي على اليودوبسين؛
• عنصر ربط يمثله انقباض؛
• الجزء الداخلي الذي يحتوي على الميتوكوندريا.
• الجزء القاعدي المسؤول عن الاتصال التشابكي.

يمكن للمستقبلات الضوئية المخروطية أن تؤدي وظائفها لاحتوائها على اليودوبسين. يمكن أن تكون هذه الصباغ من أنواع مختلفة، بفضلها يستطيع الشخص تمييز الألوان. تم بالفعل عزل نوعين من الصبغات من شبكية العين: الإريثرولاب، وهو حساس بشكل خاص لموجات الطيف الأحمر، والكلورولاب، وهو حساس للغاية لموجات الضوء الأخضر. أما النوع الثالث من الصبغة، والذي ينبغي أن يكون حساسًا للضوء الأزرق، فلم يتم عزله بعد، ولكن من المخطط أن يطلق عليه اسم السيانولاب.

تعتمد هذه النظرية (الثلاثية المكونات) لإدراك اللون على افتراض وجود ثلاثة أنواع من المستقبلات المخروطية. واعتمادًا على طول موجات الضوء التي تضربها، تتشكل صورة ملونة أخرى. ومع ذلك، بالإضافة إلى نظرية المكونات الثلاثة، هناك أيضًا نظرية غير خطية مكونة من عنصرين. ووفقا له، يحتوي كل مستقبل ضوئي مخروطي على كلا النوعين من الصباغ (الكلورولاب والإريثرولاب)، أي أن هذا المستقبل يمكنه إدراك الألوان الخضراء والحمراء. يتم لعب دور السيانولاب بواسطة رودوبسين الذي تلاشى من القضبان. تدعم هذه الفرضية حقيقة أن الأشخاص الذين يعانون من عمى الألوان (تريتانوبسيا)، والذين فقدوا رؤية الألوان في الطيف الأزرق، يجدون صعوبة في الرؤية في الليل. يشير هذا إلى وجود خلل في جهاز القضيب.

38. المستقبلات الضوئية (العصوية والمخاريط) والاختلافات بينها. العمليات البيوفيزيائية التي تحدث أثناء امتصاص الكم الخفيف في المستقبلات الضوئية. أصباغ بصرية للقضبان والأقماع. الأيزومرية الضوئية للرودوبسين. آلية رؤية الألوان.

.3. الفيزياء الحيوية لإدراك الضوء في شبكية العين هيكل الشبكية

يسمى هيكل العين الذي ينتج الصورة شبكية العين(شبكية العين). يوجد فيه، في الطبقة الخارجية، خلايا مستقبلة للضوء - قضبان وأقماع. وتتكون الطبقة التالية من الخلايا العصبية ثنائية القطب، وتتكون الطبقة الثالثة من الخلايا العقدية (الشكل 4).بين العصي (المخاريط) والتشعبات ثنائية القطب، وكذلك بين محاور الخلايا ثنائية القطب والخلايا العقدية هناك نكون نقاط الاشتباك العصبي. تتشكل محاور الخلايا العقدية العصب البصري. خارج الشبكية (العد من مركز العين) توجد طبقة سوداء من الظهارة الصبغية، التي تمتص الإشعاع غير المستخدم (لا تمتصه المستقبلات الضوئية) الذي يمر عبر شبكية العين 5*). على الجانب الآخر من شبكية العين (أقرب إلى المركز). المشيمية، إمداد شبكية العين بالأكسجين والمواد المغذية.

تتكون القضبان والمخاريط من جزأين (قطاعات) . الجزء الداخليهي خلية عادية بها نواة وميتوكوندريا (يوجد الكثير منها في المستقبلات الضوئية) وهياكل أخرى. الجزء الخارجي. مملوءة بالكامل تقريبًا بأقراص مكونة من أغشية الدهون الفوسفورية (ما يصل إلى 1000 قرص في العصي، وحوالي 300 في المخاريط). تحتوي أغشية الأقراص على حوالي 50% من الدهون الفوسفورية و50% من صبغة بصرية خاصة تسمى في العصي رودوبسين(بلونه الوردي؛ والرودوس وردي باليونانية)، وفي المخاريط اليودوبسين. أدناه، باختصار، سنتحدث فقط عن العصي؛ العمليات في المخاريط متشابهة، وسيتم مناقشة الاختلافات بين المخاريط والقضبان في قسم آخر. رودوبسين يتكون من البروتين com.opsin، والتي تعلق عليها مجموعة تسمى الشبكية. . الشبكية في تركيبها الكيميائي قريبة جدًا من فيتامين أ الذي يتم تصنيعه منه في الجسم. ولذلك، فإن نقص فيتامين (أ) يمكن أن يسبب ضعف البصر.

