Fotoreseptörler - Koniler ve Çubuklar

Fotoreseptörler nelerdir?

Fotoreseptörler retinada bulunan sinir hücreleridir. Bu elementler ışık dalgalarına karşı hassastır ve önemli bir transdüksiyon işlevi gerçekleştirir, yani gözün dibine ulaşan ışığı optik sinir yoluyla beyne iletilecek bir bilgiye (ilk kimyasal, sonra elektriksel) dönüştürebilirler.

Retinanın fotoreseptörleri, koni ve çubuklarda belirgindir. Yapısal farklılıkları önemli fonksiyonel özelliklerle ilgilidir. Örneğin, çubuklar daha az net bir görüntü iletir ancak konilerden daha fazla fotopigmente sahiptir ve düşük ışık koşullarında daha hassastır. Tüm çubuklar aynı fotopigmenti (Rodopsin) içerirken, koniler aynı değildir. İkinci fotoreseptörler, aslında, çeşitli renklerin ayırt edilmesini garanti eden üç farklı ışığa duyarlı pigmenti (iodopsin) sunar (retinanın her bir konisi, üç fotopigmentten sadece birini içerir). Dahası, koniler gündüz görüşünden sorumludur ve detayları doğru şekilde yakalarlar.

Özellikler ve fonksiyonlar

Koniler ve çubuklar, ışık alma ve onu beyne iletmek için uyarlama işlevine sahip çok özel hücrelerdir.

Vizyon sürecinde, foto alıcılar görevleri böldü:

• Koniler açık ve merkezi görüşe verilir, ince detayları görmenizi sağlar ve çoğunlukla gündüz görüşünde (fotopik) veya yapay ışık kaynaklarının varlığında kullanılır. Her biri görünür spektrumdaki farklı dalga boylarına duyarlı hale getiren bir pigment içeren üç tür koni vardır; özellikle, sırasıyla mavi, yeşil ve kırmızıya karşılık gelen 420, 530 ve 560 nm'de emme tepe noktalarına sahiptirler. Bunun için, koniler renkleri algılayabilirler.
• Diğer taraftan çubuklar ışığa karşı büyük bir duyarlılık sunar ve gece ve hatta düşük ışık yoğunluğunun olduğu bir ortamda bile görmenizi sağlar (skopik veya krepüler görme). Ancak bu fotoreseptörler, iyi kalitede görüntüler oluşturamaz ve renkleri ayırt edemez. Çubuklar, aslında, yalnızca beyaz, siyah ve gri tonlarıyla nitelendirilen akromatik vizyona müdahale eder.

Koniler ve çubuklar bu nedenle tamamlayıcıdır ve senkronize çalışmaları onların mükemmel bir vizyonunu garanti eder.

Retinadaki dağılım

Fotoreseptörler tüm retinanın üzerinde eşit şekilde dağılmaz. Koniler tüm retinanın yaklaşık 6 milyonu kadardır, yani çubuklardan daha az sayılırlar; Maküler bölgede (retina düzleminin merkezi alanı) çok yüksek bir yoğunluğa sahiptirler ve foveada bulunan tek fotoreseptörlerdir.

Bununla birlikte, çubuklar retinanın tamamını kaplar (foveal bölge hariç) ve konilerden çok daha fazla sayıdadır (her retinada ortalama 120 milyon). Çubukların yüzdesi, özellikle foveadan uzaklaştıkça, retinanın en uç noktasında maksimuma ulaşana kadar artar. Bu, loş ışığın varlığında, nesnelere doğrudan bakmazsak daha iyi gözlemleyebilmemizin nedenini açıklar.

Renklerin vizyonu

Renkleri algılama yeteneği, görünür ışık alanındaki belirli dalga boylarına yanıt veren üç tür koninin varlığına dayanır. Aslında bu fotoreseptörlerde, sırasıyla yaklaşık 420 nm (mavi spektruma duyarlı), 530 nm (yeşil) ve 560 nm (kırmızı) bir uyarana duyarlı olan üç tip protein (opsin) vardır.

