المستقبلات الحساسة للضوء في العين: العصي والمخاريط. قضبان الشبكية ومخاريطها: الهيكل

المخاريط الشبكية مقلة العين- أحد أنواع المستقبلات الضوئية ، وهو جزء من الطبقة المسؤولة عن الحساسية للضوء. المخاريط هي واحدة من أكثر الهياكل تعقيدًا وأهمية في الهيكل. عين الانسانمسؤول عن القدرة على التمييز نظام الألوان. عن طريق تغيير الطاقة الضوئية المستلمة إلى نبضات كهربائية ، يرسلون معلومات حول العالم الذي يحيط الشخص بأجزاء معينة من الدماغ. تقوم الخلايا العصبية بمعالجة الإشارة المستلمة والتعرف عليها عدد كبير منالألوان وظلالها ، ولكن لم تتم دراسة كل هذه العمليات اليوم.

حصلت الأقماع على اسمهم لأنهم مظهر خارجيتشبه إلى حد بعيد قارورة المختبر العادية.

يبلغ طول المخروط 0.05 مم وعرضه 0.004. قطر أضيق نقطة للمخروط 0.001 مم. على الرغم من أن حجمها صغير جدًا ، فإن تراكم المخاريط على شبكية العين يصل إلى الملايين. هذا المستقبل الضوئي ، على الرغم من حجمه المجهري ، لديه واحد من أكثر التشريح تعقيدًا ويتكون من عدة أقسام:

1. في قسم الهواء الطلقهناك تراكم من البلازمات ، والتي تتكون منها أنصاف الأقراص. ويقدر عدد هذه التراكمات في أجهزة الرؤية بالمئات. يوجد أيضًا في القسم الخارجي صبغة iodopsin ، والتي تشارك في آليات رؤية الألوان.
2. قسم التجليد- أضيق جزء من المخروط. يحتوي السيتوبلازم الموجود في القسم على هيكل حبل رفيع جدًا. في نفس القسم ، يوجد رمشان بهيكل غير عادي.
3. في القسم الداخلي توجد الخلايا المسؤولة عن عمل المستقبلات. هنا أيضًا النواة والميتوكوندريا والريبوسوم. قد يشير هذا الحي إلى أنه في القسم الداخلي ، تحدث عمليات مكثفة لإنتاج الطاقة ، والتي تعد ضرورية للتشغيل السليم للمستقبلات الضوئية.
4. قسم متشابك، بمثابة رابط بين المستقبلات الحساسة للضوء و الخلايا العصبية. إنه في هذا القسم يحتوي على مادة تلعب دور قياديعند إرسال النبضات القادمة من طبقة الشبكية المسؤولة عن إدراك الضوء ، في العصب البصري.

كيف تعمل المستقبلات الضوئية

لا تزال العملية التي تعمل بها الأقماع غير مفهومة. يوجد اليوم نسختان رئيسيتان يمكنهما وصف هذه العملية بدقة أكبر.

فرضية الرؤية ثلاثية المكونات

يقول أتباع هذا الإصدار أنه في شبكية العين البشرية ، هناك عدة أنواع من المخاريط تحتوي على أصباغ مختلفة. Iodopsin - الصباغ الرئيسي الموجود في الجزء الخارجي من المخاريط ، له 3 أنواع:

• إرثرولاب.
• كلورولاب.
• سيانولاب.

وإذا تم بالفعل دراسة النوعين الأولين من الصباغ بالتفصيل ، فإن وجود النوع الثالث يحدث فقط من الناحية النظرية ، ولا يتم تأكيد وجوده إلا من خلال الحقائق غير المباشرة. إذن ما هو اللون الذي تتأثر به المخاريط الشبكية؟ إذا استخدمنا هذه النظرية باعتبارها النظرية الرئيسية ، فيمكننا قول ما يلي. المخاريط ، التي تحتوي على الإريثرولاب ، قادرة على إدراك الإشعاع الذي له موجات طويلة فقط ، وهذا هو الجزء الأصفر والأحمر من الطيف. يتم إدراك الإشعاع الذي يحتوي على متوسط ​​الطول أو الجزء الأصفر والأخضر من الطيف بواسطة الأقماع التي تحتوي على الكلورولاب.

التأكيد على وجود مخاريط تعالج إشعاع الموجة القصيرة (ظلال من اللون الأزرق) ، وعلى هذا البيان تم بناء النظرية المكونة من ثلاثة مكونات لهيكل شبكية العين.

النظرية غير الخطية المكونة من عنصرين

أنصار هذه النظرية ينكرون تمامًا وجود نوع ثالث من الصباغ. لها ما يبررها من حقيقة أنه بالنسبة للإدراك الطبيعي للضوء للأجزاء المتبقية من الطيف ، يكفي تشغيل آلية مثل العصي. بناءً على ذلك ، يمكن القول إن شبكية مقلة العين قادرة على إدراك التدرج اللوني بأكمله فقط عندما تعمل المخاريط والقضبان معًا. أيضًا ، تشير هذه النظرية إلى أن تفاعل هذه الهياكل يؤدي إلى القدرة على تحديد وجود الظلال الصفراء في سلسلة الألوان المرئية. إلى أي لون تكون مخاريط شبكية العين حساسة بشكل انتقائي ، لا توجد إجابة اليوم ، لأن هذه المشكلة لم يتم حلها.

ثبت علميا وجود الناس مع شذوذ نادر- مخروط إضافي لشبكية العين. هذا يعني أنه في الأشخاص الذين يعانون من هذه الظاهرة ، يوجد مستقبل ضوئي آخر في مقلة العين. الأشخاص الذين يعانون من هذا الوضع الشاذ قادرون على تمييز 10 مرات من الظلال أكثر من الشخص المصاب كمية عاديةمستقبلات. توفر الدراسات المتضاربة البيانات التالية.

يحدث علم الأمراض المحدد فقط في 2 ٪ من السكان ، ويصيب الإناث بشكل حصري. ومع ذلك ، تدعي المجموعة البحثية الثانية أن هذه الميزة موجودة اليوم في ربع سكان الأرض.

شبكية العين - شبكية مقلة العين ، قادرة على إدراك المعلومات بشكل كامل ، فقط عندما العمل الصحيحكل الآليات الداخلية. إذا كان أحد المكونات لا ينتج المواد الضرورية، ثم يتم تضييق تصور الطيف اللوني بشكل كبير. تُعرف هذه الظاهرة بشكل جماعي بعمى الألوان. المرضى الذين يعانون من هذا التشخيص غير قادرين على التمييز ألوان معينةلأن المرض وراثي وليس له طريقة علاج محددة.

حدة البصر والحساسية للضوء.

