Coni e bastoncelli dei recettori visivi. Coni e bastoncelli della retina: struttura e funzione

La retina è la parte principale dell'occhio analizzatore visivo. Ecco la percezione delle onde luminose elettromagnetiche, la loro trasformazione in impulsi nervosi e trasmissione al nervo ottico. La visione diurna (a colori) e notturna è fornita da speciali recettori retinici. Insieme formano il cosiddetto strato fotosensoriale. In base alla loro forma, questi recettori sono chiamati coni e bastoncelli.

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Concetti generali

Struttura microscopica dell'occhio

Istologicamente, sulla retina sono isolati 10 strati cellulari. Lo strato fotosensibile esterno è costituito da fotorecettori (bastoncini e coni), che sono formazioni speciali di cellule neuroepiteliali. Contengono pigmenti visivi in ​​grado di assorbire onde luminose di una certa lunghezza d'onda. Coni e bastoncelli sono distribuiti in modo non uniforme sulla retina. La maggior parte dei coni si trova al centro, mentre i bastoncelli sono alla periferia. Ma questa non è la loro unica differenza:

1. 1. I bastoncini forniscono la visione notturna. Ciò significa che sono responsabili della percezione della luce in condizioni di scarsa luminosità. Di conseguenza, con l'aiuto di bastoncini, una persona può vedere gli oggetti solo in bianco e nero.
2. 2. I coni forniscono acuità visiva per tutto il giorno. Con il loro aiuto, una persona vede il mondo in un'immagine a colori.

I bastoncini sono sensibili solo alle onde corte, la cui lunghezza non supera i 500 nm (parte blu dello spettro). Ma sono attivi anche in luce diffusa, quando la densità del flusso di fotoni si abbassa. I coni sono più sensibili e possono percepire tutti i segnali di colore. Ma per la loro eccitazione è necessaria una luce di intensità molto maggiore. Nell'oscurità lavoro visivo bastoncini per esercizi. Di conseguenza, al tramonto e di notte, una persona può vedere le sagome degli oggetti, ma non ne sente i colori.

La disfunzione dei fotorecettori retinici può portare a varie patologie visione:

• violazione della percezione del colore (daltonismo);
• malattie infiammatorie della retina;
• stratificazione della membrana retinica;
• visione offuscata ( cecità notturna);
• fotofobia.

coni

Persone con buona vista hanno circa sette milioni di coni in ciascun occhio. La loro lunghezza è di 0,05 mm, larghezza - 0,004 mm. La loro sensibilità al flusso dei raggi è bassa. Ma percepiscono qualitativamente l'intera gamma di colori, comprese le sfumature.

Sono anche responsabili della capacità di riconoscere gli oggetti in movimento, poiché rispondono meglio alla dinamica dell'illuminazione.

La struttura dei coni

Struttura schematica di coni e bastoncelli

Il cono ha tre segmenti principali e una strozzatura:

1. 1. Segmento esterno. È lui che contiene il pigmento fotosensibile iodopsina, che si trova nei cosiddetti semidischi - pieghe della membrana plasmatica. Quest'area della cellula dei fotorecettori è costantemente aggiornata.
2. 2. La costrizione formata dalla membrana plasmatica serve a trasferire energia da segmento interno al di fuori. Sono le cosiddette ciglia che effettuano questa connessione.
3. 3. Il segmento interno è l'area del metabolismo attivo. Ecco i mitocondri, la base energetica delle cellule. In questo segmento c'è un intenso rilascio di energia necessaria per l'implementazione del processo visivo.
4. 4. La terminazione sinaptica è un'area di sinapsi - contatti tra cellule che trasmettono impulsi nervosi al nervo ottico.

Ipotesi a tre componenti della percezione del colore

È noto che i coni contengono un pigmento speciale, la iodopsina, che consente loro di percepire l'intero spettro dei colori. Secondo l'ipotesi a tre componenti della visione dei colori, esistono tre tipi di coni. Ciascuno di essi contiene il proprio tipo di iodopsina ed è in grado di percepire solo la sua parte dello spettro.

1. 1. Il tipo L contiene pigmento erythrolab e cattura le onde lunghe, vale a dire la parte rosso-gialla dello spettro.
2. 2. Il tipo M contiene pigmento chlorolab ed è in grado di percepire le onde medie emesse dalla regione giallo-verde dello spettro.
3. 3. Il tipo S contiene il pigmento cyanolab e reagisce alle onde corte, percependo la parte blu dello spettro.

Molti scienziati che si occupano dei problemi dell'istologia moderna notano l'inferiorità dell'ipotesi a tre componenti della percezione del colore, poiché non è stata ancora trovata la conferma dell'esistenza di tre tipi di coni. Inoltre, non è stato ancora scoperto alcun pigmento, a cui in precedenza era stato assegnato il nome cyanolab.