الاختلافات بين القضبان والمخاريط

1. الفرق في الحساسية. . إن عتبة استشعار الضوء في العصي أقل بكثير منها في المخاريط. يتم تفسير ذلك أولاً من خلال حقيقة أن الأقراص في القضبان تحتوي على عدد أكبر من الأقراص الموجودة في المخاريط، وبالتالي، هناك احتمال أكبر لامتصاص الكميات الضوئية. ومع ذلك، السبب الرئيسي مختلف. القضبان المجاورة عن طريق المشابك الكهربائية. يتم دمجها في مجمعات تسمى المجالات الاستقبالية .. المشابك الكهربائية ( connexons) يمكن فتحها وإغلاقها؛ ولذلك، فإن عدد القضبان في المجال الاستقبالي يمكن أن يختلف بشكل كبير اعتمادًا على مستوى الإضاءة: كلما كان الضوء أضعف، كلما كانت المجالات المستقبلة أكبر. في ظروف الإضاءة المنخفضة جدًا، يمكن أن يتحد أكثر من ألف قضيب في الحقل. الهدف من هذا المزيج هو أنه يزيد من نسبة الإشارة إلى الضوضاء المفيدة. نتيجة للتقلبات الحرارية، يظهر فرق الجهد المتغير بشكل فوضوي على أغشية القضبان، وهو ما يسمى الضوضاء، وفي ظروف الإضاءة المنخفضة، يمكن أن يتجاوز سعة الضوضاء الإشارة المفيدة، أي مقدار فرط الاستقطاب الناجم عن عمل الضوء. قد يبدو أن استقبال الضوء في مثل هذه الظروف سوف يصبح مستحيلا، ومع ذلك، في حالة إدراك الضوء ليس عن طريق قضيب منفصل، ولكن عن طريق مجال استقبال كبير، هناك فرق جوهري بين الضوضاء والإشارة المفيدة. تنشأ الإشارة المفيدة في هذه الحالة كمجموع الإشارات الناتجة عن القضبان الموحدة في نظام واحد - الحقل قابل للعدوي . هذه الإشارات متماسكة، فهي تأتي من جميع العصي في نفس المرحلة. بسبب الطبيعة الفوضوية للحركة الحرارية، تكون إشارات الضوضاء غير متماسكة، وتصل في مراحل عشوائية. من المعروف من نظرية إضافة التذبذبات أن السعة الإجمالية للإشارات المتماسكة تساوي : أسوم = أ 1 ن، أين أ 1 - سعة إشارة واحدة، ن- عدد الإشارات في حالة الإشارات غير المتماسكة. إشارات (ضوضاء) Asumm=A 1 5.7n. لنفترض، على سبيل المثال، أن سعة الإشارة المفيدة تكون 10 μV، وسعة الضوضاء 50 μV، ومن الواضح أن الإشارة ستضيع مقابل ضوضاء الخلفية. إذا تم دمج 1000 قضيب في مجال استقبال، فسيكون إجمالي الإشارة المفيدة 10 ميكروفولت

10 مللي فولت ، والضوضاء الإجمالية 50 مللي فولت 5. 7 = 1650 مللي فولت = 1.65 مللي فولت ، أي أن الإشارة ستكون ضوضاء أكثر 6 مرات. مع هذا الموقف، سيتم إدراك الإشارة بثقة وخلق شعور بالضوء. تعمل المخاريط في إضاءة جيدة، حتى في المخروط الواحد تكون الإشارة (PRP) أكبر بكثير من الضوضاء. لذلك، عادةً ما يرسل كل مخروط إشارته إلى الخلايا ثنائية القطب والعقدية بشكل مستقل عن الخلايا الأخرى. ومع ذلك، إذا انخفضت الإضاءة، يمكن للمخاريط أيضًا أن تتحد في مجالات مستقبلة. صحيح أن عدد المخاريط الموجودة في الحقل عادة ما يكون صغيرًا (عدة عشرات). بشكل عام، توفر المخاريط رؤية أثناء النهار، وتوفر العصي رؤية عند الشفق.

2.الفرق في القرار.. تتميز دقة العين بالزاوية الدنيا التي تظل عندها نقطتان متجاورتان من الجسم مرئيتين بشكل منفصل. يتم تحديد الدقة بشكل أساسي من خلال المسافة بين الخلايا المستقبلة للضوء المجاورة. بحيث لا يتم دمج نقطتين في واحدة، يجب أن تقع صورتها على مخروطين، حيث سيكون هناك واحد آخر (انظر الشكل 5). في المتوسط، يتوافق هذا مع زاوية بصرية لا تقل عن دقيقة واحدة تقريبًا، أي أن دقة الرؤية المخروطية عالية. عادة ما يتم دمج القضبان في مجالات مستقبلية. سيتم إدراك جميع النقاط التي تقع صورها في مجال استقبال واحد

أقسم كنقطة واحدة، حيث أن المجال الاستقبالي بأكمله يرسل إشارة إجمالية واحدة إلى الجهاز العصبي المركزي. لهذا القرار (حدة البصر)مع رؤية قضيب (الشفق) تكون منخفضة. عندما تكون الإضاءة غير كافية، تبدأ العصي أيضًا في الاتحاد في مجالات الاستقبال، وتقل حدة البصر. لذلك، عند تحديد حدة البصر، يجب أن يكون الجدول مضاء جيدا، وإلا يمكن ارتكاب خطأ كبير.

