Палочки и колбочки сетчатки глаза

Зрение – первое чувство, применяемое человеком для познания внешнего мира.

Сначала человек смотрит на объект интереса, затем трогает, ощущает, нюхает или пробует.

Это настолько естественный процесс, что трудно поверить в сложность его реализации зрительной системой. Она сложна, но от этого не менее интересна. Создание изображения претерпевает много этапов создания, один из которых – восприятие и обработка цветовых и световых раздражителей и превращение их в нервный импульс. Этой цели служит сетчатка глаза. Эта тонкая пластинка – самая важная составляющая глазного яблока, она является началом зрительного анализатора.

Сетчатка содержит множество чувствительных волокон, воспринимающих внешние раздражители. Волокна объединены в 3 нервных пучка:

  • первый – палочки и колбочки;
  • второй – биполярные клетки;
  • третий – ганглионарные клетки.

Палочки и колбочки отвечают за фоторецепцию сетчатки и находятся в ее наружном слое.

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.

Функции колбочек

Колбочки несут ответственность за четкость и восприятие цвета, улавливают резкие движения. Обладают функцией поглощения цветовых сигналов благодаря пигменту йодопсину. Пигмент покрывает дисковидные складки наружного сегмента фоторецептора. Йодопсин одинаков не во всех клетках. Именно по разновидности пигмента и их функциям разработаны трехкомпонентная и двухкомпонентная теории восприятия цвета.

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.

Двухкомпонентная теория цветовосприятия

Двухкомпонентная, или нелинейная, теория цветоощущения предполагает наличие только 2 видов пигмента – эритролаба и хлоролаба, и соответствующих им колбочек. Функцию восприятия сине-фиолетовой ветки цветовой гаммы берут на себя палочки. В пользу двухкомпонентной теории говорит неполное изучение и недоказанная роль пигмента цианолаба в зрительном акте.

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.

Функции палочек

Палочки обеспечивают периферическое и ночное зрение. Они чувствительны к фиолетово-синей гамме цветового спектра. Поэтому в темноте предметы отдают черно-синими переливами. Способности к цветовому восприятию колбочек падают ночью, на их месте активную работу начинают палочки. Поэтому цвета в темное время суток не различимы, и человек видит только очертания окружающих предметов.

Заключение

Глаз – достаточно сложная структура, выполняющая множество функций одновременно. Цель – четкое цветное зрение. Согласованная работа фоторецепторов делает возможным полноценное зрение. Человек видит яркую картину мира, различает мельчайшие детали и оттенки, легко ориентируется в дневное и ночное время суток. Вся прелесть видения была бы невозможна без отлаженного непрерывного взаимодействия маленьких помощников – палочек и колбочек.

Полезное видео

 

Рейтинг автора
Автор статьи
D. Aleaxndrescu
Написано статей
2031
Была ли статья полезной?
Оцените материал по пятибальной шкале!
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (Пока оценок нет)

Если у вас остались вопросы или вы хотите поделиться своим мнением, опытом - напишите комментарий ниже.

Что еще почитать

Оставьте комментарий