Ipotesi a due componenti della percezione del colore

Secondo questa ipotesi, tutti i coni retinici contengono sia erytolab che chlorolab. Pertanto, possono percepire sia lungo che Parte di mezzo spettro. E la sua parte corta, in questo caso, percepisce il pigmento rodopsina contenuto nei bastoncini.

A favore di questa teoria c'è il fatto che le persone che non sono in grado di percepire le onde corte dello spettro (cioè la sua parte blu) soffrono contemporaneamente di disabilità visiva in condizioni di scarsa luminosità. Altrimenti, questa patologia è chiamata "cecità notturna" ed è causata dalla disfunzione dei bastoncelli retinici.

bastoni

Il rapporto tra il numero di bastoncelli (grigio) e di coni (verde) sulla retina

I bastoncini hanno l'aspetto di piccoli cilindri allungati, lunghi circa 0,06 mm. Una persona adulta sana ha circa 120 milioni di questi recettori sulla retina in ciascun occhio. Riempiono l'intera retina, concentrandosi principalmente sulla periferia. La macula lutea (l'area della retina dove la visione è più acuta) non contiene praticamente bastoncelli.

Pigmento che fornisce le bacchette alta sensibilità verso la luce, chiamato rodopsina o viola visivo . In piena luce, il pigmento svanisce e perde questa capacità. A questo punto, è suscettibile solo alle onde luminose corte, che costituiscono la regione blu dello spettro. Al buio, il suo colore e le sue qualità vengono gradualmente ripristinati.

La struttura dei bastoncini

I bastoncini hanno una struttura simile a quella dei coni. Sono costituiti da quattro parti principali:

1. 1. Il segmento esterno con dischi di membrana contiene il pigmento rodopsina.
2. 2. Il segmento di collegamento o cilium fa contatto tra le sezioni esterna e interna.
3. 3. Il segmento interno contiene i mitocondri. Ecco il processo di generazione di energia.
4. 4. Il segmento basale contiene terminazioni nervose e svolge la trasmissione degli impulsi.

L'eccezionale sensibilità di questi recettori agli effetti dei fotoni consente loro di convertire la stimolazione luminosa in eccitazione nervosa e inviarlo al cervello. È così che viene eseguito il processo di percezione delle onde luminose da parte dell'occhio umano: la fotoricezione.

L'uomo è l'unico essere vivente in grado di percepire il mondo in tutta la sua ricchezza di colori e sfumature. Protezione degli occhi contro effetti dannosi e la prevenzione della disabilità visiva contribuirà a mantenerla abilità unica per molti anni.

Coni e bastoncelli sono recettori fotosensibili nell'occhio, chiamati anche fotorecettori. Il loro compito principale è convertire gli stimoli luminosi in stimoli nervosi. Cioè, sono loro che trasformano i raggi di luce in impulsi elettrici, entrando nel cervello da , che, dopo una certa elaborazione, diventano le immagini che percepiamo. Ogni tipo di fotorecettore ha il suo compito. I bastoncelli sono responsabili della percezione della luce in condizioni di scarsa illuminazione (visione notturna). I coni sono responsabili dell'acuità visiva e della percezione del colore (visione diurna).

bastoncini retinici

Questi fotorecettori sono di forma cilindrica, lunghi circa 0,06 mm e con un diametro di circa 0,002 mm. Pertanto, un tale cilindro è davvero molto simile a un bastone. Occhio persona sana contiene circa 115-120 milioni di bastoncini.

La bacchetta dell'occhio umano può essere suddivisa in 4 zone segmentali:

1 - Zona segmentale esterna (include dischi di membrana contenenti rodopsina),
2 - Zona segmentale di collegamento (ciglia),

4 - Zona segmentale basale (connessione nervosa).

Le aste sono altamente fotosensibili. Quindi, per la loro reazione, è sufficiente l'energia di 1 fotone (il più piccolo, particella elementare Sveta). Questo fatto è molto importante per la visione notturna, che ti permette di vedere in condizioni di scarsa luminosità.

I bastoncini non possono distinguere i colori, ciò è dovuto principalmente alla presenza di un solo pigmento in essi: la rodopsina. Il pigmento rodopsina, altrimenti chiamato viola visivo, a causa dei gruppi proteici inclusi (cromofori e opsine) ha 2 massimi di assorbimento della luce. È vero, uno dei massimi esiste oltre la luce visibile all'occhio umano (278 nm - la regione della radiazione UV), quindi probabilmente vale la pena chiamarlo il massimo dell'assorbimento delle onde. Ma il secondo massimo è visibile all'occhio: esiste a circa 498 nm, situato al confine dello spettro dei colori verde e blu.

È ben noto che la rodopsina presente nei bastoncelli reagisce alla luce molto più lentamente della iodopsina contenuta nei coni. Pertanto, i bastoncini sono caratterizzati da una debole reazione alla dinamica dei flussi luminosi e, inoltre, distinguono male i movimenti degli oggetti. E l'acuità visiva non è una loro prerogativa.