3. الفرق في التنسيب. عندما نريد إلقاء نظرة أفضل على جسم ما، فإننا نلتفت بحيث يكون هذا الكائن في مركز مجال الرؤية. نظرًا لأن المخاريط توفر دقة عالية، فإن المخاريط تسود في وسط شبكية العين - وهذا يساهم في حدة البصر الجيدة. وبما أن لون المخاريط أصفر، فإن هذه المنطقة من شبكية العين تسمى البقعة البقعية. على المحيط، على العكس من ذلك، هناك العديد من القضبان (على الرغم من وجود مخاريط أيضًا). هناك حدة البصر أسوأ بشكل ملحوظ مما كانت عليه في مركز المجال البصري. بشكل عام، عدد العصي أكبر بـ 25 مرة من عدد المخاريط.

4. الفرق في إدراك اللونرؤية الألوان متأصلة فقط في المخاريط؛ الصورة التي تنتجها العصي أحادية اللون.

آلية رؤية الألوان

لكي ينشأ الإحساس البصري، من الضروري أن يتم امتصاص الكمات الضوئية في الخلايا المستقبلة للضوء، أو بشكل أكثر دقة، في الرودوبسين واليودوبسين. يعتمد امتصاص الضوء على الطول الموجي للضوء؛ كل مادة لها طيف امتصاص محدد. أظهرت الأبحاث أن هناك ثلاثة أنواع من اليودوبسين ذات أطياف امتصاص مختلفة. ش

من النوع الأول، يقع الحد الأقصى للامتصاص في الجزء الأزرق من الطيف, آخر - باللون الأخضر وثالث - باللون الأحمر (الشكل 5). يحتوي كل مخروط على صبغة واحدة، والإشارة التي يرسلها هذا المخروط تتوافق مع امتصاص تلك الصباغ للضوء. سوف ترسل المخاريط التي تحتوي على صبغة مختلفة إشارات مختلفة. اعتمادا على طيف الضوء الساقط على منطقة معينة من شبكية العين، فإن نسبة الإشارات القادمة من أنواع مختلفة من المخاريط تختلف، وبشكل عام، مجموع الإشارات التي يستقبلها المركز البصري للجهاز العصبي المركزي سوف يميز النظام التركيب الطيفي للضوء المتصور، والذي يعطي شعور شخصي بالألوان.

تعتبر العين البشرية من أكثر الأعضاء تعقيدًا، فهي مسؤولة عن إدراك جميع المعلومات المحيطة. تلعب العصي والمخاريط دورًا مهمًا في تكوين الصورة، حيث يتم من خلالها تحويل إشارات الضوء واللون إلى نبضات عصبية. توجد العصي والمخاريط على شبكية العين، وتشكل طبقة حسية ضوئية تشكل الصور وتنقلها إلى الدماغ. وبفضلهم يستطيع الإنسان تمييز الألوان ويستطيع الرؤية في الظلام.

معلومات أساسية عن العصي

يشبه شكل القضبان في العين مستطيلات ممدودة يبلغ طولها حوالي 0.06 ملم. لدى كل شخص بالغ أكثر من 120 مليون قضيب، والتي تقع معظمها في محيط شبكية العين. تتكون المستقبلات من الطبقات التالية:

• خارجي مع أغشية تحتوي على صبغة خاصة رودوبسين.
• رابط، يمثله أهداب متعددة، ينقل الإشارات من الخارج إلى الداخل والعكس؛
• داخلي، والذي يحتوي على الميتوكوندريا المخصصة لإنتاج وإعادة توزيع الطاقة؛
• القاعدية، والتي تحتوي على ألياف عصبية تنقل جميع النبضات.

العصي الموجودة في شبكية العين هي عناصر حساسة للضوء ومسؤولة عن الرؤية الليلية. إنهم غير قادرين على إدراك الألوان، لكنهم يتفاعلون حتى مع فوتون واحد. وبفضلهم يستطيع الشخص أن يرى في الظلام، ولكن الصورة ستكون بالأبيض والأسود حصريا.

يتم توفير القدرة على إدراك الضوء حتى في الظلام بواسطة صبغة رودوبسين. عند تعرضه للضوء الساطع، فإنه "يحترق" ويستجيب فقط للموجات القصيرة. بعد دخول الظلام، يتم تجديد الصباغ ويلتقط حتى أشعة الضوء الصغيرة.

معلومات أساسية عن المخاريط

المخاريط لها شكل يشبه الأوعية المستخدمة في الأبحاث الكيميائية، والتي سميت باسمها. يبلغ طول هذه المستقبلات حوالي 0.05 ملم وعرضها 0.004 ملم. في المتوسط، تحتوي العين البشرية على أكثر من سبعة ملايين مخروط، يقع معظمها في الجزء المركزي من شبكية العين. لديهم حساسية منخفضة لأشعة الضوء، لكنهم يدركون التدرج اللوني بأكمله ويستجيبون بسرعة للأشياء المتحركة.

يتضمن هيكل المخاريط الأجزاء التالية:

• الخارجية، وفيها طيات من الغشاء مملوءة بصبغة اليودوبسين. يتم تحديث هذا الجزء باستمرار، مما يوفر رؤية كاملة الألوان.
• داخلي، حيث توجد الميتوكوندريا ويحدث استقلاب الطاقة.
• متشابك، والذي يتضمن اتصالات (نقاط الاشتباك العصبي) التي تنقل الإشارات إلى العصب البصري.
• الانقباض، وهو عبارة عن غشاء من النوع البلازمي تتدفق من خلاله الطاقة من الجزء الداخلي إلى الجزء الخارجي. للقيام بذلك، لديها عدد كبير من الأهداب المجهرية.

