العصي والمخاريط في العين

تعريف

للعين البشرية نوعان من المستقبلات الضوئية التي تمكننا من الرؤية. من ناحية ، توجد مستقبلات القضيب ومن ناحية أخرى المستقبلات المخروطية ، والتي تنقسم مرة أخرى: مستقبلات زرقاء وخضراء وحمراء. تمثل هذه المستقبلات الضوئية طبقة من شبكية العين وترسل إشارة إلى الخلايا المرسلة المرتبطة بها إذا اكتشفت حدوث ضوء. تُستخدم المخاريط للرؤية الضوئية (رؤية الألوان والرؤية في النهار) والقضبان ، من ناحية أخرى ، للرؤية العريضة (الإدراك في الظلام).

المزيد عن هذا الموضوع: كيف تعمل الرؤية؟

اعمال بناء

شبكية العين البشرية أيضًا شبكية العين يبلغ سمكه الإجمالي 200 ميكرومتر ويتكون من طبقات خلايا مختلفة. في الخارج توجد الخلايا الظهارية الصباغية ، والتي تعتبر مهمة جدًا لعملية التمثيل الغذائي في شبكية العين عن طريق امتصاص وتحطيم المستقبلات الضوئية الميتة وكذلك مكونات الخلية المفرزة التي تنشأ أثناء العملية البصرية.

إلى الداخل ، تتبع المستقبلات الضوئية الفعلية ، والتي تنفصل إلى قضبان وأقماع. يشترك كلاهما في أن لهما طرفًا خارجيًا يشير إلى ظهارة الصباغ ولديه أيضًا اتصال به. ويتبع ذلك كليف رقيق ، يتم من خلاله توصيل الرابط الخارجي والرابط الداخلي. في حالة القضبان ، يكون الرابط الخارجي عبارة عن طبقة من الأقراص الغشائية ، تشبه كومة من العملات المعدنية. أما في حالة النغمات ، فإن الرابط الخارجي يتكون من طيات غشائية بحيث يبدو الرابط الخارجي كنوع من مشط الشعر في مقطع طولي ، حيث تمثل الأسنان الطيات الفردية.

يحتوي غشاء الخلية للطرف الخارجي على الصبغة البصرية للمستقبلات الضوئية. يسمى لون المخاريط رودوبسين ويتكون من بروتين سكري opsin و 11-cis الشبكية ، وهو تعديل لفيتامين A1. تختلف الأصباغ المرئية للمخاريط عن رودوبسين وعن بعضها البعض بأشكال مختلفة من الأوبسين ، ولكن لديهم أيضًا شبكية العين. تستهلك العملية البصرية الصبغة المرئية في الأقراص الغشائية وطيات الأغشية ويجب تجديدها. دائمًا ما تكون الأقراص والطيات الغشائية حديثة التكوين. تهاجر من العضو الداخلي إلى العضو الخارجي ويتم إطلاقها وامتصاصها في النهاية وتكسيرها بواسطة الظهارة الصباغية. يتسبب خلل في ظهارة الصباغ في ترسب حطام الخلية وصبغة بصرية ، كما هو الحال على سبيل المثال في مرض التهاب الشبكية الصباغي هو.

العضو الداخلي هو جسم الخلية الفعلي للمستقبلات الضوئية ويحتوي على نواة الخلية وعضيات الخلية. هذا هو المكان الذي تحدث فيه العمليات الهامة ، مثل قراءة الحمض النووي ، أو إنتاج البروتينات أو مواد مرسال الخلية ؛ في حالة المستقبلات الضوئية ، الغلوتامات هي المادة المرسلة.

الطرف الداخلي رقيق وله ما يسمى بقدم المستقبل في نهايته ، والتي من خلالها يتم توصيل الخلية بما يسمى بالخلايا ثنائية القطب (خلايا إعادة التوجيه). يتم تخزين حويصلات المرسل مع مادة الجلوتامات المرسل في قاعدة المستقبلات. يستخدم هذا لنقل الإشارات إلى الخلايا ثنائية القطب.