Coni della retina

Anche questi fotorecettori prendono il nome da forma caratteristica simile alla forma delle boccette da laboratorio. La lunghezza del cono è di circa 0,05 mm, il suo diametro nel punto più stretto è di circa 0,001 mm e nel punto più largo è di 0,004 mm. La retina di un adulto sano contiene circa 7 milioni di coni.

I coni sono meno sensibili alla luce. Cioè, per eccitare la loro attività, è necessario un flusso luminoso, che è dieci volte più intenso che per eccitare il lavoro dei bastoncini. Ma i coni elaborano i flussi di luce molto più intensamente dei bastoncelli, quindi percepiscono meglio i loro cambiamenti (ad esempio, distinguono meglio la luce quando gli oggetti si muovono, in dinamica rispetto all'occhio). Inoltre, definiscono le immagini in modo più chiaro.

coni occhio umano, includono anche 4 zone segmentate:

1 - Zona segmentale esterna (include dischi di membrana contenenti iodopsina),
2 - Zona segmentale di collegamento (costrizione),
3 - Zona segmentale interna (include i mitocondri),
4 - Zona di connessione sinaptica o segmento basale.

La ragione delle suddette proprietà dei coni è il contenuto di un pigmento specifico, la iodopsina, in essi. Oggi sono stati isolati e dimostrati 2 tipi di questo pigmento: erythrolab (iodopsina, sensibile allo spettro rosso e onde L lunghe), nonché chlorolab (iodopsina, sensibile allo spettro verde e onde M medie). Non è stato ancora trovato un pigmento sensibile allo spettro blu e alle onde S corte, sebbene gli sia già stato assegnato il nome: cianolab.

La divisione dei coni in base ai tipi di predominanza del pigmento colorato in essi (erythrolab, chlorolab, cyanolab) è dovuta all'ipotesi della visione a tre componenti. Esiste, tuttavia, un'altra teoria della visione: una non lineare a due componenti. I suoi aderenti credono che tutti i coni includano contemporaneamente erythrolab e chlorolab, e quindi siano in grado di percepire i colori dello spettro rosso e verde. Il ruolo di cyanolalab, in questo caso, è svolto dalla rodopsina sbiadita dei bastoncelli. Questa teoria è confermata anche da esempi di persone che soffrono, vale a dire l'incapacità di distinguere la parte blu dello spettro (tritanopia). Hanno anche difficoltà con la visione crepuscolare (

Informazioni sul mondo circa il 90% di una persona riceve attraverso l'organo della vista. Il ruolo della retina è una funzione visiva. La retina è costituita da fotorecettori di una struttura speciale: coni e bastoncelli.

Coni e bastoncelli sono recettori fotografici un alto grado sensibilità, convertono i segnali luminosi provenienti dall'esterno in impulsi percepiti dal sistema nervoso centrale - il cervello.

Quando illuminato - durante le ore diurne - carico aumentato i coni sono testati. Le aste sono responsabili della visione crepuscolare: se non sono abbastanza attive, appare la cecità notturna.

I coni e i bastoncelli nella retina dell'occhio hanno diversa struttura perché le loro funzioni sono diverse.

La struttura dell'occhio umano

L'organo della vista comprende anche la parte vascolare e il nervo ottico, che trasmette i segnali ricevuti dall'esterno al cervello. Anche la parte del cervello che riceve e converte le informazioni è considerata una delle parti sistema visivo.

Dove si trovano i bastoncelli e i coni? Perché non sono elencati? Questi sono recettori tessuto nervoso che compongono la retina. Grazie a coni e bastoncelli, la retina riceve un'immagine fissata dalla cornea e dal cristallino. Gli impulsi trasmettono l'immagine alla centrale sistema nervoso dove avviene l'elaborazione delle informazioni. Questo processo viene eseguito in poche frazioni di secondo, quasi istantaneamente.

La maggior parte dei fotorecettori sensibili si trova nella macula, il cosiddetto Regione centrale retina. Il secondo nome della macula è la macchia gialla dell'occhio. Questo nome è stato dato alla macula perché quando si esamina quest'area è chiaramente visibile una tinta giallastra.

La struttura della parte esterna della retina comprende il pigmento, la parte interna contiene elementi sensibili alla luce.

Coni negli occhi

I coni hanno preso il nome perché hanno una forma simile ai palloni, solo molto piccoli. In un adulto, la retina include 7 milioni di questi recettori.

Ogni cono è composto da 4 strati:

• esterno - dischi di membrana con pigmento colorato iodopsina; è questo pigmento che fornisce un'elevata sensibilità nella percezione delle onde luminose di varie lunghezze;
• livello di collegamento - il secondo strato - costrizione, che consente di formare la forma di un recettore sensibile - è costituito da mitocondri;
• la parte interna - il segmento basale, il collegamento;
• regione sinaptica.

