Основной отдел зрительного анализатора представляет сетчатка глаза. Именно здесь происходит восприятие световых электромагнитных волн, их трансформация в нервные импульсы и дальнейшая передача в зрительный нерв. Дневное (цветовое) и ночное зрение обеспечивают особыми рецепторами сетчатки. В совокупности они образуют фотосенсорный слой. В зависимости от формы подобные рецепторы называют палочки и колбочки.

Функции палочек и колбочек

В этой статье мы постарались более детально разобраться с вопросом, где находятся палочки и колбочки и разобрались, какие они выполняют функции.

Строение колбочек

Колбочки представляют собой конусовидные рецепторы, сосредоточенные в центре сетчатки. Это мелкие нейроны длиной до 50 мкм, диаметром 1-4 мкм. У здорового человека их насчитывается около 7 млн. клеток. Колбочки, как самостоятельные структуры, состоят из отельных частей, каждая из которых выполняет соответствующую функцию. 4 части колбочки:

• наружная часть;
• перетяжка;
• внутренний сегмент;
• синапс.

Наружный сегмент наполнен плазматическими складками. Они называются мембранными полудисками. На их поверхности содержится светочувствительный пигмент – йодопсин. Засвеченные пигментом верхушечные складки подвергаются утилизации. На их месте образуются новые полудиски их вновь отделившейся мембраны – происходит процесс регенерации, клеточка обновляется. Полностью обновленный состав мембранный полусфер сменяется каждые 10 дней.

Перетяжка – часть наружной мембраны, играет связующую роль между наружным и внутренним частями. Сообщение между сегментами происходит посредством ресничек и цитоплазмы.

Внутренняя часть клетки представляет собой скопление митохондрий и рибосом. Эта часть отвечает за синтез и передачу энергии для работы зрительного анализатора. На рибосомах синтезируется белок, необходимый для постоянного обновления мембранных полусфер и пигмента. Ядро клетки также располагается во внутреннем сегменте.

Все нервные клетки передают импульсы через специальные контакты – синапсы. Колбочки – не исключение. Посредством синапса происходит передача сигнала биполярным клеткам.

Оболочки глаза

Склера выполняет функцию защиты глазного яблока от повреждений. Она является наружной оболочкой и занимает около 5/6 поверхности органа зрения. Часть склеры, которая находится снаружи и выходит непосредственно к окружающей среде, называется роговицей. Ей присущи свойства, благодаря которым мы имеем способность чётко видеть окружающий мир. Основные из них – это прозрачность, зеркальность, влажность, гладкость и способность пропускать и преломлять лучи. Остальная часть наружной оболочки глаза – склера – состоит из плотной соединительнотканной основы. Под ней находится следующий слой – сосудистый. Средняя оболочка представлена тремя образованиями, расположенными последовательно: радужка, ресничное (цилиарное) тело и хореоидея. Помимо этого, сосудистый слой включает зрачок. Он представляет собой небольшое отверстие, не покрытое радужной оболочкой. Каждое из этих образований имеет собственную функцию, которая необходима для обеспечения зрения. Последний слой – это сетчатая оболочка глаза. Она контактирует непосредственно с головным мозгом. Строение сетчатки глаза очень сложно. Это связано с тем, что она считается самой важной оболочкой органа зрения.

Трехкомпонентная теория цветовосприятия

Цветоощущение помогает человеку видеть картину мира во всех красках. Цветовая радуга состоит из множества электромагнитных сигналов различной длины, отвечающие за воспроизведение того или иного цвета. Глаз улавливает эти раздражители.

В соответствии с длиной волны различают 3 типа цветового спектра:

• красно-оранжевый – длинная волна излучения;
• желто-зеленый – средняя волна излучения;
• сине-фиолетовый – короткая волна излучения.

Каждая колбочка поглощает определенный луч раздражения, соответственный представленным типам. Происходит это из-за различий составляющего пигмента йодопсина. В зависимости от способности улавливать цветовой луч определённой длины и типа пигмента центральные фоторецепторы делятся на 3 вида: S, M и L-колбочки.