يتم ضمان الإدراك الكامل لسلسلة الألوان بأكملها بواسطة اليودوبسين، والذي يأتي بدوره في عدة أنواع:

• الإريثرولاب (النوع L) مسؤول عن إدراك الموجات الطويلة التي تنقل ظلالاً حمراء وصفراء.
• يدرك الكلورولاب (النوع M) الموجات المتوسطة المميزة للظلال الخضراء والصفراء.
• يتفاعل Cyanolab (النوع S) حصريًا مع الأطوال الموجية القصيرة المسؤولة عن الألوان الزرقاء.

تجدر الإشارة إلى أن تقسيم المخاريط إلى ثلاث فئات (فرضية بصرية ثلاثية المكونات) لا يعتبر الفرضية الصحيحة الوحيدة. هناك نظرية مفادها أن المخاريط تحتوي على نوعين فقط من الرودوبسين - الإريثرولاب والكلورولاب، مما يعني أنها تستطيع فقط إدراك الظلال الحمراء والصفراء والخضراء. ينتقل اللون الأزرق باستخدام رودوبسين المحترق. وتدعم هذه النظرية حقيقة أن الأشخاص الذين يعانون من عمى التريتانوبيا (نقص إدراك الطيف الأزرق) يشكون أيضًا من صعوبة الرؤية في الليل. ويحدث ما يسمى بـ "العمى الليلي" بسبب خلل في عمل العصي.

تشخيص حالة المستقبلات

إذا كان هناك اشتباه في وجود خلل في عمل القضبان والمخاريط في العين، فيجب عليك تحديد موعد مع طبيب العيون. تشمل العلامات الرئيسية للضرر ما يلي:

• انخفاض حاد في حدة البصر.
• ظهور ومضات مشرقة، وهج، وفراشات ونجوم أمام العينين؛
• تدهور الوظيفة البصرية عند الغسق.
• نقص الصورة الملونة
• الحد من المجالات البصرية.

لإنشاء تشخيص دقيق، لن تحتاج فقط إلى استشارة طبيب العيون، ولكن أيضًا اختبارات محددة. وتشمل هذه:

• دراسة وظيفة إدراك اللون باستخدام اختبار 100 ظل أو جداول إيشيهارا.
• تنظير العين هو فحص قاع العين لتحديد حالة الشبكية.
• الفحص بالموجات فوق الصوتية لمقلة العين.
• محيط – تحديد المجالات البصرية.
• تصوير القديسين من النوع الفلوري، ضروري لتسليط الضوء على الأوعية الدموية.
• قياس الانكسار بالكمبيوتر، الذي يحدد قوة انكسار العين.

وبعد تلقي البيانات يمكن التعرف على أحد الأمراض. في أغلب الأحيان يتم تشخيصه:

• عمى الألوان، حيث يكون هناك عدم القدرة على تمييز ألوان طيف معين.
• Hemeralopia أو "العمى الليلي" هو مرض لا يستطيع فيه الشخص الرؤية بشكل طبيعي عند الغسق.
• الضمور البقعي هو حالة شاذة تؤثر على الجزء المركزي من شبكية العين وتؤدي إلى فقدان سريع لحدة البصر.
• انفصال الشبكية، والذي يمكن أن يحدث بسبب عدد كبير من الأمراض والعوامل الخارجية.
• تنكس الصباغ الشبكية هو مرض وراثي يؤدي إلى ضعف البصر الخطير.
• التهاب المشيمية والشبكية هو عملية التهابية تؤثر على جميع طبقات الشبكية.

يمكن أن يكون سبب الاضطرابات في عمل المخاريط والقضبان هو الإصابة، وكذلك أمراض العيون الالتهابية المتقدمة والأمراض المعدية الشديدة الشائعة.

تنتمي المخاريط والقضبان إلى جهاز الاستقبال في مقلة العين. إنهم مسؤولون عن نقل الطاقة الضوئية عن طريق تحويلها إلى نبضات عصبية. ويمر هذا الأخير على طول ألياف العصب البصري إلى الهياكل المركزية للدماغ. توفر القضبان الرؤية في ظروف الإضاءة المنخفضة، فهي قادرة على إدراك الضوء والظلام فقط، أي الصور بالأبيض والأسود. المخاريط قادرة على إدراك ألوان مختلفة وهي أيضًا مؤشر على حدة البصر. يحتوي كل مستقبل ضوئي على بنية تسمح له بأداء وظائفه.

هيكل القضبان والمخاريط

العصي على شكل اسطوانة، ولهذا السبب حصلت على اسمها. وهي مقسمة إلى أربعة أقسام:

• القاعدية، وربط الخلايا العصبية.
• مادة رابطة توفر الاتصال بالرموش.
• الخارجي؛
• داخلية، تحتوي على الميتوكوندريا التي تنتج الطاقة.

طاقة فوتون واحد تكفي لإثارة القضيب. ينظر الشخص إلى هذا على أنه ضوء، مما يسمح له بالرؤية حتى في ظروف الإضاءة المنخفضة جدًا.