تحتوي شبكية العين البشرية على نوع واحد من القضبان (تحتوي على صبغة حمراء زاهية رودوبسين) ، يدرك بشكل متساوٍ نسبيًا النطاق الكامل للطيف المرئي تقريبًا (من 390 إلى 760 نانومتر) وثلاثة أنواع من الأقماع (أصباغ - اليودوبسين) ، كل منها يرى ضوءًا بطول موجي معين. نتيجة لطيف الامتصاص الأوسع للرودوبسين ، ترى العصي ضوءًا ضعيفًا ، أي أنها ضرورية في الظلام ، والأقماع - في الضوء الساطع. وهكذا ، فإن المخاريط هي جهاز الرؤية النهارية ، والقضبان هي الشفق.

يوجد عدد قضبان في شبكية العين أكثر من عدد المخاريط (120 10 6 و 6-7 10 6 على التوالي). توزيع القضبان والأقماع ليس هو نفسه أيضًا. يتم توزيع قضبان رفيعة وطويلة (أبعادها 50 × 3 ميكرومتر) بالتساوي في جميع أنحاء الشبكية ، باستثناء النقرة (البقعة الصفراء) ، حيث توجد أقماع ممدودة بشكل حصري تقريبًا (60 × 1.5 ميكرومتر). نظرًا لأن الأقماع معبأة بكثافة شديدة في النقرة (15 × 10 4 لكل 1 مم 2) ، تتميز هذه المنطقة بحدة بصرية عالية (سبب آخر). تكون رؤية القضيب أقل حدة لأن القضبان تكون متباعدة بشكل أقل كثافة ( سبب آخر) وتتقارب الإشارات الصادرة عنهم (السبب الرئيسي) ، ولكن هذا ما يوفر الحساسية العالية اللازمة للرؤية الليلية. تم تصميم العصي لإدراك المعلومات حول الإضاءة وشكل الأشياء.

جهاز إضافي للرؤية الليلية.في بعض أنواع الحيوانات (الأبقار ، الخيول ، خاصة القطط والكلاب) ، هناك وهج في العيون في الظلام. هذا بسبب وجود غشاء عاكس خاص (تابيتوم)ملقاة في أسفل العين أمام المشيمية. يتكون الغشاء من ألياف مشربة ببلورات فضية تعكس الضوء الذي يدخل العين. يمر الضوء عبر الشبكية مرة أخرى وتتلقى المستقبلات الضوئية جزءًا إضافيًا من الفوتونات. صحيح أن وضوح الصورة بمثل هذا الانعكاس يتناقص ، لكن الحساسية تزداد.

إدراك اللون

تمتص كل صبغة بصرية جزءًا من الضوء الساقط عليها وتعكس الباقي. من خلال امتصاص فوتون من الضوء ، يغير الصباغ المرئي تكوينه ، ويتم إطلاق الطاقة ، والتي تستخدم لتنفيذ الدائرة. تفاعلات كيميائيةمما يؤدي إلى توليد النبضات العصبية.

وجدت في البشر ثلاثة أنواع من المخاريط، يحتوي كل منها على صبغة بصرية خاصة بها - واحدة من ثلاثة اليودوبسين، وهو الأكثر حساسية للضوء الأزرق أو الأخضر أو ​​الأصفر. تعتمد الإشارة الكهربائية عند خرج المخاريط من نوع أو آخر على عدد الكميات التي تثير الصباغ الضوئي. من الواضح أن الإحساس اللوني يتحدد من خلال النسبة بين الإشارات العصبية من كل نوع من هذه الأنواع الثلاثة من المخاريط.

قد يفاجئك أن ترى التناقض الواضح بين الأنواع الثلاثة للأصباغ المخروطية - الأزرق والأخضر والأصفر - والألوان الثلاثة "الأساسية" - الأزرق والأصفر والأحمر. لكن أيضا أقصى امتصاصأصباغ بصرية ولا تتطابق مع الألوان الأساسية الثلاثة ، فلا يوجد تناقض كبير في هذا ، حيث أن الضوء من أي طول موجي (وكذلك الضوء يتكون من مزيج من الموجات أطوال مختلفة) يخلق علاقة فريدة بين مستويات الإثارة للأنواع الثلاثة من مستقبلات اللون. توفر هذه النسبة الجهاز العصبي، معالجة الإشارات من نظام المستقبلات "ثلاثية الأصباغ" ، بمعلومات كافية لتحديد أي موجات ضوئية في الجزء المرئي من الطيف.

في البشر والرئيسيات الأخرى ، تشارك المخاريط في رؤية الألوان. ماذا يمكن أن يقال عن العصي في هذا الصدد؟

في شبكية العين البشرية العصيموجودة فقط خارج الحفرة المركزية واللعب دورا هامافي الغالب في الإضاءة المنخفضة. هذا يرجع إلى حالتين. أولاً ، العصي أكثر حساسية للضوء من المخاريط ( رودوبسين لديه جدا مدى واسععمليات الاستحواذ). ثانيًا ، يكون التقارب أكثر وضوحًا في اتصالاتها العصبية منه في الوصلات المخروطية ، وهذا يوفر فرصة أكبر لتجميع المنبهات الضعيفة. لأن الشخص لديه رؤية الألوانالمخاريط هي المسؤولة ، في الإضاءة الخافتة للغاية يمكننا فقط رؤية ظلال من الأسود والرمادي. ونظرًا لأن النقرة تحتوي في الغالب على أقماع ، فنحن قادرون بشكل أفضل على إدراك الضوء الضعيف الذي يسقط على مناطق خارج النقرة - حيث يكون عدد العصي أكبر. على سبيل المثال ، يبدو النجم الصغير في السماء أكثر إشراقًا لنا إذا لم تكن صورته في الحفرة نفسها ، ولكن في الجوار المباشر لها.

يتم إجراء دراسات حول إدراك اللون في الحيوانات طريقة تطوير التمايز ردود الفعل المشروطة - ردود الفعل على الأشياء المرسومة فيها ألوان مختلفة، مع المحاذاة الإلزامية لشدة السطوع. وهكذا وجد ذلك في الكلاب والقطط رؤية الألوانضعيف النمو ، غائب في الفئران والأرانب والخيول الكبيرة ماشيةقادر على التمييز بين الأحمر والأخضر والأزرق والأصفر ؛ يبدو أن هذا ينطبق على الخنازير أيضًا.

يتم تمييز المواد الإضافية بخط مائل وتنسيق خاص.

في عام 1666 أظهر إسحاق نيوتن أن الضوء الأبيض يمكن أن يتحلل إلى عدد من المكونات الملونة عن طريق تمريره عبر منشور. كل لون طيفي من هذا القبيل هو أحادي اللون ، أي لم يعد يتحلل إلى ألوان أخرى. بحلول ذلك الوقت ، كان من المعروف بالفعل أن الفنان يمكنه إعادة إنتاج أي لون طيفي (على سبيل المثال ، البرتقالي) عن طريق مزج لونين نقيين (على سبيل المثال ، الأحمر والأصفر) ، يعكس كل منهما الضوء الذي يختلف في الطول الموجي عن المعطى. اللون الطيفي. وهكذا ، فإن اكتشاف نيوتن لوجود عدد لا حصر له من الألوان وقناعة فناني عصر النهضة بأنه يمكن الحصول على أي لون من خلال الجمع بين الألوان الأساسية الثلاثة - الأحمر والأصفر والأزرق - يبدو أنهما يتناقضان مع بعضهما البعض.

