Нейроны, палочки, колбочки и ipRGC клетки сетчатки

Материал из свободной русской энциклопедии «Традиция»
Перейти к: навигация, поиск
Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Сетчатка
Фоторецепторы и формирование оптического изображения в сетчатке

Нейроны, палочки и колбочки сетчатки глаза — система, совокупность структурно-функциональных единиц нервной системы (нейронов) сетчатки глаза, участвующих в фиксации оптических сигналов от объекта, создании биоэлектрических импульсов этих световых и цветовых характеристик с попоследующей их передачей в систему головного мозга для обрботки и формирования на базе них изображений — образов. Это происходит в цепочке организованной природой последовательности прохождения, формирования информации на базе иерархического синтеза в системе случайности и закономерности поступления её, формирования и запоминания.[1]

Необходимым условием нормального зрительного процесса является наличие света и кислорода, что обеспечивает нормальное протекание фотохимических реакций, включающих процессы свободно-радикального окисления. При слишком интенсивном дневном освещении работает система защиты от опасного фотоповреждения, где главную роль выполняет способность светочувствительных пигментов выцветать при сильном освещении и тем самым резко снижать чувствительность рецепторов. Кроме этого есть механизм регулирования мощности светового потока при помощи хрусталика глаза ("диафрагмирование" зрачка). Но этот механизм может регулировать световой поток в очень маленьком диапазоне. [2]

Родопсин[править]

Рис. 1. Спектры поглощения Родопсина
Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Родопсин

Родопси́н (от др.-греч. ρόδονроза и др.-греч. όπσιςзрение; иногда в качестве синонима используют устаревшее название — зри́тельный пу́рпур) — основной зрительный пигмент. Содержится в палочках сетчатки глаза морских безпозвоночных, рыб, почти всех наземных позвоночных и человека. Относится к сложным белкам хромопротеинам. Модификации белка, свойственные различным биологическим видам, могут существенно различаться по структуре и молекулярной массе.

На Рис.1, (кривая 1) показан спектр поглощения родопсина, состоящий из трёх полос:

  • α — 500 нм
  • β — 350 нм
  • γ — 280 нм

Цветовое зрение[править]

Явление хроматической аберрации при фокусировании изображения на палочках и колбочках в сетчатке глаза
Кривые спектров поглощения пигментов содержащихся в колбочках и палочках сетчатки глаза человека чувствительных в области коротких (S) выцвевший родопсин, средних (М) хлоролаб и длинноволновых (L) эритролаб участков спектра и спектр пигмента палочки при слабом (сумеречном) освещении (R) восстановленный родопсин. NB: ось длинн волны на данном графике нелинейна.
Icons-mini-icon 2main.png Основная статья: Цветное зрение

В отличие от традиционных способов получения оптических изображений и изображений при фотографировании в биологической системе глаза аналоговые сигналы фиксируются в экстерорецепторах колбочках и палочках. При этом световые лучи сначала проходят сквозь систему ганглиозных и биполярных клеток (кровеносных и нервных не светочувствительных).

Весь процесс формирования изображений — образов объекта в коре головного мозга находятся под контролем мозга. На микросъёмке разреза сетчатки глаза видно направление, прохождение лучей света. Они не сразу попадают в зону контакта с поверхностями колбочек и палочек. Лучи света ложаться на всю объёмную поверхность рецепторов сетчатки глаза, чувствительных к определённым длинам волн их составляющих. Неподвижные наблюдаемые объекти фиксируются в виде оптического изображения со всеми стационарными точками излучения и получаемое изображение — образ фомируется и запоминается чётко. В случае движушихся относительно друг друга наблюдателя или объекта фиксация меняющихся оптических изображений возможна при определенной скорости, обеспечивающей обработку и передачу аналоговых сигналов изображения и их фиксации в памяти. В отличие от работы фотовидеоаппаратуры, где процессы фиксаци аналоговых сигналов в пикселах фотосенсоров или в фотоплёке идут со скоростями работы электронов (практически со скоростью света), то фоторецепторы сетчатки (палочки, колбочки) производят обработку аналоговых сигналов (фотонов) для перевода в биологический сигнал за счёт химических реакций. Откуда, скорость проходения аналогового сигнала предметной точки значительно ниже. Глаз может зафиксировать и передать порядка до 30 кадров в секунду. На этом эффекте основаны все системы видеоаппаратуры. В кинопрокате например проэкторы работают со скоростью 24 кадра в секунду, что обеспечмвает чёткое восприятие движущихся объектов. Контактирующие нервные окончания с фоторепторами посредством нервных стволов передают его в зрительные отделы коры головного мозга. Попавшие аналоговые сигналы в любом виде (отдельные, комплексные и т.д.) запоминаются, формируются в виде образов (по типу изображений), которые становятся как бы путеводителем ответных реакций в деятельности организма. Например, в экстремальных условиях деятельности человека, при преодолении препятствий, при тренировках, соревнованиях в спортивной деятельности зрительный анализатор является главнейшим органом оценки обстановки (на основе функционирования экстерорецепторов колбочек , палочек).

Особенности восприятия света сетчаткой глаза[править]

Рис.1

Глаз как биологическая оптическая система с фоторецепторами (Экстерорецепторы) в сетчатке обладает уникальной способностью адаптироваться к восприятию света. Он может различать мелкие детали изображения (например, риски, точки)с большим диапазоном контрастности. Это в местах, где имеется резкий переход яркости освещенных деталей предмета (при солнечном освещении). Глаз выделяет такие мелкие детали предмета с диапазоном контрастности с отношением порядка 800:1. В условиях ночного освещения или слабового освещения глаз адаптируется и к этим условиям и способен различать детали предмета с диапазоном контрастности до 1200:1 (темновое зрение). В условиях с ярким освещением «темновое зрение» не работает.[3]. Это связано со строением глаза, содержащего около 120-150 милионнов палочек и более 6-7 миллионнов колбочек. Рецепторы глаза реагируют на поглощенную энергию света в 1-2 кванта. Если учесть адаптацию глаза к темноте (увеличение диаметра зрачка от 1,8 мм до 7,5 мм[4], происходящее в течение секунд, перестройку восприятия от цветового дневного зрения к более чувствительному ночному и снижение уровня выцветания светочувствительных пигментов происходит в течение 5-20 минут). В настоящее время такой светочувствительностью и таким воспринимаемым диапазоном яркости не обладает ни один светочувствительнай промышленный фотоматериал.[5].

См. также[править]

Ссылки[править]

  1. http://www.sfe.ru/v_book_anat6.php
  2. http://library.biophys.msu.ru/PDF/3353.pdf
  3. http://aeclub.net/forums/index.php?showtopic=557
  4. АН СССР, объединённый научный совет «физиология человека и животных», Физиология сенсорных систем. Ч. 1. Физиология зрения. 1971 г., Издательство «Наука», Ленинградское отделение. Стр. 79
  5. http://aeclub.net/forums/index.php?showtopic=557