Attualmente sono stati studiati a fondo solo 2 pigmenti fotosensibili nella composizione di fotorecettori di questo tipo, clorolab ed eritrolab. Il primo è responsabile della percezione della regione spettrale giallo-verde, il secondo del giallo-rosso.

Bastoni negli occhi

Le aste della retina sono di forma cilindrica, la lunghezza supera il diametro di 30 volte.

La composizione dei bastoncini comprende i seguenti elementi:

• dischi a membrana;
• ciglia;
• mitocondri;
• tessuto nervoso.

La massima sensibilità alla luce è fornita dal pigmento rodopsina (viola visivo). Non riesce a distinguere le sfumature di colore, ma reagisce anche ai minimi lampi di luce che riceve dall'esterno. Il recettore dell'asta è eccitato anche da un lampo, la cui energia è solo un fotone. È questa capacità che ti permette di vedere al crepuscolo.

La rodopsina è una proteina del gruppo pigmenti visivi, si riferisce alle cromoproteine. Ha ricevuto il suo secondo nome - viola visivo - durante la ricerca. Rispetto ad altri pigmenti, si distingue nettamente con una tinta rosso brillante.

La rodopsina contiene due componenti: una proteina incolore e un pigmento giallo.

La reazione della rodopsina a un raggio di luce è la seguente: se esposto alla luce, il pigmento si decompone, provocando l'eccitazione del nervo ottico. IN giorno la sensibilità dell'occhio si sposta nella regione blu, nella notte - il viola visivo viene ripristinato entro 30 minuti.

Durante questo periodo, l'occhio umano si adatta al crepuscolo e inizia a percepire più chiaramente le informazioni circostanti. È questo che può spiegare che nell'oscurità, nel tempo, iniziano a vedere più chiaramente. Meno luce entra, più acuta è la visione crepuscolare.

Coni e bastoncelli dell'occhio - funzioni

È impossibile considerare i fotorecettori separatamente - in apparato visivo formano un tutto e ne sono responsabili funzioni visive E percezione del colore. Senza il lavoro coordinato di entrambi i tipi di recettori, il sistema nervoso centrale riceve informazioni distorte.

La visione dei colori è fornita dalla simbiosi di bastoncelli e coni. I bastoncini sono sensibili nella parte verde dello spettro - 498 nm, non di più, e poi coni con tipi diversi pigmento.

Per valutare la gamma giallo-rosso e blu-verde, sono coinvolti coni ad onde lunghe e onde medie con ampie zone sensibili alla luce e sovrapposizione interna di queste zone. Cioè, i fotorecettori reagiscono simultaneamente a tutti i colori, ma sono eccitati più intensamente ai propri.

Di notte è impossibile distinguere i colori, un pigmento colorato può rispondere solo ai lampi di luce.

Le cellule biopolari diffuse nella retina formano sinapsi (il punto di contatto tra un neurone e una cellula che riceve un segnale, o tra due neuroni) con più bastoncini contemporaneamente - questo è chiamato convergenza sinaptica.

Una maggiore percezione della radiazione luminosa è fornita dalle cellule bipolari monosinaptiche che collegano i coni con una cellula gangliare. cellula gangliareè un neurone situato in retina oculare e genera impulsi nervosi.

Insieme, bastoncelli e coni legano acrilico e celle orizzontali, a causa della quale la prima elaborazione delle informazioni avviene anche nella retina stessa. Ciò fornisce una rapida reazione di una persona a ciò che sta accadendo intorno a lui. Le cellule acriliche e orizzontali sono responsabili dell'inibizione laterale, ovvero l'eccitazione di un neurone produce "calmante" azione su un altro, che aumenta la nitidezza della percezione delle informazioni.

Nonostante la diversa struttura dei fotorecettori, si completano a vicenda le funzioni. Grazie al loro lavoro coordinato, è possibile ottenere un'immagine nitida e chiara.

Con l'aiuto della visione, una persona conosce il mondo esterno e si orienta nello spazio. Indubbiamente, anche altri organi sono importanti per vita normale, ma è con l'aiuto degli occhi che le persone ricevono il 90% di tutte le informazioni. L'occhio umano è unico nella sua struttura, è in grado non solo di riconoscere gli oggetti, ma anche di distinguere le sfumature. I bastoncelli e i coni della retina sono responsabili della percezione del colore. Sono loro che trasmettono le informazioni ricevute da ambiente, al cervello.

Gli occhi occupano pochissimo spazio, ma allo stesso tempo differiscono nel contenuto di un numero enorme di vari strutture anatomiche attraverso cui una persona vede.

L'apparato visivo è quasi direttamente collegato al cervello, quando si eseguono speciali esami oftalmologici, è possibile vedere l'intersezione del nervo ottico.