هذا تناقض في عام 1802. سمح توماس جونغ ، الذي اقترح أن تدرك مستقبلات العين بشكل انتقائي ثلاثة ألوان أساسية: الأحمر والأصفر والأزرق. وفقًا لنظريته ، فإن كل نوع من مستقبلات اللون يكون أكثر أو أقل متحمسًا بالضوء من أي طول موجي. بعبارة أخرى ، اقترح يونغ أن الإحساس بالبرتقالي ناتج عن الإثارة المتزامنة للمستقبلات "الحمراء" و "الصفراء". وهكذا ، كان قادرًا على التوفيق بين حقيقة التنوع اللامتناهي للألوان الطيفية مع الاستنتاج بأنه يمكن إعادة إنتاجها باستخدام عدد محدود من الألوان.

تم تأكيد نظرية يونغ ثلاثية الألوان هذه في القرن التاسع عشر من خلال نتائج العديد من الدراسات النفسية الفيزيائية من قبل جيمس ماكسويل وهيرمان هيلمهولتز ، وكذلك من خلال البيانات اللاحقة لـ William Rushton.

ومع ذلك ، لم يتم الحصول على دليل مباشر على وجود ثلاثة أنواع من مستقبلات اللون إلا في عام 1964 ، عندما درس ويليام ب. تم العثور على ثلاثة أنواع من المخاريط تختلف في قمم الامتصاص الطيفي لموجات الضوء وتتوافق مع الأصباغ البصرية الثلاثة. وقد أسفرت دراسات مماثلة على شبكية العين البشرية والقرد عن نتائج مماثلة.

وفقًا لأحد مبادئ الكيمياء الضوئية ، فإن الضوء ، الذي يتكون من موجات ذات أطوال موجية مختلفة ، يحفز التفاعلات الكيميائية الضوئية بما يتناسب مع امتصاص موجات الضوء لكل طول موجي. إذا لم يتم امتصاص الفوتون ، فلن يكون له أي تأثير على جزيء الصباغ. ينقل الفوتون الممتص جزءًا من طاقته إلى جزيء الصباغ. تعني عملية نقل الطاقة هذه أن الموجات ذات الأطوال الموجية المختلفة ستثير خلية المستقبلات الضوئية (كما يتم التعبير عنها في طيف عملها) بما يتناسب مع مدى فعالية صبغة هذه الخلية في امتصاص هذه الموجات (أي وفقًا لطيف امتصاص الضوء الخاص بها).

كشفت دراسة القياس الطيفي الدقيق لمخاريط الأسماك الذهبية عن ثلاثة أطياف امتصاص ، يتوافق كل منها مع صبغة بصرية محددة بأقصى خصائصها المميزة. في البشر ، يبلغ الحد الأقصى لمنحنى الصبغة ذات "الطول الموجي الطويل" حوالي 560 نانومتر ، أي في المنطقة الصفراء من الطيف.

تم التأكد من وجود ثلاثة أنواع من الأصباغ المخروطية من خلال البيانات الخاصة بوجود ثلاثة أنواع من الأصباغ الكهربية مع أطياف العمل المقابلة لأطياف الامتصاص. وهكذا ، في الوقت الحاضر ، يمكن صياغة نظرية يونج ثلاثية الألوان مع مراعاة البيانات الخاصة بأصباغ المخروط.

تم تحديد رؤية الألوان في ممثلي جميع فئات الفقاريات. من الصعب إجراء أي تعميمات حول مساهمة العصي والأقماع في رؤية الألوان. كقاعدة عامة ، يرتبط وجود المخاريط في شبكية العين ، ومع ذلك ، في بعض الحالات ، تم العثور أيضًا على أنواع "ملونة" من القضبان. على سبيل المثال ، بالإضافة إلى المخاريط ، لدى الضفدع نوعان من القضبان - "أحمر" (يحتوي على رودوبسين ويمتص الضوء الأزرق والأخضر) و "أخضر" (يحتوي على صبغة تمتص الضوء في الجزء الأزرق من الطيف). من اللافقاريات القدرة على تمييز الألوان منها الأشعة فوق البنفسجيةمتطور في الحشرات.

مهام:

1. اشرح لماذا يجب أن يزيد التقارب من حساسية العين للضوء الضعيف.

2. اشرح لماذا يمكن رؤية الأشياء بشكل أفضل في الليل إذا لم تنظر إليها مباشرة.

3. اشرح الأساس البيولوجي لقول: "كل القطط رمادية في الليل".

هيكل قضبان وأقماع

القضبان والمخاريط متشابهة جدًا في الهيكل وتتكون من أربعة أقسام:

الجزء الخارجي.

هذه هي المنطقة الحساسة للضوء حيث يتم تحويل الطاقة الضوئية إلى مستقبلات محتملة. يمتلئ الجزء الخارجي بأكمله من القضبان بأقراص غشاء يتكون منها غشاء البلازما ويفصلها عنه. في العصي ، يبلغ عدد هذه الأقراص 600-1000 ، وهي عبارة عن أكياس غشائية مفلطحة ومكدسة مثل كومة من العملات المعدنية. يوجد عدد أقل من الأقراص الغشائية في المخاريط ، وهي ليست طيات معزولة لغشاء البلازما. توجد أصباغ حساسة للضوء على سطح أقراص الغشاء والطيات التي تواجه السيتوبلازم.

حشوة.

هنا ، يتم فصل الجزء الخارجي تمامًا تقريبًا عن الجزء الداخلي عن طريق الانغماس. الغشاء الخارجي. يتم الاتصال بين الجزأين من خلال السيتوبلازم وزوج من الأهداب يمر من جزء إلى آخر. تحتوي الأهداب على 9 أزواج محيطية فقط من الأنابيب الدقيقة: زوج من الأنابيب الدقيقة المركزية المميزة للأهداب غائب.

الجزء الداخلي.

هذه منطقة التمثيل الغذائي النشط. إنه مليء بالميتوكوندريا ، التي توفر الطاقة لعمليات الرؤية ، و polyribosomes ، حيث يتم تصنيع البروتينات التي تشارك في تكوين أقراص الغشاء وتخليق الصباغ البصري. يقع القلب في نفس المنطقة.

منطقة متشابك.