من السمات الخاصة للمستقبلات الضوئية أنه في الظلام ، يتم إطلاق مادة الإرسال بشكل دائم ، حيث يتناقص الإطلاق عندما يسقط الضوء. لذلك ليس كما هو الحال مع خلايا الإدراك الأخرى أن المنبه يؤدي إلى زيادة إطلاق المرسلات.

هناك خلايا ثنائية القطب مخروطية وقضيب ، والتي بدورها مترابطة مع الخلايا العقدية ، والتي تشكل طبقة الخلايا العقدية والتي تشكل عملياتها الخلوية معًا في النهاية العصب البصري. هناك أيضًا ربط أفقي معقد لخلايا شبكية العينوالتي تتحقق بواسطة الخلايا الأفقية وخلايا amacrine.

يتم تثبيت الشبكية عن طريق ما يسمى بخلايا مولر ، الخلايا الدبقية في شبكية العينالتي تغطي الشبكية بأكملها وتعمل كإطار.

وظيفة

تُستخدم المستقبلات الضوئية للعين البشرية للكشف عن الضوء الساقط. العين حساسة للأشعة الضوئية ذات الأطوال الموجية بين 400-750 نانومتر ، وهذا يتوافق مع الألوان من الأزرق إلى الأخضر إلى الأحمر ، ويشار إلى الأشعة تحت هذا الطيف بالأشعة فوق البنفسجية وما فوقها بالأشعة تحت الحمراء. لم يعد كلاهما مرئيًا للعين البشرية ويمكنهما حتى إتلاف العين والتسبب في تعتيم العدسة.

المزيد عن هذا الموضوع: إعتمام عدسة العين

المخاريط هي المسؤولة عن رؤية الألوان وتتطلب المزيد من الضوء لإصدار الإشارات. من أجل تحقيق رؤية الألوان ، هناك ثلاثة أنواع من المخاريط ، كل منها مسؤول عن طول موجي مختلف للضوء المرئي ولديها أقصى امتصاص عند هذه الأطوال الموجية. وبالتالي ، تختلف الصبغات الضوئية ، وهي opsins للصبغة المرئية للمخاريط ، وتشكل 3 مجموعات فرعية: المخاريط الزرقاء مع أقصى امتصاص (AM) يبلغ 420 نانومتر ، والمخاريط الخضراء مع AM من 535 نانومتر والمخاريط الحمراء مع AM. من 565 نانومتر.إذا ضرب ضوء هذا الطيف الموجي المستقبلات ، يتم تمرير الإشارة.

المزيد عن هذا الموضوع: فحص رؤية الألوان

وفي الوقت نفسه ، فإن القضبان حساسة بشكل خاص لحدوث الضوء ، وبالتالي فهي تستخدم للكشف عن الضوء القليل جدًا ، خاصة في الظلام. يتم التمييز فقط بين الضوء والظلام ، ولكن ليس من حيث اللون. الصباغ البصري للخلايا العصوية ، وتسمى أيضًا رودوبسين ، لها أقصى امتصاص بطول موجة يبلغ 500 نانومتر.

مهام

كما سبق وصفه ، تُستخدم المستقبلات المخروطية للرؤية النهارية. من خلال الأنواع الثلاثة للمخاريط (الأزرق والأحمر والأخضر) وعملية خلط الألوان المضافة ، يمكن رؤية الألوان التي نراها. تختلف هذه العملية عن خلط الألوان الفيزيائي ، وهو ما يحدث ، على سبيل المثال ، عند مزج ألوان الرسامين.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن الأقماع ، خاصة في حفرة المشاهدة - مكان الرؤية الأكثر حدة - تتيح أيضًا رؤية حادة بدقة عالية. هذا يرجع أيضًا بشكل خاص إلى الترابط العصبي. عدد المخاريط التي تؤدي إلى الخلايا العصبية الخاصة بالعقدة أقل من تلك التي تؤدي إلى العصي ؛ وبالتالي فإن الدقة أفضل من استخدام عيدان تناول الطعام. في فوفيا سينتراليس حتى أن هناك إعادة توجيه بنسبة 1: 1.