Gözlenen cisim tarafından yayılan radyasyonun spektral kompozisyonuna dayanarak, üç tip koni çeşitli kombinasyonlarda ve yüzdelerde aktive edilir.

Bu etkileşimden ve son beyin işlemeden, bu nedenle, çeşitli renkleri ayırt etme yeteneği ortaya çıkar. Konilerin çağdaş ve maksimum uyarımı beyaz algısını sağlar.

Belirli bir koni türü olmayan insanlar belli ki renk körlüğünde olduğu gibi bazı renkleri algılama yeteneğini kaybederler.

Not Her bir koni türü, belirli bir dalga boyunda daha iyi yakalanır, ancak bunların her biri, aynı spektrumda, belirli bir varyasyonda yanıt verebilir.

Ayrıca, üç tür koninin absorpsiyon spektrumlarının kısmen örtüşmekte olduğu, dolayısıyla birçok rengin algılanabileceği belirtilmelidir.

Gerçekler nasıl

Fotoreseptörlerin yapısal özellikleri

Fotoreseptörler, art arda pigmentli epitel hücreleri, bir dış elyaf, çekirdek, bir akson (veya iç elyaf) ve bir sinaptik sonlandırma ile ilgili bir iç kısım ve bir iç kısım halinde bulunurlar.

Konilerin dış kısmı kesik bir piramit şekline sahipken, çubukların silindirik ve uzaması; Her iki durumda da, bu bölüm hücrenin sitoplazmasına batırılmış membranöz, yassılaştırılmış ve diskoidal cepleri sınırlayan tabakalı bir tabaka dizisi ile karakterize edilir. Bu "diskler" ışığa tepki veren ve fotoreseptörün membran potansiyelinde değişikliklere neden olan pigmentler içerir (çubuklar için rhodopsin ve koniler için iyodopinler). Konilerin ve çubukların dış kısmı, retinanın dış tabakası olan pigmentli epitel ile temas halindedir, çünkü bu, fototranstasyon işlemi için temel bir molekül sağlar: retina.

İç segment, mitokondri ve hücresel metabolizma için vazgeçilmez olan granüler endoplazmik retikulum zarları gibi hücre içi organellerin varlığı ile karakterize edilir. Aslında, bölündükçe yeni pigment moleküllerinin üretilmesinden sorumludurlar. Bu kısım, çekirdeği içeren hücre gövdesinin takip ettiği bir dış lif halinde büzülmeye devam eder. İkincisi, akson (veya iç fiber) üzerinden çubuklarda bir ampulü (küre şeklinde) bulunan sinaptik sonlandırmaya bağlanır, konilerde su basmış ve dallanmış (pedicel).

Sinaptik sonlandırma, sinyallerin fotoreseptörden bipolar hücrelere sinapslar yoluyla, yani sinir hücreleri arasındaki biyokimyasal iletim yoluyla iletilmesine izin verir. Bu kısım aslında, nörotransmitteri içeren veziküllerin bulunduğu nöronların akson terminallerinin sinaptik düğmesine benzer.

Diğer retinal hücrelerle ilişkiler

Retina, gözün iç yüzeyinde düzenlenmiş, üç tür sinir dokusundan oluşan ve çeşitli hücrelerden oluşan bir zardır:

• Ganglion hücrelerinin oluşturduğu bir iç tabaka;

• Bipolar hücreler içeren bir ara tabaka;

• Fotoreseptörlerin bulunduğu pigmentli epitel ile temas halinde olan en dış tabaka.

Koniler ve çubuklar retina yüzeyine dik olarak düzenlenmiştir; aydınlığa ya da karanlığa maruz kaldıklarında, nörotransmiterlerin salınımını modüle eden konformasyonel değişikliklere uğrarlar. Bunlar retinanın bipolar hücreleri üzerinde uyarıcı veya inhibe edici bir etki gerçekleştirir.