L'occhio include elementi come corpo vitreo, lente, anteriore e videocamera posteriore. Bulbo oculare assomiglia visivamente a una palla e si trova in una rientranza chiamata orbita, forma le ossa del cranio. All'esterno, l'apparato visivo ha una protezione sotto forma di sclera.

Conchiglie dell'occhio

La sclera occupa circa 5/6 dell'intera superficie dell'occhio, il suo scopo principale è prevenire lesioni all'organo della vista. Parte guscio interno esce ed è costantemente in contatto con il negativo fattori esterni, si chiama cornea. Questo elemento ha una serie di caratteristiche, grazie alle quali una persona distingue chiaramente gli oggetti. Questi includono:

• Trasmittanza luminosa e potere rifrattivo;
• Trasparenza;
• Superficie liscia;
• Umidità;
• Mirroring.

La parte nascosta del guscio interno è chiamata sclera, è costituita da un denso tessuto connettivo. Di seguito è sistema vascolare. reparto medio comprende l'iride, il corpo ciliare e la coroide. Include anche la pupilla, che è un foro microscopico in cui l'iride non entra. Ciascuno degli elementi ha le proprie funzioni necessarie per garantire il buon funzionamento dell'organo visivo.

La struttura della retina

Il rivestimento interno dell'apparato visivo è parte importante midollo. Consiste di numerosi neuroni che rivestono l'intero occhio dall'interno. È grazie alla retina che una persona distingue gli oggetti che lo circondano. I raggi di luce rifratti si concentrano su di esso e si forma un'immagine chiara.

Le terminazioni nervose della retina passano attraverso le fibre visive, da dove le informazioni vengono trasmesse attraverso le fibre al cervello. C'è anche un piccolo granello giallo chiamato macula. Si trova al centro della retina e ha la maggiore capacità di percezione visiva. La macula ospita i bastoncelli e i coni responsabili della visione diurna e notturna.

Coni e bastoncelli - funzioni

Il loro scopo principale è dare a una persona l'opportunità di vedere. Gli elementi agiscono come una sorta di convertitori della visione in bianco e nero e a colori. Entrambi i tipi di celle appartengono alla categoria recettori fotosensibili.

I coni dell'occhio prendono il nome dalla loro forma, che ricorda visivamente un cono. Connettono il SNC e la retina. La funzione principale è convertire i segnali luminosi da ambiente esterno in impulsi elettrici che vengono elaborati dal cervello. Le aste dell'occhio sono responsabili della visione notturna, contengono anche un elemento pigmentato: la rodopsina, se esposta ai raggi luminosi, diventa scolorita.

coni

Fotorecettore di aspetto sembra un cono. IN retina concentrato fino a sette milioni di coni. Tuttavia, un gran numero di non significa parametri giganteschi. L'elemento ha una lunghezza modesta (solo 50 micron), la larghezza è di quattro millimetri. Contengono il pigmento iodopsina. Meno sensibile dei bastoncini, ma più reattivo al movimento.

La struttura dei coni

Il recettore contiene:

• Elemento esterno (dischi a membrana);
• Parte intermedia (costrizione);
• Dipartimento interno (mitocondri);
• area sinaptica.

Ipotesi a tre componenti della percezione del colore

Esistono tre tipi di coni, ciascuno contenente una varietà unica di iodopsina e rilevamento certa parte spettro dei colori:

• Clorolab (tipo M). Reagisce alle sfumature gialle e verdi;
• Erythrolab (tipo L). Percepisce la gamma giallo-rossa;
• Cyanolab (tipo S). Responsabile della reazione alla parte blu e viola dello spettro.

Gli scienziati moderni che studiano il sistema a tre componenti della percezione visiva ne notano l'imperfezione, poiché l'esistenza di tre tipi di coni non è stata scientificamente provata. Inoltre, il pigmento cianolab non è stato trovato fino ad oggi.

Ipotesi a due componenti della percezione del colore

Questa ipotesi afferma che i coni contengono solo erytolab e chlorolab, che percepiscono rispettivamente le parti lunghe e medie dello spettro dei colori. La rodopsina, che è il componente principale delle aste, è "responsabile" delle onde corte.

Questa affermazione è supportata dal fatto che i pazienti che non distinguono lo spettro blu (cioè le onde corte) soffrono di problemi di visione notturna.

bastoni

Questo recettore inizia a funzionare quando non c'è abbastanza luce per strada o nella stanza. Sembrano un cilindro. Nella retina ci sono circa centoventi milioni di bastoncelli. Questo grande elemento ha parametri modesti. Si distingue per la sua piccola lunghezza (circa 0,06 mm) e larghezza (circa 0,002 mm).

Struttura

La composizione dei bastoncini comprende quattro elementi principali:

• Reparto all'aperto. Presentato sotto forma di dischi di membrana;
• Sezione intermedia (ciglia);
• Settore interno (mitocondri);
• Base del tessuto con terminazioni nervose.