تحتوي القضبان على صبغة خاصة (رودوبسين)، والتي تمتص موجات الضوء في نطاقين.
تشبه المخاريط في مظهرها القوارير، ولهذا سميت باسمها. أنها تحتوي على أربعة قطاعات. يوجد داخل المخاريط صبغة أخرى (يودوبسين)، والتي توفر إدراك الألوان الحمراء والخضراء. ولم يتم بعد تحديد الصباغ المسؤول عن التعرف على اللون الأزرق.

الدور الفسيولوجي للقضبان والمخاريط

تؤدي المخاريط والقضبان الوظيفة الرئيسية المتمثلة في إدراك موجات الضوء وتحويلها إلى صورة مرئية (استقبال الضوء). كل مستقبل له خصائصه الخاصة. على سبيل المثال، هناك حاجة إلى قضبان لرؤية عند الغسق. إذا توقفوا عن أداء وظيفتهم لسبب ما، فلن يتمكن الشخص من الرؤية في ظروف الإضاءة المنخفضة. المخاريط هي المسؤولة عن رؤية الألوان الواضحة في الإضاءة العادية.

وبطريقة أخرى، يمكننا القول أن العصي تنتمي إلى نظام إدراك الضوء، والمخاريط تنتمي إلى نظام إدراك الألوان. وهذا هو أساس التشخيص التفريقي.

فيديو عن هيكل القضبان والمخاريط

أعراض تلف القضبان والأقماع

في الأمراض المصحوبة بتلف العصي والمخاريط تحدث الأعراض التالية:

• انخفاض حدة البصر.
• ظهور ومضات أو وهج أمام العينين؛
• انخفاض رؤية الشفق.
• عدم القدرة على تمييز الألوان؛
• تضييق المجالات البصرية (في الحالات القصوى، تشكيل الرؤية الأنبوبية).

بعض الأمراض لها أعراض محددة للغاية تجعل من السهل تشخيص الحالة المرضية. وهذا ينطبق على hemeralopia أو. قد تظهر أعراض أخرى في أمراض مختلفة، وبالتالي من الضروري إجراء اختبارات تشخيصية إضافية.

طرق تشخيص الأضرار التي لحقت بالقضبان والأقماع

لتشخيص الأمراض التي يوجد فيها ضرر للقضبان أو المخاريط، من الضروري إجراء الفحوصات التالية:

• مع تعريف الدولة؛
• (دراسة المجالات البصرية)؛
• تشخيص إدراك الألوان باستخدام جداول إيشيهارا أو اختبار 100 ظل؛
• التصوير بالموجات فوق الصوتية.
• تصوير القديسين الفلورسنت، وتوفير تصور للأوعية الدموية؛
• قياس الانكسار بالكمبيوتر.

تجدر الإشارة إلى أن المستقبلات الضوئية هي المسؤولة عن إدراك اللون وإدراك الضوء مرة أخرى. بفضل العمل، يمكن للشخص أن يرى كائنا، يتم تشكيل صورته في المحلل البصري. للأمراض

يتلقى الإنسان 90% من المعلومات عن العالم من حوله من خلال جهاز الرؤية. دور شبكية العين هو الوظيفة البصرية. تتكون شبكية العين من مستقبلات ضوئية ذات بنية خاصة - المخاريط والقضبان.

العصي والمخاريط هي مستقبلات فوتوغرافية ذات درجة عالية من الحساسية، حيث تقوم بتحويل الإشارات الضوئية القادمة من الخارج إلى نبضات يتصورها الجهاز العصبي المركزي - الدماغ.

عند إضاءتها - خلال ساعات النهار - تتعرض المخاريط لضغط متزايد. العصي هي المسؤولة عن رؤية الشفق - إذا لم تكن نشطة بما فيه الكفاية، يحدث العمى الليلي.

المخاريط والقضبان الموجودة في شبكية العين لها هياكل مختلفة لأن وظائفها مختلفة.

القرنية عبارة عن غشاء شفاف به أوعية دموية ونهايات عصبية تحد الصلبة وتقع في الجزء الأمامي من جهاز الرؤية. تقع الغرفة الأمامية بين القرنية والقزحية وتحتوي على سائل داخل العين. القزحية هي منطقة العين التي بها فتحة لحدقة العين. بنيتها: عضلات تغير قطر حدقة العين عند تغير الإضاءة وتنظم تدفق الضوء. البؤبؤ هو فتحة يمر من خلالها الضوء إلى العين. العدسة عبارة عن عدسة شفافة ومرنة يمكنها التكيف فورًا مع الصور المرئية - قم بتغيير التركيز لتقييم حجم الأشياء والمسافة إليها. الجسم الزجاجي عبارة عن مادة شفافة تمامًا ذات قوام يشبه الهلام، وبفضلها يكون للعين شكل كروي. يؤدي وظيفة التمثيل الغذائي في جهاز الرؤية. شبكية العين - تتكون من 3 طبقات، وهي مسؤولة عن الرؤية وإدراك الألوان، وتشمل الأوعية الدموية والألياف العصبية ومستقبلات الضوء شديدة الحساسية. بفضل بنية شبكية العين هذه، تدخل النبضات إلى الدماغ، والتي تنشأ نتيجة لإدراك موجات الضوء ذات الأطوال المختلفة. بفضل قدرة شبكية العين هذه، يميز الشخص بين الألوان الأساسية وظلالها المتعددة. أنواع مختلفة من الناس لديهم حساسية مختلفة للألوان. الصلبة هي الطبقة الخارجية للعين التي تمتد إلى القرنية.