في هذه المنطقة ، تتشابك الخلية مع الخلايا ثنائية القطب. يمكن للخلايا ثنائية القطب المنتشرة أن تشكل نقاط الاشتباك العصبي مع قضبان متعددة.هذه الظاهرة ، التي تسمى التقارب المشبكي ، تقلل من حدة البصر ولكنها تزيد من حساسية العين للضوء. تربط الخلايا ثنائية القطب أحادية المشبك مخروطًا واحدًا بخلية عقدة واحدة، مما يوفر حدة بصرية أكبر مقارنة بعيدان تناول الطعام. تربط الخلايا الأفقية والأماكرين عددًا من القضبان أو الأقماع. بفضل هذه الخلايا ، تخضع المعلومات المرئية لمعالجة معينة حتى قبل أن تغادر الشبكية ؛ هذه الخلايا ، على وجه الخصوص ، تشارك في التثبيط الجانبي.

التثبيط الجانبي – يعمل أحد أشكال التصفية في النظام المرئي على تحسين التباين.

نظرًا لأن التغييرات في قوة أو جودة المنبه في الزمان أو المكان ، كقاعدة عامة ، لها تأثير على الحيوان أهمية عظيمة، في عملية التطور التي تشكلت الآليات العصبيةلتسليط الضوء على هذه التغييرات. يمكنك الحصول على فكرة عن تحسين التباين المرئي من خلال إلقاء نظرة سريعة على الشكل:

يبدو أن كل شريط عمودي أفتح إلى حد ما عند حدوده مع النطاق الغامق المجاور. على العكس من ذلك ، عندما تكون حدوده على شريط أفتح ، يبدو أكثر قتامة. هذا هو خطأ بصري وهم؛ في الواقع ، تم رسم الخطوط على عرضها بالكامل بشكل موحد (لـ جودة جيدةمطبعة). للتحقق من ذلك ، يكفي تغطية جميع الأشرطة بالورق ، باستثناء واحدة.

كيف يأتي هذا الوهم؟ تثير الإشارة التي يرسلها المستقبل الضوئي (قضيب أو مخروط) خلية amacrine ، والتي تمنع انتقال الإشارات من المستقبلات المجاورة ، وبالتالي زيادة وضوح الصورة ("يطفئ الوهج").

جاء التفسير الفسيولوجي الأول للتثبيط الجانبي من دراسة مجمع العينالسلطعون حدوة حصان. على الرغم من أن تنظيم مثل هذه العين أبسط بكثير من تنظيم شبكية العين الفقارية ، إلا أن هناك أيضًا تفاعلات بين الأوماتيديا الفردية في سرطان حدوة الحصان. تم اكتشاف هذا لأول مرة في منتصف الخمسينيات من القرن الماضي في مختبر H.C Hartline في جامعة Rockefeller. أولاً ، تم تسجيل النشاط الكهربائي لأوماتيديوم فردي في غرفة مظلمة عندما تم تحفيزه بواسطة شعاع ساطع من الضوء موجه فقط إلى هذا الأوميديوم. عندما تم أيضًا تشغيل الضوء العام في الغرفة ، لم يؤد هذا التحفيز الإضافي إلى زيادة تواتر التصريفات المنقولة عن طريق الأوماتيديوم فحسب ، بل على العكس من ذلك ، أدى إلى انخفاضه. بعد ذلك ، وجد أن سبب تثبيط (انخفاض وتيرة النبضات) من هذا الأوميديوم هو إثارة الأوماتيديا المحيطة بواسطة ضوء الغرفة المنتشر. هذه الظاهرة ، التي تسمى التثبيط الجانبي ، لوحظت لاحقًا في النظام البصري للحيوانات الأخرى ، وكذلك في عدد من الأنظمة الحسية من نوع مختلف.

آلية استقبال الضوء في قضبان

دعونا نسأل أنفسنا سؤالاً: من أين تأتي الخلايا العصبية في شبكية العين: ثنائية الأضلاع ، وخلايا العقدة ، وكذلك الخلايا الأفقية والأماكرين؟

تذكر أن شبكية العين تتطور كنتيجة مقدمة الدماغ. لذلك ، فهو نسيج عصبي. ومن المفارقات أن العصي والمخاريط هي أيضًا خلايا عصبية ، على الرغم من تعديلها. علاوة على ذلك ، ليس فقط الخلايا العصبية ، ولكن الخلايا النشطة تلقائيًا: بدون ضوء ، يكون غشاءها منزوع الاستقطاب ، ويفرز وسطاء ، ويسبب الضوء تثبيطًا وفرط استقطاب للغشاء! باستخدام مثال العصي ، سنحاول معرفة كيفية حدوث ذلك.

تحتوي القضبان على صبغة رودوبسين الحساسة للضوء ، والتي توجد عليها السطح الخارجيأقراص الغشاء. رودوبسين ، أو الأرجواني البصري ، هو جزيء معقد ناتج عن الارتباط القابل للانعكاس لبروتين الأوبسين بجزيء صغير من الكاروتينويد الممتص للضوء ، الشبكية (شكل ألدهيد من فيتامين أ ، الريتينول). يمكن أن يوجد Opsin في صورة اثنين من أيزومرين. طالما أن الأوبسين مرتبط بشبكية العين ، فهو موجود كأيزومير غير نشط كيميائيًا ، حيث أن شبكية العين ، التي تحتل مساحة معينة على سطح جزيءها ، تمنع مجموعات الذرات التفاعلية.

تحت تأثير الضوء ، "يتلاشى" رودوبسين - ينهار إلى أوبسين وشبكية. هذه العملية قابلة للعكس. عملية عكسيةيكمن في الأساس التكيف المظلم. في الظلام الدامسيستغرق إعادة تصنيع جميع رودوبسين حوالي 30 دقيقة وتكتسب العينان (بتعبير أدق ، قضبان) حساسية قصوى.

لقد ثبت أنه حتى فوتون واحد يمكن أن يسبب تلاشي رودوبسين. يقوم opsin الذي تم إصداره بتغيير شكله ، ويصبح تفاعليًا ، ويبدأ سلسلة من العمليات. دعونا ننظر في هذه السلسلة من العمليات المترابطة بالتتابع.

في الظلام:

1) رودوبسينالسلامة والعافية، غير نشط;

2) في سيتوبلازم المستقبلات الضوئية يعملإنزيم ( غوانيلات سيكلاز) ، وتحويل أحد النيوكليوتيدات - الجوانيلات (حمض الغوانوزين أحادي الفوسفوريك - GMP) من الشكل الخطي إلى الشكل الدوري - cGMP (GMP → cGMP) ;

3) cGMP هي المسؤولة عن الصيانة فتح قنوات Na +أغشية البلازما المستقبلة للضوء (قنوات الصوديوم المعتمدة على cGMP) ؛

4) Na + تدخل الخلية بحرية - الغشاء منزوع الاستقطاب ، والخلية في حالة إثارة;

5) في حالة الإثارة ، مستقبلات الضوء يفرز الوسيطفي شق متشابك.