Il recettore reagisce ai lampi di luce più deboli, poiché ha un alto grado di sensibilità. I bastoncini includono sostanza unica chiamato viola visivo. In buone condizioni di luce, si disintegra e percepisce sensibilmente lo spettro visivo blu. Di notte o di sera, la sostanza si rigenera e l'occhio distingue gli oggetti anche nell'oscurità totale.

La rodopsina ha ricevuto un nome insolito a causa della tonalità rosso sangue, che diventa gialla alla luce, quindi scolorisce completamente.

Caratteristiche della trasmissione di impulsi luminosi

Bastoncelli e coni percepiscono il flusso di luce e lo dirigono al sistema nervoso centrale. Entrambe le cellule sono in grado di lavorare fruttuosamente durante il giorno. La differenza principale è che i coni sono più sensibili alla luce rispetto ai bastoncelli.

Gli interneuroni sono responsabili della trasmissione del segnale; diversi recettori sono attaccati a ciascuna cellula contemporaneamente. Quando si collegano più bastoncini, aumenta il grado di sensibilità dell'apparato visivo. In oftalmologia, il fenomeno è chiamato "convergenza". Grazie a lei, una persona può esaminare contemporaneamente più campi visivi contemporaneamente e cogliere le minime fluttuazioni dei flussi luminosi.

La capacità di percepire i colori

Entrambi i fotorecettori sono necessari agli occhi per distinguere tra la visione diurna e notturna e per identificare le immagini a colori. Edificio unico l'occhio dà una persona grande quantità opportunità: da vedere in ogni momento della giornata, da percepire vasta area il mondo circostante, ecc.

Inoltre, gli occhi umani hanno un'abilità insolita - visione binoculare, ampliando notevolmente la vista. Bastoncelli e coni prendono parte alla percezione dell'intero spettro dei colori, quindi, a differenza degli animali, le persone distinguono tutte le sfumature del mondo che li circonda.

Sintomi di danni ai coni e ai bastoncelli

Con lo sviluppo nel corpo di un disturbo che colpisce i principali recettori della retina, si osservano i seguenti segni:

• Diminuzione dell'acuità visiva;
• Daltonismo;
• L'aspetto di un bagliore luminoso davanti agli occhi;
• Problemi con la visione notturna;
• Restringimento del campo visivo.

Alcune patologie hanno sintomi specifici, quindi non sarà difficile diagnosticarle. Questi includono daltonismo e cecità notturna. Per identificare altre malattie, dovrai sottoporti a un'ulteriore visita medica.

Metodi diagnostici per lesioni a bastoncelli e coni

Se si sospetta lo sviluppo processi patologici nell'apparato visivo del paziente viene inviato per i seguenti studi:

• Oftalmoscopia. Utilizzato per analizzare la condizione del fondo;
• Perimetria. Esplora i campi visivi;
• Rifrattometria computerizzata. Utilizzato per rilevare disturbi come miopia, ipermetropia o astigmatismo;
• Esame ecografico;
• Diagnostica della percezione del colore. Per questo, gli oftalmologi usano più spesso il test Ishihara;
• Agiografia a fluorescenza. Aiuta a valutare visivamente lo stato del sistema vascolare.

La parte dell'occhio sensibile alla luce è un mosaico di cellule sensibili alla luce (fotorecettori) situate sulla retina. La retina dell'occhio contiene due tipi di recettori fotosensibili che occupano un'area con una soluzione di circa 170° rispetto all'asse visivo: 120...130 milioni di bastoncelli (recettori per la visione notturna lunghi e sottili), 6,5...7,0 milioni di coni (recettori per la visione diurna corti e spessi). Prima di raggiungere la retina, la luce deve prima passare attraverso uno strato di tessuto nervoso e uno strato vasi sanguigni. Un tale accordo elementi fotosensibili dal punto di vista buon senso non è ottimale. Qualsiasi progettista di una telecamera avrebbe cura di montare i fili di collegamento in modo da non interferire con la luce che cade sulle fotocellule. La retina è costruita su un principio diverso e le ragioni di questa inversione della retina non sono completamente comprese.

Bastoncini e coni sono strettamente adiacenti l'uno all'altro con lati allungati. Le loro dimensioni sono molto ridotte: la lunghezza delle aste è di 0,06 mm, il diametro è di 0,002 mm, la lunghezza e il diametro dei coni sono rispettivamente di 0,035 e 0,006 mm. Densità di bastoncelli e coni diverse aree retina varia da 20.000 a 200.000 per 1 mm 2 . In questo caso, i coni predominano al centro della retina, i bastoncelli - alla periferia. Al centro della retina c'è la cosiddetta macchia gialla di forma ovale (lunghezza 2 mm, larghezza 0,8 mm) In questo punto ci sono quasi solo coni. La "macchia gialla" è l'area della retina che fornisce la visione nitida più chiara.