من ناحية أخرى ، تتمتع القضبان بحد أقصى للامتصاص بحد أقصى 500 نانومتر ، والذي يقع في منتصف نطاق الضوء المرئي. لذا فهم يتفاعلون مع الضوء من طيف واسع. ومع ذلك ، نظرًا لأن لديهم رودوبسين فقط ، فلا يمكنهم فصل الضوء ذي الأطوال الموجية المختلفة. ومع ذلك ، فإن ميزتها الكبيرة هي أنها أكثر حساسية من الأقماع. كما أن حدوث ضوء أقل بشكل ملحوظ كافٍ أيضًا للوصول إلى عتبة رد الفعل للقضبان. لذلك يتم استخدامها للرؤية في الظلام عندما تكون العين البشرية مصابة بعمى الألوان. القرار ، مع ذلك ، أسوأ بكثير من المخاريط. تتلاقى المزيد من القضبان ، أي تتقارب ، مما يؤدي إلى تكوين خلية عصبية. هذا يعني أنه بغض النظر عن أي قضيب من الضمادة يتم تحمسه ، يتم تنشيط العصبون العقدي. لذلك ليس من الممكن أن يكون لديك مثل هذا الفصل المكاني الجيد كما هو الحال مع لسان.

من المثير للاهتمام أن نلاحظ أن مجموعات القضيب هي أيضًا أجهزة الاستشعار لما يسمى بالنظام الخلوي المغنطيسي ، وهو المسؤول عن الحركة والإدراك المحيطي.

بالإضافة إلى ذلك ، ربما يكون أحدهما قد لاحظ بالفعل أن النجوم ليست في بؤرة مجال الرؤية في الليل ، بل على الحافة. هذا لأن التركيز ينصب على حفرة العرض ، لكن لا يحتوي على عيدان تناول الطعام. تقع هذه حولهم ، حتى تتمكن من رؤية النجوم حول بؤرة مركز النظرة.

توزيع

بسبب مهامها المختلفة ، يتم أيضًا توزيع المخاريط والقضبان في العين بشكل مختلف من حيث كثافتها. تستخدم الأقماع للرؤية الحادة مع تمايز الألوان أثناء النهار. أنت إذن في مركز شبكية العين الأكثر شيوعًا (بقعة صفراء - البقعة الصفراء) وفي الحفرة المركزية (فوفيا سينتراليس) هي المستقبلات الوحيدة الموجودة (بدون قضبان). حفرة المشاهدة هي مكان الرؤية الأكثر حدة وتتخصص في ضوء النهار. القضبان لها أقصى كثافة لها parafoveal ، أي حول الحفرة البصرية المركزية. في المحيط ، تتناقص كثافة المستقبلات الضوئية بسرعة ، حيث لا توجد سوى قضبان فقط في الأجزاء البعيدة.

بحجم

تشترك المخاريط وعيدان تناول الطعام في المخطط إلى حد ما ، ولكنها تختلف بعد ذلك. بشكل عام ، عيدان تناول الطعام أطول قليلاً من المخاريط.

يبلغ متوسط ​​طول المستقبلات الضوئية للقضيب حوالي 50 ميكرومتر وقطرها حوالي 3 ميكرومتر في الأماكن الأكثر كثافة ، أي المنطقة البارافوية للقضبان.

المستقبلات الضوئية المخروطية أقصر إلى حد ما من القضبان ويبلغ قطرها 2 ميكرومتر في النقرة المركزية ، ما يسمى حفرة الرؤية ، في المنطقة ذات الكثافة الأعلى.