فى العالم:

1) امتصاص الضوء رودوبسينيتصل به تلون، يقوم opsin بتغيير شكله ويصبح نشطًا.

2) المظهر النموذج النشطيثير opsin التنشيطتنظيمي G- السنجاب(يعمل هذا البروتين المرتبط بالغشاء كعامل تنظيمي في مجموعة متنوعة من أنواع الخلايا.)

3) بروتين G المنشط بدوره ينشطفي سيتوبلازم الجزء الخارجي ، فإن الإنزيم - فوسفوديستراز. كل هذه العمليات تحدث في مستوى غشاء القرص.

4) الفوسفوديستيراز المنشط يحول أحادي الفوسفات الدوري في السيتوبلازم إلى الشكل الخطي المعتاد (cGMP → GMP).

5) انخفاض في تركيز cGMP في السيتوبلازم يؤدي إلى إغلاق قنوات Na +، يمر تيار مظلم ، و الغشاء مفرط الاستقطاب.

6) الخلية في حالة فرط الاستقطاب لا يفرز وسطاء.

عندما يحل الظلام من جديد تحت تأثير ما سبق ذكره غوانيلات سيكلاز- يحدث تجديد لـ cGMP. تؤدي الزيادة في مستوى cGMP إلى فتح القنوات ، ويعود تيار المستقبل إلى المستوى "المظلم" الكامل.

نموذج للتحول الضوئي في قضيب فقاري.

تؤدي عملية الأيزومرة الضوئية لـ rhodopsin (Ro) إلى تنشيط البروتين G ، وهو بدوره ينشط فسفوديستيراز (PDE). هذا الأخير ثم يتحلل cGMP إلى GMP الخطي. نظرًا لأن cGMP يحافظ على قنوات Na + مفتوحة في الظلام ، فإن تحويل الضوء من cGMP إلى GMP يتسبب في إغلاق هذه القنوات وتقليل التيار المظلم. يتم إرسال الإشارة حول هذا الحدث إلى الطرف قبل المشبكي عند قاعدة المقطع الداخلي نتيجة لانتشار احتمال فرط الاستقطاب الناتج.

وبالتالي ، فإن ما يحدث في المستقبلات الضوئية هو بالضبط عكس ما يُرى عادةً في خلايا المستقبل الأخرى ، حيث يتسبب التحفيز في إزالة الاستقطاب بدلاً من فرط الاستقطاب. يؤدي فرط الاستقطاب إلى إبطاء إطلاق الوسيط المثير من العصي ، والذي يتم إطلاقه بأكبر قدر في الظلام.

مثل هذه السلسلة المعقدة من العمليات ضرورية لتضخيم الإشارة. كما ذكرنا سابقًا ، يمكن تسجيل امتصاص حتى فوتون واحد عند خرج القضيب. تتسبب عملية الأيزومرة الضوئية لجزيء ضوئي واحد في سلسلة من التفاعلات تشبه الانهيار الجليدي ، كل منها يعزز بشكل كبير تأثير الجزيء السابق. لذلك ، إذا كان جزيء واحد للصبغة الضوئية ينشط 10 جزيئات بروتين جي ، فإن جزيء بروتين جي واحد ينشط 10 جزيئات فوسفوديستيراز ، وكل جزيء فوسفو داي إستيراز بدوره يتحلل 10 جزيئات cGMP ، يمكن أن يؤدي التماثل الضوئي لجزيء صبغة واحد إلى تعطيل 1000 جزيء cGMP. من هذه الأرقام التعسفية ، ولكن التي تم التقليل من شأنها ، ليس من الصعب فهم كيف يمكن تضخيم الإشارة الحسية من خلال سلسلة من التفاعلات الأنزيمية.

كل هذا يجعل من الممكن شرح عدد من الظواهر التي كانت غامضة في السابق.

أولاً ، من المعروف منذ فترة طويلة أن الشخص الذي تكيف مع الظلام التام قادر على رؤية وميض ضعيف من الضوء بحيث لا يمكن لمستقبل واحد أن يستقبل أكثر من فوتون واحد. تظهر الحسابات أنه من أجل الشعور بالوهج ، من الضروري أن يتم تحفيز حوالي ستة قضبان متقاربة عن طريق الفوتونات في فترة زمنية قصيرة. يتضح الآن كيف يمكن لفوتون واحد أن يثير القضيب ويجعله يولد إشارة ذات قوة كافية.

ثانيًا ، يمكننا الآن شرح عدم قدرة القضبان على الاستجابة للتغيرات في الضوء إذا كان الضوء بالفعل ساطعًا بدرجة كافية. على ما يبدو ، فإن حساسية القضبان عالية جدًا لدرجة أنه في ظل الإضاءة القوية ، على سبيل المثال ، عندما ضوء الشمس، جميع مسام الصوديوم مغلقة ، وقد لا ينتج عن تضخيم الضوء أي تأثير إضافي. ثم يقولون أن العصي مشبعة.

يمارس:

لقد وجد أحد قوانين البيولوجيا النظرية - قانون النفعية العضوية أو قانون أرسطو - تفسيرًا للدور الإبداعي في عقيدة داروين. الانتقاء الطبيعيتتجلى في الطبيعة التكيفية للتطور البيولوجي. حاول أن تشرح ما هي قابلية التكيف للنشاط التلقائي للمستقبلات الضوئية في الظلام ، بالنظر إلى أن الكثير من الطاقة (ATP) يتم إنفاقها على تخليق وإفراز الوسطاء.

تعتبر مخاريط الشبكية أحد أنواع المستقبلات الضوئية التي تعد جزءًا من الطبقة الحساسة للضوء في العين البشرية. إنها معقدة للغاية وشديدة التعقيد الهياكل الهامةوالتي بدونها لن يتمكن الإنسان من تمييز الألوان. من خلال تحويل طاقة الضوء إلى نبضة كهربائية ، فإنهم ينقلون معلومات حول العالم من حولنا إلى الدماغ. تدرك الخلايا العصبية في المركز البصري هذه الإشارات وتميزها كمية كبيرةالظلال ، لكن آليات هذه العملية المذهلة لم تتم دراستها بعد.