S-рецепторы (сокращение от «short») восприимчивы к коротковолновому спектру длиной 440-450 нм. Зрительный пигмент – цианолаб. Клетки располагаются преимущественно по периферии сетчатки, их количество минимально.

М-тип (medium) поглощает волны средней длины – 535 нм. Действующий пигмент – хлоролаб. L-колбочки (long) чувствительны к длинным волнам цветовой гаммы – 570 нм. Основной пигмент – эритролаб. M и L-клетки составляют основную часть цветовой рецепции и расположены в желтом пятне сетчатки. На этом основано правило трехкомпонентного цветоощущения – теория Юнга-Гельмгольца. Она была разработана М.В. Ломоносовым, в дальнейшем доработана учеными Томасом Юнгом и Германом Гельмгольцем.

Анализаторы

С первого дня появления ребёнка на свет зрение помогает ему познавать окружающий мир. С помощью глаз человек видит чудесный мир красок и солнца, зримо воспринимает колоссальный поток информации. Глаза дают человеку возможность читать и писать, знакомиться с произведениями искусства и литературы. Любая профессиональная работа требует от нас хорошего, полноценного зрения.

На человека постоянно действует непрерывный поток внешних раздражителей и разнообразная информация о процессах внутри организма. Понять эту информацию и правильно отреагировать на большое число происходящих вокруг событий позволяют человеку органы чувств. Среди раздражителей внешней среды для человека особенно большое значение имеют зрительные. Большая часть наших сведений о внешнем мире связана со зрением. Зрительный анализатор (зрительная сенсорная система) является важнейшим из всех анализаторов, т.к. он даёт 90% информации, которая идёт к мозгу от всех рецепторов. При помощи глаз мы не только воспринимаем свет и узнаём цвет объектов окружающего мира, но и получаем представление о форме предметов, их удалённости, размерах, высоте, ширине, глубине, иначе говоря, об их пространственном расположении. И всё это благодаря тонкому и сложному строению глаз и их связям с корой головного мозга.

Строение палочек

Цилиндрообразные светочувствительные клетки имеют длину 0,06 мм и диаметр 0,002 мм. Они сосредоточены по периферии сетчатки. Чем ближе к центру, тем скуднее скопление палочек. По количеству они превосходят колбочки в 17 раз – их насчитано около 120 млн. По строению фоторецепторные клетки схожи. Палочки, как и колбочки, состоят из наружного и внутреннего сегментов, перетяжки, или реснички, и базальной части.

Внешняя часть клетки содержит мембранные диски с молекулами родопсина. Это специфический пигмент палочек, обладающий высокой чувствительностью к свету. Благодаря родопсину палочки восприимчивы к лучам даже в 2 фотона. При ярком освещении функции пигмента слабеют, но восстанавливаются в темноте, улавливая мельчайшие источники света.

Внутренняя часть отвечает за производство и распространение энергетического потенциала клетки, синтез белка для постоянного обновления пигментных дисков.

Базальная область содержит нервные окончания, с помощью которых палочки сообщаются с биполярными клетками. Каждая биполярная клетка (2 пучок нейронов сетчатки) соединена с несколькими палочками одновременно. Далее, несколько биполярных клеток объединены одной ганглионарной клеткой. Последняя «обобщает» сумму сигналов от первых двух пучков и обеспечивает высокую чувствительность к наименьшему количеству света.

Принцип действия фоторецепторов

Человек воспринимает изображение окружающей среды посредством оптической системы организма – глаза. Единица света, фотон, проходя через хрусталик, фокусируется на сетчатке. И тут в работу вступают светочувствительные клетки. Периферические отростки этих клеток и есть палочки и колбочки. Основная задача – перевод раздражения от света в нервный импульс, который передается в верхние бугры четверохолмия головного мозга для последующей обработки.

Наименование фоторецепторы получили за свою форму. Размеры очень малы – палочки длиной всего шесть сотых миллиметра, диаметром в две сотых, колбочки – около пятидесяти микрометров, длина варьируется от одного до четырех. Успешно выполнять свои функции при таких небольших размерах, получается за счет количества. Палочек находится в сетчатке около ста двадцати миллионов, колбочек – в районе семи.