عدد

تحتوي العين البشرية على عدد هائل من المستقبلات الضوئية. تحتوي عين واحدة وحدها على حوالي 120 مليون مستقبلات قضيب للرؤية العكسية (في الظلام) ، بينما يوجد حوالي 6 ملايين مستقبلات مخروطية للرؤية النهارية.

يقوم كلا المستقبلين بتقريب إشاراتهما إلى حوالي مليون خلية عقدة ، حيث تشكل المحاور (امتدادات الخلايا) لهذه الخلايا العقدية العصب البصري كحزمة وتسحبها إلى الدماغ بحيث يمكن معالجة الإشارات مركزيًا هناك.

ويمكن الاطلاع على مزيد من المعلومات هنا: المركز البصري

مقارنة بين عيدان تناول الطعام والمخاريط

كما سبق وصفه ، فإن القضبان والمخاريط لها اختلافات طفيفة في الهيكل ، لكنها ليست خطيرة. الأهم من ذلك هو وظيفتها المختلفة.

تعتبر القضبان أكثر حساسية للضوء ويمكنها بالتالي اكتشاف انخفاض حدوث الضوء ، ولكنها تفرق فقط بين الضوء والظلام. بالإضافة إلى ذلك ، فهي أكثر سمكًا قليلاً من الأقماع ويتم تمريرها بطريقة متقاربة ، بحيث تكون قدرتها على التحليل أقل.

من ناحية أخرى ، تتطلب المخاريط حدوث المزيد من الضوء ، ولكن يمكنها تمكين رؤية الألوان بسبب أشكالها الفرعية الثلاثة. نظرًا لقطرها الأصغر والإرسال الأقل تقاربًا ، حتى نقل 1: 1 في النقرة المركزية ، فهي تتمتع بدقة ممتازة ، والتي لا يمكن استخدامها إلا خلال النهار.

النقطة الصفراء

ال البقعة الصفراء، وتسمى أيضًا النقطة الصفراء ، هي المكان الذي يراه الناس بشكل أساسي على الشبكية. تم إعطاء الاسم من خلال اللون المائل للصفرة لهذه النقطة في قاع العين. البقعة الصفراء هي مكان شبكية العين مع معظم المستقبلات الضوئية. ماعدا البقعة لم يتبق سوى قضبان فقط من المفترض أن تفرق بين النور والظلام.

ال البقعة لا يزال يحتوي على ما يسمى الحفرة البصرية في المركز ، فوفيا سينتراليس. هذه هي النقطة الأكثر حدة في الرؤية. تحتوي حفرة المشاهدة على أقماع فقط بكثافة حزمها القصوى ، والتي يتم إرسال إشاراتها 1: 1 ، بحيث يكون الدقة هنا أفضل.

الحثل

الحثل ، التغيرات المرضية في أنسجة الجسم التي تسبب شبكية العين عادة ما تكون مثبتة وراثيًا ، أي يمكن أن تكون موروثة من الوالدين أو يتم اكتسابها من خلال طفرة جديدة. يمكن أن تسبب بعض الأدوية أعراضًا مشابهة لحثل الشبكية. تشترك الأمراض في أن الأعراض تظهر فقط في مجرى الحياة ولها مسار مزمن ولكنه تقدمي. يمكن أن يختلف مسار الضمور بشكل كبير من مرض إلى آخر ، ولكن يمكن أن يتقلب أيضًا بشكل كبير داخل المرض. يمكن أن تختلف الدورة أيضًا داخل الأسرة المتأثرة ، بحيث لا يمكن الإدلاء ببيانات عامة. ومع ذلك ، في بعض الأمراض ، يمكن أن يتطور إلى العمى.

اعتمادًا على المرض ، يمكن أن تنخفض حدة البصر بسرعة كبيرة أو تتدهور تدريجيًا على مدار عدة سنوات. الأعراض ، سواء تغير المجال المركزي للرؤية أولاً أو فقدان مجال الرؤية من الخارج إلى الداخل ، تختلف أيضًا حسب المرض.

