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 أكثر إلى الأخرى: 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. الخلايا الظهارية الصبغية ، والتي تعتبر مهمة جدًا لعملية التمثيل الغذائي ، تقع في الخارج شبكية العين عن طريق امتصاص وتفكيك المستقبلات الضوئية الميتة وأيضًا مكونات الخلية المفرزة التي تنشأ أثناء العملية البصرية.

المستقبلات الضوئية الفعلية ، التي تنقسم إلى قضبان وأقماع ، تتبع الآن الداخل. يشترك كلاهما في أن لهما طرفًا خارجيًا يشير إلى ظهارة الصباغ ولديه أيضًا اتصال به. ويتبع ذلك كليف رفيع ، يتم من خلاله توصيل الرابط الخارجي والرابط الداخلي ببعضهما البعض. في حالة القضبان ، يكون الرابط الخارجي عبارة عن طبقة من الأقراص الغشائية ، تشبه مجموعة 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 صبغة بصرية 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 لها 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 يحدث على سبيل المثال في مرض التهاب الشبكية الصباغي هو.

العضو الداخلي هو جسم الخلية الفعلي للمستقبلات الضوئية ويحتوي على نواة الخلية وعضيات الخلية. تحدث هنا عمليات مهمة ، مثل قراءة الحمض النووي ، وإنتاج البروتينات أو مواد إرسال الخلايا ؛ وفي حالة المستقبلات الضوئية ، فإن الغلوتامات هي المادة المرسلة.

الطرف الداخلي رقيق وله ما يسمى بقدم المستقبل في نهايته ، والتي من خلالها تتصل الخلية بما يسمى بالخلايا ثنائية القطب (الخلايا الموجهة). يتم تخزين حويصلات الإرسال التي تحتوي على مادة الجلوتامات المرسل في قاعدة المستقبلات. يستخدم هذا لنقل الإشارات إلى الخلايا ثنائية القطب.

ميزة خاصة للمستقبلات الضوئية هي أنه عندما يكون 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 أجهزة الإرسال.

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

يتم تثبيت الشبكية بواسطة 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 عتامة العدسة.

المزيد عن هذا الموضوع: إعتمام عدسة العين

المخاريط مسؤولة 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 لها عند هذه الأطوال الموجية. وبالتالي ، تختلف الصبغات الضوئية ، وهي opsins للصبغة المرئية للأقماع ، 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 حتى عن القليل من الضوء ، خاصة في الظلام. يتم التمييز بين الضوء والظلام فقط ، ولكن ليس من حيث اللون. الصباغ البصري للخلايا العصوية ، وتسمى أيضًا رودوبسين ، لها أقصى امتصاص بطول موجة يبلغ 500 نانومتر.

مهام

كما وصفنا سابقًا ، 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 ، كما هو الحال ، على سبيل المثال ، عند خلط 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. أقل عدد المخاريط التي تؤدي إلى الخلايا العصبية الخاصة بالعقدة مقارنة بالعصي ؛ وبالتالي فإن الدقة أفضل من استخدام عيدان تناول الطعام. في فوفيا سينتراليس هناك حتى إعادة توجيه 1: 1.

من ناحية أخرى ، تتمتع القضبان بحد أقصى للامتصاص بحد أقصى 500 نانومتر ، والذي يقع في منتصف نطاق الضوء المرئي. لذا فأنت تتفاعل 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 فهي تستخدم للرؤية في الظلام عندما تكون العين البشرية مصابة بعمى الألوان. القرار ، مع ذلك ، أسوأ بكثير من المخاريط. تتلاقى المزيد من القضبان ، أي تتلاقى ، مما يؤدي إلى تكوين خلية عصبية. هذا يعني أنه بغض النظر عن أي قضيب من الضمادة يتم تحمسه ، يتم تنشيط العصبون العقدي. لذلك لا يوجد فصل مكاني جيد ممكن كما هو الحال مع الألسنة.

من المثير للاهتمام أن نلاحظ أن تجميعات القضيب هي أيضًا أجهزة استشعار 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. تُستخدم الأقماع للرؤية الحادة مع تمايز الألوان أثناء النهار. لذلك فأنت في مركز شبكية العين الأكثر شيوعًا (بقعة صفراء - البقعة الصفراء) وفي الحفرة المركزية (فوفيا سينتراليس) هي المستقبلات الوحيدة الموجودة (بدون قضبان). حفرة المشاهدة هي المكان الأكثر حدة للرؤية وتتخصص في ضوء النهار. القضبان لها أقصى كثافة parafoveal ، أي حول الحفرة المركزية للرؤية. في المحيط ، تتناقص كثافة المستقبلات الضوئية بسرعة ، حيث توجد 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 الأقماع.