يشمل جهاز الرؤية أيضًا الجزء الوعائي والعصب البصري، الذي ينقل الإشارات الواردة من الخارج إلى الدماغ. ويعتبر أيضًا جزء الدماغ الذي يستقبل المعلومات ويحولها أحد أجزاء الجهاز البصري.

أين تقع القضبان والمخاريط؟ لماذا لا تنعكس في القائمة؟ هذه هي المستقبلات الموجودة في الأنسجة العصبية التي تشكل شبكية العين. بفضل المخاريط والقضبان، تتلقى شبكية العين صورة مسجلة بواسطة القرنية والعدسة. تنقل النبضات الصورة إلى الجهاز العصبي المركزي، حيث تتم معالجة المعلومات. يتم تنفيذ هذه العملية في غضون ثوانٍ – على الفور تقريبًا.

وتقع معظم المستقبلات الضوئية الحساسة في البقعة، وهي ما يسمى بالمنطقة الوسطى من شبكية العين. الاسم الثاني للبقعة هو البقعة الصفراء في العين. حصلت البقعة على هذا الاسم لأنه عند فحص هذه المنطقة يظهر لون مصفر بوضوح.

يتضمن هيكل الجزء الخارجي من الشبكية الصباغ، ويحتوي الجزء الداخلي على عناصر حساسة للضوء.

حصلت المخاريط على اسمها لأن شكلها يشبه تمامًا القوارير، ولكنها صغيرة جدًا. وفي الشخص البالغ، تحتوي شبكية العين على 7 ملايين من هذه المستقبلات.

يتكون كل مخروط من 4 طبقات:

أقراص غشائية خارجية تحتوي على صبغة ملونة اليودوبسين؛ وهذا الصباغ هو الذي يوفر حساسية عالية عند استقبال موجات ضوئية ذات أطوال مختلفة. الطبقة المتصلة - الطبقة الثانية - انقباض يسمح بتكوين شكل مستقبل حساس - يتكون من الميتوكوندريا؛ الجزء الداخلي - الجزء الأساسي، رابط الاتصال؛ منطقة متشابك.

حاليًا، تمت دراسة صبغتين حساستين للضوء فقط في المستقبلات الضوئية من هذا النوع بشكل كامل - الكلورولاب والإريثرولاب. الأول مسؤول عن إدراك المنطقة الطيفية ذات اللون الأصفر والأخضر، والثاني هو المسؤول عن إدراك المنطقة الطيفية باللونين الأصفر والأحمر.

قضبان الشبكية لها شكل أسطواني، طولها يتجاوز القطر بمقدار 30 مرة.

تحتوي العصي على العناصر التالية:

أقراص غشائية؛ أهداب؛ الميتوكوندريا؛ الأنسجة العصبية.

يتم توفير الحد الأقصى من الحساسية للضوء بواسطة صبغة رودوبسين (الأرجواني البصري). لا يستطيع التمييز بين ظلال الألوان، لكنه يتفاعل حتى مع الحد الأدنى من ومضات الضوء التي يتلقاها من الخارج. يتم إثارة المستقبل القضيبي حتى بواسطة وميض تكون طاقته فوتونًا واحدًا فقط. هذه القدرة هي التي تسمح لك بالرؤية عند الغسق.

رودوبسين هو بروتين من مجموعة الصبغات البصرية وينتمي إلى الكروموبروتينات. حصلت على اسمها الثاني - الأرجواني البصري - أثناء البحث. بالمقارنة مع الأصباغ الأخرى، فإنه يبرز بشكل حاد مع لون أحمر ساطع.

يحتوي رودوبسين على مكونين – بروتين عديم اللون وصبغة صفراء.

يكون تفاعل رودوبسين مع شعاع الضوء كما يلي: عند تعرضه للضوء، تتحلل الصباغ، مما يسبب تحفيز العصب البصري. خلال النهار تنتقل حساسية العين إلى المنطقة الزرقاء، وفي الليل يتم استعادة اللون الأرجواني البصري خلال 30 دقيقة.

خلال هذا الوقت، تتكيف العين البشرية مع الشفق وتبدأ في إدراك المعلومات المحيطة بشكل أكثر وضوحًا. وهذا هو بالضبط ما يمكن أن يفسر لماذا يبدأ الناس في الرؤية بشكل أكثر وضوحًا في الظلام مع مرور الوقت. كلما قل الضوء الذي يدخل، أصبحت رؤية الشفق أكثر حدة.

لا يمكن اعتبار المستقبلات الضوئية بشكل منفصل - فهي تشكل في الجهاز البصري كلاً واحدًا وتكون مسؤولة عن الوظائف البصرية وإدراك الألوان. وبدون العمل المنسق للمستقبلات من كلا النوعين، يتلقى الجهاز العصبي المركزي معلومات مشوهة.

يتم توفير رؤية الألوان من خلال تكافل القضبان والأقماع. العصي حساسة في الجزء الأخضر من الطيف - 498 نانومتر، لا أكثر، ومن ثم تكون المخاريط ذات أنواع مختلفة من الصبغة مسؤولة عن الإدراك.