قد يكون تشخيص ضمور الشبكية صعبًا في البداية. ومع ذلك ، هناك العديد من الإجراءات التشخيصية التي يمكن أن تجعل التشخيص ممكنًا ؛ هنا مجموعة صغيرة:

• تنظير العين: غالبًا ما تظهر التغييرات المرئية مثل الترسبات في قاع العين
• تخطيط كهربية الشبكية ، الذي يقيس الاستجابة الكهربائية للشبكية للمنبهات الضوئية
• تخطيط القلب الكهربائي ، الذي يقيس التغيرات في الجهد الكهربائي للشبكية عندما تتحرك العينان.

لسوء الحظ ، لا يُعرف حاليًا أي علاج سببي أو وقائي لمعظم أمراض الضمور الوراثية. ومع ذلك ، يتم حاليًا إجراء الكثير من الأبحاث في مجال الهندسة الوراثية ، على الرغم من أن هذه العلاجات حاليًا في مرحلة الدراسة فقط.

صبغة بصرية

تتكون الصبغة البصرية للإنسان من بروتين سكري يسمى opsin وما يسمى 11-cis-retinal ، وهو تعديل كيميائي لفيتامين A1. وهذا يفسر أيضًا أهمية فيتامين أ في حدة البصر. يمكن أن تؤدي أعراض النقص الحاد إلى العمى الليلي ، وفي الحالات القصوى ، إلى العمى.

جنبا إلى جنب مع شبكية العين 11-cis ، فإن opsin الخاص بالجسم ، والذي يوجد في أشكال مختلفة للقضبان وأنواع المخروط الثلاثة ("cone opsine") ، مدمج في غشاء الخلية. عند التعرض للضوء ، يتغير المعقد: يتغير 11-cis الشبكية إلى شبكية العين بالكامل ويتم تغيير opsin أيضًا. في حالة القضبان ، على سبيل المثال ، يتم إنتاج metarhodopsin II ، والذي يحدد سلسلة إشارات متحركة ويبلغ عن حدوث الضوء.

ضعف الأحمر والأخضر

ضعف الأحمر والأخضر أو ​​العمى هو خلل في رؤية الألوان خلقي وموروث ومرتبط بنفاذ غير كامل. ومع ذلك ، يمكن أيضًا أن تكون طفرة جديدة وبالتالي لا يعاني أي من الوالدين من هذا العيب الجيني. نظرًا لأن الرجال لديهم كروموسوم X واحد فقط ، فإنهم أكثر عرضة للإصابة بالمرض ويؤثرون على ما يصل إلى 10 ٪ من السكان الذكور. ومع ذلك ، فإن 0.5 ٪ فقط من النساء يتأثرن ، حيث يمكن أن يعوضن الكروموسوم X المعيب بأخرى صحية.

يعتمد الضعف الأحمر والأخضر على حقيقة حدوث طفرة جينية للبروتين البصري opsin إما في شكله الإسوي الأخضر أو ​​الأحمر. هذا يغير الطول الموجي الذي يكون opsin حساسًا وبالتالي لا يمكن التمييز بين النغمات الحمراء والخضراء بشكل كافٍ. تحدث الطفرة بشكل متكرر في opsin للرؤية الخضراء.

هناك أيضًا احتمال أن تكون رؤية الألوان لأحد الألوان غائبة تمامًا ، على سبيل المثال ، إذا لم يعد جين الترميز موجودًا. ضعف أحمر أو عمى يسمى بروتانومالي أو. بروتوبيا (للأخضر: Deuteranomaly أو. Deuteranopia).

شكل خاص هو المخروط الأزرق أحادي اللون ، أي فقط المخاريط الزرقاء والرؤية الزرقاء تعمل ؛ ثم لا يمكن فصل الأحمر والأخضر أيضًا.

اقرأ المزيد عن الموضوع:

• ضعف الأحمر والأخضر
• عمى الالوان
• اختبار الضعف الأحمر والأخضر
• فحص رؤية الألوان