السمات الهيكلية

هذه الهياكل صغيرة جدًا ، على شكل قارورة مختبر. طولها 0.05 مم فقط ، العرض - 0.004 مم (عند أضيق نقطة قطرها 0.001 مم). بمثل هذه الأحجام الصغيرة ، فهي كثيرة جدًا: هناك 6-7 ملايين منها في كل عين (في الشخص السليممع رؤية 100٪). والمثير للدهشة أن هذا المستقبل الضوئي المجهري له تشريح معقد للغاية وينقسم إلى أربعة أقسام أو أقسام. كل واحد منهم له هيكله الخاص ويؤدي وظائف معينة:

• يحتوي الجزء الخارجي على صبغة خاصة ، اليودوبسين ، والتي تخضع لتغيرات كيميائية عند تعرضها للضوء. يوجد في هذا القسم من المخاريط العديد من طيات غشاء البلازما ، مكونة ما يسمى بأقراص شبه. عددهم بالمئات.
• الانقباض ، أو الجزء المتصل ، هو أضيق جزء من المستقبلات الضوئية. هنا يبدو السيتوبلازم كأنه خيط رفيع جدًا. بالإضافة إلى ذلك ، يمر اثنان من الأهداب بهيكل غير نمطي عبر هذه المنطقة (عادةً ما يتكونان من تسعة توائم من الأنابيب الدقيقة على طول المحيط واثنان في الوسط ، وهنا يكون الزوج المركزي غائبًا).

• يحتوي الجزء الداخلي على عضيات خلوية مهمة مسؤولة عن العمليات الحيوية للمستقبل وعمله. هنا النواة ، عدد كبير من الميتوكوندريا والريبوسومات (polysomes). يشير هذا إلى العمليات المكثفة لإنتاج الطاقة لعمل الأقماع ، بالإضافة إلى التوليف النشط للمواد البروتينية الضرورية.
• توفر المنطقة المشبكية اتصالًا بين المستقبلات الحساسة للضوء والخلايا العصبية. يحتوي على حويصلات مع مادة - وسيط ، يشارك في نقل النبضات العصبية من طبقة إدراك الضوء في شبكية العين إلى العصب البصري. يمكن أن يرتبط مخروط واحد بخلية واحدة ثنائية القطب أحادية المشبك أو خلايا أفقية وأماكرليك (مع مستقبلات ضوئية أخرى ، بما في ذلك القضبان).

كيف تعمل المستقبلات الضوئية

لا يزال عمل المخاريط وإدراكها للألوان والظلال المختلفة غير معترف به بشكل عام. التفسير العلمي. لكن اليوم هناك فرضيتان رئيسيتان تصفان هذه العمليات.

فرضية الرؤية ثلاثية المكونات

يجادل مؤيدو هذه الفرضية بأن هناك ثلاثة في شبكية العين البشرية أنواع مختلفةمخاريط ، كل منها يحتوي على صبغة معينة. الحقيقة هي أن اليودوبسين مادة غير متجانسة ، وهناك ثلاثة أنواع منه. من بين هؤلاء ، تم العثور على اثنين فقط - إريثرولاب وكلورولاب - ووصفهما العلماء. الصباغ الثالث ، السيانولاب ، موجود فقط من الناحية النظرية ، ولا يتم تأكيد وجوده إلا من خلال الأدلة الظرفية.

تتلقى مخاريط شبكية العين التي تحتوي على إرثرولاب إشعاعًا طويل الموجة ، أي الجزء الأصفر والأحمر من الطيف.

يمتص الكلورولاب موجات متوسطة الطول ، وترى المستقبلات الموجودة فيه الجزء الأصفر والأخضر من الطيف.

من المنطقي أنه يجب أن يكون هناك أيضًا مستقبلات ضوئية تستقبل إشعاع الموجة القصيرة (ظلال زرقاء) ، لذلك من المحتمل جدًا وجود سيانول ألب في الخلايا الحساسة للضوء من النوع الثالث.

النظرية غير الخطية المكونة من عنصرين

هذه النظرية ، على العكس من ذلك ، تنفي وجود صبغة ثالثة ، سيانولالب. يفترض أنه من أجل إدراك هذا الجزء من طيف الإشعاع ، فإن تشغيل القضبان كافٍ. وهكذا ، تدرك شبكية العين كل شيء الألوان المرئيةمع عمل المفصل لكلا النوعين من المستقبلات الضوئية. علاوة على ذلك ، يؤكد مؤيدو هذه الفرضية أن هذه الهياكل الحساسة قادرة على تحديد المحتوى اللون الأصفربمزيج من الظلال المرئية.

ما هو مخروط إضافي

في بعض الناس ، تحدث ظاهرة نادرة - مخروط شبكي إضافي. هذا يعني أنه ليس لديهم ثلاثة ، بل أربعة أنواع من هذا المستقبل الضوئي. يُطلق على هؤلاء الأشخاص اسم tetrachromats ، وهم قادرون على رؤية 100 مليون لون بدلاً من 10 ملايين. شخص عادي. تعطي دراسات مختلفة بيانات مختلفة عن وتيرة حدوث رباعي الألوان. يقول بعض العلماء أن هذا الشذوذ ممكن عند النساء فقط ، و 2٪ فقط من الإناث يصبن به. يجادل باحثون آخرون بأن هذه ليست ظاهرة نادرة ، وما يصل إلى ربع سكان العالم (رجالًا ونساءً) لديهم خاصية إدراك الألوان هذه.

يمكن لشبكية العين البشرية أن تدرك المعلومات المرئية بشكل كامل فقط عندما يحتوي كلا النوعين من المستقبلات الحساسة للضوء على جميع الأصباغ والإنزيمات اللازمة لتحويلها.

إذا لم تنتج المستقبلات الضوئية أي نوع من هذه المواد ، فلن يتمكن الشخص من رؤية جزء من الطيف المرئي للإشعاع. يتم تجميع هذه الانتهاكات تحت اسم شائععمى الألوان. الناس مع عمى الألوانغير قادر على رؤية ألوان معينة طوال الحياة ، مثل هذا المرضتحدد وراثيا.

تعتبر مخاريط الشبكية أحد أنواع المستقبلات الضوئية التي تعد جزءًا من الطبقة الحساسة للضوء في العين البشرية. إنها هياكل معقدة للغاية ومهمة للغاية ، والتي بدونها لن يتمكن الناس من تمييز الألوان. من خلال تحويل طاقة الضوء إلى نبضة كهربائية ، فإنهم ينقلون معلومات حول العالم من حولنا إلى الدماغ. تدرك الخلايا العصبية في المركز البصري هذه الإشارات وتميز عددًا كبيرًا من الظلال ، لكن آليات هذه العملية المذهلة لم تتم دراستها بعد.

السمات الهيكلية

هذه الهياكل صغيرة جدًا ، على شكل قارورة مختبر. طولها 0.05 مم فقط ، العرض - 0.004 مم (عند أضيق نقطة قطرها 0.001 مم). بمثل هذه الأحجام الصغيرة ، فهي كثيرة جدًا: يوجد في كل عين 6-7 ملايين منهم (في شخص سليم يتمتع بقدرة رؤية مائة بالمائة). والمثير للدهشة أن هذا المستقبل الضوئي المجهري له تشريح معقد للغاية وينقسم إلى أربعة أقسام أو أقسام. كل واحد منهم له هيكله الخاص ويؤدي وظائف معينة:

• يحتوي الجزء الخارجي على صبغة خاصة ، اليودوبسين ، والتي تخضع لتغيرات كيميائية عند تعرضها للضوء. يوجد في هذا القسم من المخاريط العديد من طيات غشاء البلازما ، مكونة ما يسمى بأقراص شبه. عددهم بالمئات.
• الانقباض ، أو الجزء المتصل ، هو أضيق جزء من المستقبلات الضوئية. هنا يبدو السيتوبلازم كأنه خيط رفيع جدًا. بالإضافة إلى ذلك ، يمر اثنان من الأهداب بهيكل غير نمطي عبر هذه المنطقة (عادةً ما يتكونان من تسعة توائم من الأنابيب الدقيقة على طول المحيط واثنان في الوسط ، وهنا يكون الزوج المركزي غائبًا).