لتقييم النطاق الأصفر والأحمر والأزرق والأخضر، يتم استخدام مخاريط الموجة الطويلة والمتوسطة مع مناطق حساسة للضوء واسعة والتداخل الداخلي لهذه المناطق. وهذا هو، تتفاعل المستقبلات الضوئية في وقت واحد مع جميع الألوان، لكنها متحمسة بشكل مكثف لألوانها الخاصة.

في الليل، من المستحيل التمييز بين الألوان، صبغة لون واحدة يمكن أن تتفاعل فقط مع ومضات الضوء.

الخلايا القطبية الحيوية المنتشرة في شبكية العين تشكل نقاط اشتباك عصبي (نقطة الاتصال بين خلية عصبية وخلية تستقبل إشارة، أو بين خليتين عصبيتين) مع عدة قضبان في وقت واحد - وهذا ما يسمى التقارب التشابكي.

يتم توفير زيادة في إدراك إشعاع الضوء من خلال الخلايا ثنائية القطب أحادية التشابك التي تربط المخاريط بالخلية العقدية. الخلية العقدية هي خلية عصبية تقع في شبكية العين وتولد نبضات عصبية.

تربط العصي والمخاريط معًا الخلايا الأكريليكية والأفقية، بحيث تتم المعالجة الأولى للمعلومات في شبكية العين نفسها. وهذا يضمن رد فعل الشخص السريع على ما يحدث من حوله. تعتبر الخلايا الأكريليكية والأفقية مسؤولة عن التثبيط الجانبي - أي أن إثارة إحدى الخلايا العصبية ينتج عنها تأثير "مهدئ" على خلية أخرى، مما يزيد من حدة إدراك المعلومات.

على الرغم من اختلاف هياكل المستقبلات الضوئية، إلا أنها تكمل وظائف بعضها البعض. وبفضل عملهم المنسق، من الممكن الحصول على صورة واضحة وواضحة.

الرؤية هي إحدى الطرق لفهم العالم من حولنا والتنقل في الفضاء. على الرغم من أن الحواس الأخرى مهمة جدًا أيضًا، إلا أنه بمساعدة العين، يرى الشخص حوالي 90٪ من جميع المعلومات الواردة من البيئة. بفضل القدرة على رؤية ما حولنا، يمكننا الحكم على الأحداث الجارية، وتمييز الأشياء عن بعضها البعض، وكذلك ملاحظة العوامل المهددة. تم تصميم عيون الإنسان بحيث تميز أيضًا الألوان التي تم رسم عالمنا بها، بالإضافة إلى الأشياء نفسها. هذا هو المسؤول عن الخلايا المجهرية الخاصة - العصي والمخاريط الموجودة في شبكية كل واحد منا. وبفضلهم، تنتقل المعلومات التي ندركها حول مظهر محيطنا إلى الدماغ.

هيكل العين: رسم تخطيطي

على الرغم من أن العين تشغل مساحة صغيرة جدًا، إلا أنها تحتوي على العديد من الهياكل التشريحية التي تمنحنا القدرة على الرؤية. ويرتبط جهاز الرؤية بشكل مباشر تقريباً بالدماغ، وبمساعدة دراسة خاصة يتمكن أطباء العيون من رؤية تقاطع العصب البصري. مقلة العين لها شكل كرة وتقع في تجويف خاص - المدار الذي يتكون من عظام الجمجمة. لفهم سبب الحاجة إلى الهياكل العديدة لجهاز الرؤية، عليك أن تعرف بنية العين. يوضح الرسم البياني أن العين تتكون من هياكل مثل الجسم الزجاجي والعدسة والغرف الأمامية والخلفية والعصب البصري والأغشية. الجزء الخارجي من جهاز الرؤية مغطى بالصلبة - الإطار الواقي للعين.

قذائف العين

تؤدي الصلبة وظيفة حماية مقلة العين من التلف. وهي الغلاف الخارجي وتحتل حوالي 5/6 من سطح عضو الرؤية. الجزء الخارجي من الصلبة الذي يمتد مباشرة إلى البيئة المحيطة يسمى القرنية. لها خصائص تجعلنا قادرين على رؤية العالم من حولنا بوضوح. وأهمها الشفافية والانعكاسية والرطوبة والنعومة والقدرة على نقل الأشعة وانكسارها. تتكون بقية الطبقة الخارجية للعين - الصلبة - من قاعدة نسيج ضام كثيفة. تحتها الطبقة التالية - طبقة الأوعية الدموية. يتم تمثيل القشرة الوسطى بثلاثة تشكيلات تقع على التوالي: القزحية والجسم الهدبي (الهدبى) والمشيمية. وبالإضافة إلى ذلك، تشمل طبقة الأوعية الدموية التلميذ. وهي عبارة عن ثقب صغير لا تغطيه القزحية. كل من هذه التشكيلات لها وظيفتها الخاصة، وهي ضرورية للرؤية. الطبقة الأخيرة هي شبكية العين. ويتصل مباشرة مع الدماغ. بنية شبكية العين معقدة للغاية. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه يعتبر أهم غشاء لجهاز الرؤية.