править Источники

1. G. Osterberg (1935). “Topography of the layer of rods and cones in the human retina, ” Acta Ophthalmol., Suppl. 13:6, pp. 1-102.
2. Wolken J. J. 1966. Vision, Thomas C. C.
3. De Robertis E. I., A. Lasansky. 1961. In^ The strukture of the Eye. New York — London : 29
4. Wald G., P. K. Brown, J. R/ Gibbons. 1963. Jur. Opt. Soc. Amer., 53 : 20
5. Островский М. А. 1961. Жур. Общей биол., 22 : 471
6. Лукашевич Т. П. 1962. Доклад АН СССР, 145 : 669
7. Островский М. А. 1961. Жур. Общей биол., 22 : 474
8. Вальцев В. Б. 1965. Жур. Высш. Нервн. Деят., 5 : 934
9. Вальцев В. Б. 1966. Жур. Высш. Нервн. Деят., 16 : 535
10. Н. Грин, У.Стаут, Д.Тейлор, Биология: в 3-х т, пер.с англ./ под.ред. Р.Сопера, Мир, т.2, 280—281
11. Zaidi FH, Hull JT, Peirson SN, Wulff K, Aeschbach D, Gooley JJ, Brainard GC, Gregory-Evans K, Rizzo JF 3rd, Czeisler CA, Foster RG, Moseley MJ, Lockley SW. Short-wavelength light sensitivity of circadian, pupillary, and visual awareness in humans lacking an outer retina. Curr Biol. 2007 Dec 18;17(24):2122-8 Abstract.
12. Нюберг Н. Д., Юстова Е. Н., 1955. Тр. Гос. оптич. инст., 24 : 33.
13. Д. Хьюбел Глаз, мозг, зрение. — под ред. А. Л. Бызова. — М.: Мир, 1990. — 172 с.
14. W. B. Marks, W. U. Dobelle, E. F. Mac Nichol Visual Pigments of Single Primate Cones = “Science”, v 143, 1964, p 1181. — Department of Biophysics, Johns Hopkins University, Baltimore, Maryland 21218: “Science”, v 143, 1964, p 1181, 1964. — Т. v 143. — С. p 1181.

править Примечания

1. Остерберг Г. Топография слоя стержней и конусов в сетчатке человека. Acta Ophthal Suppl. 1935; 6: 1-103.
2. Curcio CA, Sloan KR, Packer O, Hendrickson AE, Kalina RE. Распределение конусов в сетчатке человека и обезьян: индивидуальная изменчивость и радиальная асимметрия. Науки. 1987; 236: 579—582.

Зрительный нерв (проводящие пути)

Сетчатка глаза является первичным нервным центром обработки зрительной информации. Место выхода из сетчатки зрительного нерва называется диском зрительного нерва (слепое пятно). В центре диска в сетчатку входит центральная артерия сетчатки. Зрительные нервы проходят в полость черепа через каналы зрительных нервов.

На нижней поверхности головного мозга образуется перекрест зрительных нервов — хиазма, но перекрещиваются только волокна, идущие от медиальных частей сетчаток. Эти перекрещивающиеся зрительные пути называются зрительными трактами. Большинство волокон зрительного тракта устремляются в латеральное коленчатое тело, головного мозга. Латеральное коленчатое тело имеет слоистое строение и названо так потому, что его слои изгибаются наподобие колена. Нейроны этой структуры направляют свои аксоны через внутреннюю капсулу, затем в составе зрительной радиации к клеткам затылочной доли коры больших полушарий возле шпорной борозды. По этому пути идет информация только о зрительных стимулах.

Видео о том, как выглядят колбочки и палочки сетчатки

В видео демонстрируется условная семантическое изображение сетчатки. Она состоит исключительно из фоторецепторов и нескольких слоев нервных клеток. Этот орган содержит порядка 7 млн. колбочек и 130 млн. палочек.

Размещены они неравномерно, в них протекают сложные фотохимические процессы, а также возникает возбуждение на свет самого днища, благодаря чему человек имеет прекрасную возможность видеть. Если вас заинтересовало подробнее строение, то я рекомендую досмотреть видео до конца.