Bipolar hücreler bir tarafta fotoreseptörlere, diğer tarafta ise aksonları optik sinire neden olan en içteki tabakanın ganglion hücrelerine bağlanır. Bipolar hücreler mezun potansiyelleri iletebilir.

Ganglion hücrelerinin aksonları, optik disk üzerinde birleşen ve oküler dünyadan çıkan, optik sinir olarak diensefalona doğru ilerleyen bir demet oluşturur (II çift kranyal sinir); retinal reseptör transdüksiyonuna cevap olarak, ganglion hücreleri merkezi sinir sistemini hedefleyen aksiyon potansiyelleri oluşturur.

Retinada ayrıca retina sinir dokusundaki iletişimi modüle eden amaçrin ve yatay hücreler de vardır (örneğin, lateral inhibisyon yoluyla).

Retinanın diğer tarafında koroid var.

Not Koniler ve çubuklar vitröz mizahlara maruz kalmaz, ancak retinanın dış katmanına yerleştirilir, daha sonra iç ve orta retina katmanından geçtikten sonra ışıkla uyarılır.

fototransdüksiyon

Foto-transdüksiyon, ışık enerjisinin elektrik sinyaline dönüştürüldüğü, daha sonra optik sinir yoluyla beyne iletildiği süreçtir. Bu fenomen, fotoreseptörleri, işleyişi fotokimyasal reaksiyonlara dayanan kahramanlar olarak görür.

Fototüksiyonun ilk olayı, ışık sinyalinin fotopigmentler tarafından emilmesidir. Bu moleküllerin her biri, belirli bir dalga boyuna tekabül eden bir ışık emme tepe noktası ile karakterize edilir (örneğin, koniler durumunda, onu belirli bir renge daha duyarlı hale getirir). Her ışığa duyarlı pigment, retinal (tüm fotopigmentler için ortak) olarak adlandırılan bir bileşen ve opsin adlı bir protein içerir.

Bu nedenle ışık radyasyonunun bir sonucu olarak, fotopigmentler moleküler yapılarını değiştirerek sinir stimülasyonunun kaynaklandığı biyokimyasal reaksiyonları tetikler. Bu daha sonra bitişik retina hücrelerine (bipolar ve ganglion hücreleri) iletilir.

Çubuklardaki olayların artması

Çubuğun fotopigmenti (Rodopsin) dış segment disklerinin zarında bulunur. Burada ayrıca ikinci bir siklik GMP habercisinin (cGMP) bozulmasını katalize eden bir protein G (transducin adı verilen) ve bir enzim, fosfodiesteraz vardır.

Karanlıkta :

• CGMP seviyeleri, dış çubuk bölümünün sitozolü içinde yükseltilir, daha sonra fotoreseptör membranında bulunan sodyum kanallarını açar.
• Sodyum iyonları hücreye girer ve dış bölümden fotoreseptör terminaline giden bir depolarizasyonu belirler.
• Depolarizasyona cevap olarak, futbol kanalları açılıyor.
• Kalsiyum girişi, nörotransmiterin serbest bırakılmasına yol açan bir ekzositoz sürecini harekete geçirir.
• Nörotransmiter, potansiyel mezunları üreten, bipolar hücreler üzerinde etki eder.

Işıkta :

• Rodopsin ışığı emer.
• Retina konformasyonunu değiştirir ve dissocia dell'opsina (çubuklarda bulunan pigment "renksiz hale gelir"), bu da fosfodiesterazı aktive eden transducini aktive eder.
• Fosfodiesteraz, siklik GMP'nin bölünmesini katalize eder.
• Dış bölümün sitozolündeki cGMP seviyeleri düşer, böylece sodyum kanalları kapanır.
• Küçük sodyum alımı, hücreyi (potasyum çıkışından dolayı) hiperpolarize eder.
• Hiperpolarizasyon, kalsiyum kanallarının iç segmentte kapanmasına neden olur, böylece fotoreseptör terminalinden daha az nörotransmiter serbest kalır.

Üç farklı koni şeklindeki fototranstasyon işlemi, üç farklı fotopigment dahil olsa bile, çubuklarınkine benzer.