هيكل الشبكية

البطانة الداخلية لجهاز الرؤية هي جزء من النخاع. ويمثلها طبقات من الخلايا العصبية التي تبطن داخل العين. بفضل شبكية العين، نحصل على صورة لكل ما هو حولنا. وتتركز جميع الأشعة المنكسرة عليه وتتشكل في جسم واضح. تمر الخلايا العصبية للشبكية إلى العصب البصري، الذي تصل المعلومات من خلاله إلى الدماغ. هناك بقعة صغيرة على القشرة الداخلية للعين، تقع في الوسط ولها القدرة الأكبر على الرؤية. ويسمى هذا الجزء البقعة. هذا هو المكان الذي توجد فيه الخلايا البصرية – قضبان ومخاريط العين. أنها توفر لنا رؤية ليلية ونهارية للعالم من حولنا.

وظائف القضبان والمخاريط

توجد هذه الخلايا في شبكية العين وهي ضرورية للرؤية. العصي والمخاريط هي محولات الرؤية بالأبيض والأسود والملونة. يعمل كلا النوعين من الخلايا كمستقبلات حساسة للضوء في العين. سميت المخاريط بهذا الاسم بسبب شكلها المخروطي، فهي حلقة الوصل بين الشبكية والجهاز العصبي المركزي. وتتمثل مهمتها الرئيسية في تحويل أحاسيس الضوء الواردة من البيئة الخارجية إلى إشارات كهربائية (نبضات) يعالجها الدماغ. المخاريط مخصصة للتعرف على ضوء النهار بسبب الصبغة التي تحتوي عليها، اليودوبسين. تحتوي هذه المادة على عدة أنواع من الخلايا التي تدرك أجزاء مختلفة من الطيف. تعد القضبان أكثر حساسية للضوء، لذا فإن وظيفتها الرئيسية أكثر صعوبة - وهي توفير الرؤية عند الغسق. كما أنها تحتوي على قاعدة صبغية - مادة الرودوبسين، التي يتغير لونها عند تعرضها لأشعة الشمس.

هيكل القضبان والمخاريط

حصلت هذه الخلايا على اسمها بسبب شكلها - الأسطواني والمخروطي. العصي، على عكس المخاريط، تقع على طول محيط شبكية العين وهي غائبة عمليا في البقعة. ويرجع ذلك إلى وظيفتها - توفير الرؤية الليلية، وكذلك المجالات البصرية الطرفية. كلا النوعين من الخلايا لهما بنية مماثلة ويتكونان من 4 أجزاء:

الجزء الخارجي - يحتوي على الصبغة الرئيسية للقضيب أو المخروط المغطى بغشاء. يوجد رودوبسين ويودوبسين في حاويات خاصة - أقراص.
الهدب هو جزء من الخلية التي توفر الاتصال بين الأجزاء الخارجية والداخلية الميتوكوندريا – وهي ضرورية لاستقلاب الطاقة. بالإضافة إلى أنها تحتوي على EPS والإنزيمات التي تضمن تخليق جميع المكونات الخلوية. كل هذا يقع في الجزء الداخلي من النهايات العصبية.

يختلف عدد المستقبلات الحساسة للضوء في شبكية العين بشكل كبير. يبلغ عدد الخلايا العصوية حوالي 130 مليونًا. مخاريط شبكية العين أقل بكثير منها من حيث العدد، في المتوسط ​​هناك حوالي 7 ملايين منها.

ملامح انتقال نبضات الضوء

العصي والمخاريط قادرة على استقبال الضوء ونقله إلى الجهاز العصبي المركزي. كلا النوعين من الخلايا قادران على العمل أثناء النهار. والفرق هو أن حساسية الضوء لدى المخاريط أعلى بكثير من حساسية العصي. يتم نقل الإشارات المستقبلة بفضل الخلايا العصبية الداخلية، كل منها مرتبط بعدة مستقبلات. إن الجمع بين العديد من الخلايا العصوية في وقت واحد يجعل حساسية جهاز الرؤية أكبر بكثير. وتسمى هذه الظاهرة "التقارب". فهو يوفر لنا لمحة عامة عن عدة مجالات رؤية في وقت واحد، فضلا عن القدرة على التقاط الحركات المختلفة التي تحدث من حولنا.

القدرة على إدراك الألوان

كلا النوعين من المستقبلات الشبكية ضروريان ليس فقط للتمييز بين رؤية ضوء النهار ورؤية الشفق، ولكن أيضًا للكشف عن الصور الملونة. تسمح بنية العين البشرية بالكثير: إدراك مساحة كبيرة من البيئة، ورؤيتها في أي وقت من اليوم. بالإضافة إلى ذلك، لدينا إحدى القدرات المثيرة للاهتمام - الرؤية الثنائية، والتي تتيح لنا توسيع وجهة نظرنا بشكل كبير. تشارك القضبان والمخاريط في إدراك طيف الألوان بأكمله تقريبًا، وبفضل ذلك يميز الناس، على عكس الحيوانات، كل ألوان هذا العالم. يتم توفير رؤية الألوان إلى حد كبير عن طريق المخاريط، والتي تأتي في 3 أنواع (الطول الموجي القصير والمتوسط ​​والطويل). ومع ذلك، تتمتع العصي أيضًا بالقدرة على إدراك جزء صغير من الطيف.