Bastoncelli e coni si differenziano per le sostanze sensibili alla luce che contengono. La sostanza dei bastoncini è rodopsina (viola visivo). Il massimo assorbimento di luce della rodopsina corrisponde a una lunghezza d'onda di circa 510 nm (luce verde), cioè i bastoncini hanno una sensibilità massima alle radiazioni con λ = 510 nm . La sostanza fotosensibile nei coni (iodopsina) è di tre tipi, ognuno dei quali ha un assorbimento massimo in diverse zone dello spettro.

Sotto l'influenza della luce, le molecole delle sostanze fotosensibili si dissociano (decompongono) in particelle caricate positivamente e negativamente. Quando la concentrazione di ioni e, di conseguenza, il loro totale carica elettrica raggiungere un certo valore, sotto l'azione di una carica nella fibra nervosa, si genera un impulso di corrente, che viene inviato al cervello.

Le reazioni di decadimento alla luce della rodopsina e della iodopsina sono reversibili, cioè dopo che sono state decomposte in ioni sotto l'azione della luce e la carica degli ioni ha eccitato un impulso di corrente nel nervo, queste sostanze vengono ripristinate nella loro forma fotosensibile originaria. L'energia per il recupero è fornita da prodotti che entrano nell'occhio attraverso una vasta rete di minuscoli vasi sanguigni. Pertanto, nell'occhio si stabilisce un ciclo continuo di distruzione e successivo ripristino di sostanze fotosensibili.

Se il livello della quantità di luce che agisce sull'occhio non cambia nel tempo, si stabilisce un equilibrio mobile tra le concentrazioni di sostanze negli stati di decomposizione e la forma fotosensibile originaria. Il valore di questa concentrazione dipende dalla quantità di luce che agisce sull'occhio in un momento dato o precedente, cioè La sensibilità alla luce dell'occhio cambia con vari livelli luce attiva.

È noto che se entri con luce luminosa in una stanza molto poco illuminata, all'inizio l'occhio non distingue nulla. A poco a poco, la capacità dell'occhio di distinguere gli oggetti viene ripristinata. Dopo lungo soggiorno al buio (circa 1 ora), la sensibilità dell'occhio diventa massima, poiché la concentrazione di sostanze fotosensibili raggiunge il suo limite superiore. Se, invece, dopo una lunga permanenza nell'oscurità, esci alla luce, al primo momento l'occhio sarà in uno stato di cecità: il ripristino delle sostanze fotosensibili è in ritardo rispetto al loro decadimento. A poco a poco, l'occhio si adatta al livello di illuminazione e inizia a funzionare normalmente.

Ricordiamo che la proprietà dell'occhio di adattarsi al livello della quantità di luce agente, che è espressa da un cambiamento nella sua sensibilità alla luce, è chiamata adattamento.

Bastoncini: visione notturna. I bastoncini possono reagire alla più piccola quantità di luce. Sono responsabili della nostra capacità di vedere al chiaro di luna, la luce del cielo stellato e anche quando questo cielo stellato è nascosto dalle nuvole. Sulla fig. 2.2, la curva tratteggiata mostra la dipendenza della sensibilità delle aste dalla lunghezza d'onda. Le aste forniscono solo una percezione acromatica o di colore neutro sotto forma di bianco, grigio e nero. Inoltre, ogni bacchetta non ha una connessione diretta con il cervello. Formano gruppi. Un tale dispositivo spiega l'elevata sensibilità della visione dell'asta, ma gli impedisce di distinguere i più piccoli dettagli con il suo aiuto. Questi fatti spiegano la generale incolore e sfocata della visione notturna e la validità del proverbio: "Di notte tutti i gatti sono

ry".

Riso. 2.2. Sensibilità spettrale relativa di coni e bastoncelli

Coni - visione diurna. La reazione dei coni è più complessa di quella dei bastoncelli. Invece di distinguere semplicemente tra luce e oscurità e percepirne un numero diverso fiori grigi I coni sono responsabili della percezione dei colori cromatici. In altre parole, con la visione a cono, possiamo vedere diversi colori. La distribuzione spettrale della sensibilità della visione del cono per lunghezza d'onda è mostrata in fig. 2.2 con una linea continua. Questa curva è chiamata curva della visibilità, così come la curva della sensibilità spettrale dell'occhio. La visione del bastoncello, rispetto alla visione del cono, è molto più sensibile alle radiazioni nella parte a lunghezza d'onda corta dello spettro visibile e la sensibilità alla radiazione nella parte a lunghezza d'onda lunga (rossa) dello spettro è approssimativamente uguale a quella dei coni. Tuttavia, i coni continuano a rispondere a piccoli aumenti dell'intensità della luce incidente (formando l'immagine sulla retina) anche quando la densità del suo flusso per qualche tempo diventa così grande che i bastoncelli non rispondono più a loro - sono saturi. In altre parole, tutte le aste in questo caso danno il massimo numero possibile di segnali nervosi. Pertanto, la nostra visione diurna è fornita quasi interamente dai coni. Lo spostamento della sensibilità alla luce lungo l'asse della lunghezza d'onda dalla visione del cono (diurna) alla visione del bastoncello (o notturna) è chiamato effetto Purkinje (più correttamente Purkinet). Questo "spostamento di Purkinje", dal nome dello scienziato ceco Purkinje, che per primo lo scoprì nel 1823, fa sì che un oggetto che è rosso alla luce del giorno sia da noi percepito come nero nella luce notturna o crepuscolare, mentre un oggetto percepito come blu durante il giorno appare grigio chiaro di notte.