• يحتوي الجزء الداخلي على عضيات خلوية مهمة مسؤولة عن العمليات الحيوية للمستقبل وعمله. هنا النواة ، عدد كبير من الميتوكوندريا والريبوسومات (polysomes). يشير هذا إلى العمليات المكثفة لإنتاج الطاقة لعمل الأقماع ، بالإضافة إلى التوليف النشط للمواد البروتينية الضرورية.
• توفر المنطقة المشبكية اتصالًا بين المستقبلات الحساسة للضوء والخلايا العصبية. يحتوي على حويصلات مع مادة - وسيط ، يشارك في نقل النبضات العصبية من إدراك الضوء إلى العصب البصري. يمكن أن يرتبط مخروط واحد بخلية واحدة ثنائية القطب أحادية المشبك أو خلايا أفقية وأماكرليك (مع مستقبلات ضوئية أخرى ، بما في ذلك القضبان).

كيف تعمل المستقبلات الضوئية

لا يزال عمل المخاريط وإدراكها للألوان والظلال المختلفة لا يحتوي على تفسير علمي مقبول بشكل عام. لكن اليوم هناك فرضيتان رئيسيتان تصفان هذه العمليات.

فرضية الرؤية ثلاثية المكونات

يجادل مؤيدو هذه الفرضية بأن هناك ثلاثة أنواع مختلفة من المخاريط في شبكية العين ، كل منها يحتوي على صبغة معينة. الحقيقة هي أن اليودوبسين مادة غير متجانسة ، وهناك ثلاثة أنواع منه. من بين هؤلاء ، تم العثور على اثنين فقط - إريثرولاب وكلورولاب - ووصفهما العلماء. الصباغ الثالث ، السيانولاب ، موجود فقط من الناحية النظرية ، ولا يتم تأكيد وجوده إلا من خلال الأدلة الظرفية.

تتلقى مخاريط شبكية العين التي تحتوي على إرثرولاب إشعاعًا طويل الموجة ، أي الجزء الأصفر والأحمر من الطيف.

يمتص الكلورولاب موجات متوسطة الطول ، وترى المستقبلات الموجودة فيه الجزء الأصفر والأخضر من الطيف.

من المنطقي أنه يجب أن يكون هناك أيضًا مستقبلات ضوئية تستقبل إشعاع الموجة القصيرة (ظلال زرقاء) ، لذلك من المحتمل جدًا وجود سيانول ألب في الخلايا الحساسة للضوء من النوع الثالث.

النظرية غير الخطية المكونة من عنصرين

هذه النظرية ، على العكس من ذلك ، تنفي وجود صبغة ثالثة ، سيانولالب. يفترض أنه من أجل إدراك هذا الجزء من طيف الإشعاع ، فإن تشغيل القضبان كافٍ. وبالتالي ، فإنه يتصور جميع الألوان المرئية مع عمل مشترك لكلا النوعين من المستقبلات الضوئية. علاوة على ذلك ، يؤكد مؤيدو هذه الفرضية أن هذه الهياكل الحساسة قادرة على تحديد محتوى اللون الأصفر في مزيج من الظلال المرئية.

ما هو مخروط إضافي

في بعض الناس ، تحدث ظاهرة نادرة - مخروط شبكي إضافي. هذا يعني أنه ليس لديهم ثلاثة ، بل أربعة أنواع من هذا المستقبل الضوئي. يُطلق على هؤلاء الأشخاص اسم tetrachromats ، وهم قادرون على رؤية 100 مليون لون بدلاً من 10 مليون لشخص عادي. تعطي دراسات مختلفة بيانات مختلفة عن وتيرة حدوث رباعي الألوان. يقول بعض العلماء أن هذا الشذوذ ممكن عند النساء فقط ، و 2٪ فقط من الإناث يصبن به. يجادل باحثون آخرون بأن هذه ليست ظاهرة نادرة ، وما يصل إلى ربع سكان العالم (رجالًا ونساءً) لديهم خاصية إدراك الألوان هذه.

بفضل الرؤية ، يدرك الشخص الواقع المحيط ويوجه نفسه في الفضاء. بالطبع ، بدون باقي الحواس يصعب تكوين صورة كاملة للعالم ، لكن العيون تدرك ما يقرب من 90٪ من معلومات عامةالذي يدخل الدماغ من الخارج.

بمساعدة الوظيفة المرئية ، يكون الشخص قادرًا على رؤية الظواهر التي تحدث بجانبه ، ويمكنه تحليل الأحداث المختلفة ، وإيجاد الاختلافات بين كائن وآخر ، وأيضًا ملاحظة التهديد الوشيك.

يتم ترتيب أعضاء الرؤية بطريقة لا تميز فقط الأشياء نفسها ، ولكن أيضًا بين مجموعة ألوان الطبيعة الحية وغير الحية. المسؤولية عن ذلك تقع على عاتق الخلايا المجهرية الخاصة - العصي والأقماعموجود في شبكية العين. هم الرابط الأولي في السلسلة لنقل المعلومات حول الكائن المرئي إلى الجزء الخلفي من الدماغ.

في الهيكل الهيكلي لشبكية العين ، يتم تخصيص منطقة محددة جيدًا للمخاريط والقضبان. هذه المستقبلات البصرية ، التي تخترق النسيج العصبي الذي يشكل شبكية العين ، تساهم في التحويل السريع لتدفق الضوء المستلم إلى مزيج من النبضات.

يتم تكوين صورة في شبكية العين ، تم تصميمها بمشاركة مباشرة من منطقة العين من القرنية والعدسة. في المرحلة التالية ، تتم معالجة الصورة ، وبعد ذلك ينبض العصب ويتحرك المسار البصريتوصيل المعلومات إلى الجزء الأيمن من الدماغ. يتيح الجهاز المعقد والمكون بالكامل للعيون معالجة أي معلومات على الفور.

تتركز الحصة الرئيسية من مستقبلات التصوير في ما يسمى البقعة. هذه هي منطقة شبكية العين الواقعة في منطقتها المركزية. بسبب اللون المقابل ، تسمى البقعة أيضًا بقعة صفراءعيون.