يبلغ متوسط ​​طول المستقبلات الضوئية للقضيب حوالي 50 ميكرومتر وقطرها حوالي 3 ميكرومتر في المواقع الأكثر كثافة ، أي للقضبان ، منطقة بارافوفيل.

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

رقم

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 (عمليات الخلية) لهذه الخلايا العقدية العصب البصري (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 والأقماع

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

تعتبر القضبان أكثر حساسية للضوء وبالتالي يمكنها الكشف حتى عن حوادث الضوء الصغيرة ، 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 من خلال أشكالها الفرعية الثلاثة. نظرًا لقطرها الأصغر ونقلها الأقل تقاربًا ، حتى 1: 1 ناقل حركة في النقرة المركزية ، فهي تتمتع بدقة ممتازة ، والتي لا يمكن استخدامها إلا خلال النهار.

النقطة الصفراء

ال البقعة الصفراء، والمعروف أيضًا بالنقطة الصفراء ، هو مكان على الشبكية يراه الناس بشكل أساسي. تم إعطاء الاسم من خلال اللون الأصفر لهذه النقطة في قاع العين. البقعة الصفراء هي مكان شبكية العين مع معظم مستقبلات الضوء. ماعدا البقعة لم يتبق سوى قضبان فقط من المفترض أن تفرق بين النور والظلام.

ال البقعة مركزيًا لا يزال يحتوي على ما يسمى حفرة المشاهدة ، فوفيا سينتراليس. هذه هي نقطة الرؤية الأكثر حدة. تحتوي حفرة المشاهدة على أقماع فقط في أقصى كثافة تعبئتها ، والتي يتم إرسال إشاراتها بنسبة 1: 1 ، بحيث تكون الدقة هنا أفضل.

الحثل

الحثل ، التغيرات المرضية في أنسجة الجسم التي تسبب شبكية العين عادة ما تكون مثبتة وراثيا ، أي يمكن أن يرثوا من الوالدين أو يكتسبون من خلال طفرة جديدة. يمكن أن تسبب بعض الأدوية أعراضًا مشابهة لحثل الشبكية. تشترك الأمراض في أن الأعراض تظهر فقط في مجرى الحياة ولديها مسار مزمن ولكنه تقدمي. يمكن أن يختلف مسار الضمور بشكل كبير من مرض إلى آخر ، ولكن يمكن أن يختلف أيضًا بشكل كبير داخل مرض واحد. يمكن أن تختلف الدورة أيضًا داخل الأسرة المتأثرة ، بحيث لا يمكن الإدلاء ببيانات عامة. ولكن 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 ، متغيرة بسبب 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 الوراثي. ومع ذلك ، يتم حاليًا إجراء الكثير من الأبحاث في مجال الهندسة الوراثية ، مع وجود هذه العلاجات حاليًا في مرحلة الدراسة فقط.

صبغة بصرية

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

جنبا إلى جنب مع شبكية العين 11-cis ، يتم بناء opsin الذي ينتجه الجسم نفسه ، والذي يوجد في أشكال مختلفة للقضبان وأنواع المخروط الثلاثة (“cone opsine”) ، في غشاء الخلية. عند التعرض للضوء ، يتغير المعقد: يتغير 11-cis الشبكية إلى شبكية العين بالكامل ويتم تغيير opsin أيضًا. يتم إنتاج Metarhodopsin II ، على سبيل المثال ، في القضبان ، والتي تحدد سلسلة إشارات متحركة وتبلغ 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 ويتأثر 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 تمييز النغمات الحمراء والخضراء بشكل كافٍ. تحدث الطفرة بشكل متكرر في opsin للرؤية الخضراء.

هناك أيضًا احتمال أن تكون رؤية اللون 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 أحادية اللون المخروطي الأزرق ، أي تعمل فقط المخاريط الزرقاء والرؤية الزرقاء ؛ ثم لا يمكن فصل اللونين الأحمر والأخضر أيضًا.

اقرأ المزيد عن الموضوع:

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