Avere due tipi di ricevitori sensibili alla luce (bastoncini e coni) negli esseri umani è un grande vantaggio. Non tutti gli animali sono così fortunati. I polli, ad esempio, hanno solo pigne e quindi devono andare a letto al tramonto. I gufi hanno solo bastoncini; devono socchiudere gli occhi tutto il giorno.

Bastoncelli e coni: visione crepuscolare. Sia i bastoncelli che i coni sono coinvolti nella visione fioca. Il crepuscolo è la gamma di illuminazione che si estende dall'illuminazione prodotta dalla radiazione dal cielo quando il sole è sceso di più di pochi gradi sotto l'orizzonte, all'illuminazione prodotta dalla mezza luna che si alza alta in un cielo limpido. La visione crepuscolare include anche la visione in una stanza scarsamente illuminata (ad esempio, candele). Poiché in tali condizioni il contributo relativo della visione dei bastoncelli e dei coni alla percezione visiva totale cambia costantemente, i giudizi sui colori sono estremamente inaffidabili. Tuttavia, ci sono un certo numero di prodotti che devono essere classificati in base al colore utilizzando questo tipo di visione mista, poiché sono destinati al nostro consumo in condizioni di scarsa illuminazione. Un esempio è la vernice fosforescente utilizzata nei segnali stradali per le condizioni di oscuramento.

Lavoro mentale

Le informazioni dai recettori vengono trasmesse al cervello lungo il nervo ottico, che contiene circa 800.000 fibre. Oltre a una trasmissione così diretta dell'eccitazione dalla retina ai centri cerebrali, esiste un complesso Feedback per controllare, ad esempio, i movimenti dei bulbi oculari.

Da qualche parte nella retina avviene una complessa elaborazione delle informazioni: il logaritmo della densità di corrente e la trasformazione del logaritmo nella frequenza degli impulsi. Inoltre, le informazioni sulla luminosità, codificate dalla frequenza degli impulsi, vengono trasmesse al cervello attraverso la fibra del nervo ottico. Tuttavia, non solo una corrente passa attraverso il nervo, ma un complesso processo di eccitazione, una combinazione di fenomeni elettrici e chimici. Al contrario di corrente elettrica sottolineato dal fatto che la velocità di propagazione del segnale lungo il nervo è molto bassa. Si trova nella gamma da 20 a 70 m/s.

Le informazioni provenienti dai tre tipi di coni vengono convertite in impulsi e codificate nella retina prima della trasmissione al cervello. Questa informazione codificata viene inviata come segnale di luminosità da tutti e tre i tipi di coni, nonché come segnale di differenza per ogni due colori (Fig. 2.3). Qui è collegato anche il secondo canale di luminosità, probabilmente originato da un sistema di aste indipendenti.

Il primo segnale di differenza di colore è segnale di cortocircuito. È formato da coni rossi e verdi. Il secondo segnale è segnale J-S, che si ottiene in modo simile, tranne per il fatto che le informazioni su giallo ottenuto sommando i segnali di ingresso

contanti dai coni K+Z.

Fig.2.3. Modello del sistema visivo

Il cervello è stato paragonato più di una volta a un gigantesco centro che raccoglie ed elabora una grande quantità di informazioni. I tentativi di dare un senso ai milioni di connessioni in questo dispositivo incredibilmente complesso hanno avuto un grande successo. Sappiamo, ad esempio, che il nervo ottico di un occhio si collega al nervo ottico dell'altro (croce nervi ottici) affinché fibre nervose metà destra una retina va accanto alle fibre dalla metà destra dell'altra retina e dopo aver attraversato la stazione di ritrasmissione ( corpo genicolato) nel mesencefalo finiscono quasi nello stesso punto in Lobo occipitale cervello, nella parte posteriore di esso. Le eccitazioni delle retine sono proiettate in questo lobo, e parte di esse, corrispondenti al centro dell'occhio ( macchia gialla), in larga misura potenziata rispetto alle eccitazioni di altre parti della retina. La stazione di rilancio ha la possibilità di connessioni laterali e se stessa parte occipitale ha molte connessioni con tutte le altre parti del cervello.