المخاريط هي مستقبلات بصرية تستجيب لموجات الضوء. يرتبط عملها ارتباطًا مباشرًا بصبغة خاصة - اليودوسبين. يتكون هذا الصباغ متعدد المكونات من chlorolab (المسؤول عن إدراك الطيف الأخضر والأصفر) و erythrolab (حساس للطيف الأحمر والأصفر). حتى الآن ، هذان نوعان من الأصباغ المدروسة بدقة.

الشخص الذي يتمتع برؤية مثالية لديه ما يقرب من سبعة ملايين من المخاريط في شبكية العين. إنها مجهرية الحجم وأدنى من العصي في المعلمات الهندسية. يبلغ طول المخروط الواحد حوالي خمسين ميكرومترًا ، ويبلغ قطره حوالي أربعة. وتجدر الإشارة إلى أن حساسية المخاريط للأشعة الضوئية تقل بنحو مائة مرة عن حساسية العصي. ومع ذلك ، بفضلهم ، يمكن للعين أن تدرك نوعيًا الحركات الحادة للأشياء.

تشكل الأقماع أربع مناطق منفصلة. يتم تمثيل المنطقة الخارجية بواسطة أنصاف الأقراص. يعمل الخصر كقسم متصل. تحتوي المنطقة الداخلية على مجموعة من الميتوكوندريا. أخيرًا ، المنطقة الرابعة هي منطقة الاتصالات العصبية.

1. تتكون المنطقة الخارجية بالكامل من أنصاف أقراص مكونة من غشاء البلازما. هذه طيات غشائية ذات أبعاد مجهرية مغطاة بالكامل بأصباغ حساسة. البلعمة المنتظمة لهذه التكوينات ، بالإضافة إلى تجديدها المستمر في جسم المستقبل ، تجعل من الممكن التجديد منطقة في الهواء الطلقالمخاريط. يحدث إنتاج الصباغ في هذه المنطقة. يمكن تحديث ما يصل إلى مائة نصف قرص يوميًا أغشية البلازما. سيستغرق الأمر حوالي أسبوعين لاستعادة مجموعة الأقراص النصفية بالكامل.
2. تخلق المنطقة المتصلة ، التي تبرز الغشاء ، جسراً بين الأجزاء الخارجية والداخلية للأقماع. يتم إنشاء الاتصال بمشاركة زوج من الأهداب والمحتويات الداخلية للخلايا. يمكن أن تنتقل الأهداب والسيتوبلازم من منطقة إلى أخرى.
3. المنطقة الداخلية هي منطقة التمثيل الغذائي النشط. تنقل الميتوكوندريا التي تملأ هذه المنطقة ركيزة الطاقة للوظيفة البصرية. يحتوي هذا الجزء على النواة.
4. منطقة متشابك. هنا يوجد اتصال طاقة للخلايا ثنائية القطب.

تخضع حدة البصر لتأثير الخلايا ثنائية القطب أحادية المشبك التي تربط الخلايا المخروطية والخلايا العقدية.

هناك ثلاثة أنواع من المخاريط تعتمد على القابلية للتأثر بالموجات الطيفية:

• نوع S.. إظهار الحساسية للأطوال الموجية القصيرة من الضوء الأزرق البنفسجي.
• نوع M.. الأقماع التي تلتقط من طيف الموجة المتوسطة. هذا هو مخطط اللون الأصفر والأخضر.
• نوع L.. حساس لطول الموجة الأحمر والأصفر الألوان.

شكل العصي مشابه لأسطوانة ذات قطر موحد بطول الطول. يبلغ طول مستقبلات العين هذه حوالي ثلاثين مرة أكبر من قطرها ، لذا فإن شكل القضبان ممدود بصريًا. تتكون قضبان الشبكية من أربعة عناصر: الأقراص الغشائية والأهداب والميتوكوندريا والنسيج العصبي.

تتمتع العصا بأقصى حساسية للضوء ، مما يضمن استجابتها لأصغر وميض ضوئي. سيتم تنشيط جهاز المستقبل للقضبان حتى عند تعريضه لفوتون واحد من الطاقة. تساعد هذه القدرة الفريدة للقضبان الشخص على التنقل عند الغسق وتوفر أقصى قدر من الوضوح للأشياء وقت مظلمأيام.

لسوء الحظ ، تحتوي العصي في تكوينها على عنصر صبغ واحد فقط يسمى رودوبسين. يشار إليه أيضًا باسم اللون الأرجواني المرئي. حقيقة أن هناك صبغة واحدة فقط تجعل من المستحيل على هذه المستقبلات البصرية التمييز بين الظلال والألوان. ليس لدى رودوبسين القدرة على الاستجابة الفورية لمنبه ضوئي خارجي ، كما يمكن للأصباغ المخروطية.

لكونه مركب بروتيني معقد يحتوي على مجموعة من الأصباغ البصرية ، ينتمي رودوبسين إلى مجموعة البروتينات الصبغية. يعود الفضل في اسمه إلى اللون الأحمر الساطع. تم اكتشاف اللون الأرجواني لقضبان شبكية العين نتيجة للعديد من البحوث المخبرية. يحتوي اللون الأرجواني المرئي على مكونين - صبغة صفراء وبروتين عديم اللون.

تحت تأثير الأشعة الضوئية ، يبدأ رودوبسين في التحلل بسرعة. تؤثر منتجات اضمحلالها على تكوين استثارة بصرية. بعد التعافي ، يحافظ رودوبسين على رؤية الشفق. من عند إضاءة ساطعةيتحلل البروتين وتتحول حساسيته للضوء إلى منطقة الرؤية الزرقاء. يمكن أن يستغرق التعافي الكامل لبروتين القضيب في الشخص السليم حوالي نصف ساعة. خلال هذه الفترة الزمنية ، تصل الرؤية الليلية إلى أقصى مستوى لها ، ويبدأ الشخص في النظر إلى الخطوط العريضة للأشياء.

أعراض تلف قضبان ومخاريط العين

تترافق الأمراض التي تتميز بتلف هذه المستقبلات البصرية بالأعراض التالية:

• ضاع حدة البصر.
• هناك ومضات مفاجئة ووهج أمام العينين.
• ضعف القدرة على الرؤية في الظلام.
• لا يستطيع الإنسان التمييز بين الألوان المختلفة.
• يضيق الحقول الإدراك البصري. في حالات نادرة ، تتشكل الرؤية الأنبوبية.

الأمراض المرتبطة بانتهاك وظائف المستقبلات الضوئية للقضبان والمخاريط:

• الدالتونيةم وراثي علم الأمراض الخلقيةيعبر عن عدم القدرة على تمييز الألوان.
• Hemeralopia. تسبب أمراض العصي في انخفاض حدة البصر في الظلام.
• انفصال الشبكيةعيون.
• الضمور البقعي. يؤدي انتهاك تغذية أوعية العين إلى انخفاض الرؤية المركزية.