광 수용체 - 원뿔 및 막대

광 수용체 란 무엇인가?

광 수용체는 망막 에서 발견되는 신경 세포입니다. 이 요소들은 빛의 파장에 민감하며 중요한 변환 기능을 수행합니다. 즉, 시신경을 통해 눈 밑으로 도달하는 빛을 정보 (첫 번째 화학 물질, 전기)로 변환하여 뇌로 전송할 수 있습니다.

망막의 광 수용체는 막대 와 원뿔 로 나뉘어져있다. 구조적 차이는 중요한 기능적 특성과 관련이 있습니다. 예를 들어로드는 덜 선명한 이미지를 전송하지만 원뿔보다 더 많은 수의 광 유색을 가지며 낮은 조명 조건에서 더 민감합니다. 모든 막대에는 동일한 광 안료 (rhodopsin)가 포함되어 있지만 콘은 모두 동일하지 않습니다. 이 마지막 photoreceptors는 사실, 다양한 색상의 차별을 보장하는 3 가지 유형의 빛에 민감한 안료 (iodopsins)를 나타냅니다 (각 콘은 3 개의 photopigment 중 하나만 포함합니다). 또한 콘은 주간 시각을 담당하고 세부 사항을 정확하게 캡처합니다.

특징 및 기능

원뿔과 막대는 고도로 전문화 된 세포로 빛을 받아서 뇌에 전달하는 기능을 가지고 있습니다.

비전 프로세스에서 광 수용체는 다음과 같은 작업을 공유합니다.

• 원뿔 은 명확하고 중심적인 비전에 전념하고 있으며, 세부 사항을 볼 수 있으며 주로 주간 (명상) 또는 인공 광원이있는 곳에서 사용됩니다. 3 가지 유형의 원뿔이 있으며, 각각은 가시 스펙트럼의 다른 파장에 민감하게 반응하는 안료를 포함합니다. 특히, 이들은 420, 530 및 560 nm에서 각각 청색, 녹색 및 적색에 상응하는 흡수 피크를 갖는다. 이러한 이유로 뿔은 색상을 인식 할 수 있습니다.
• 반면에 막대 는 빛에 큰 감도를 가지고있어 야간이나 낮은 빛의 강도 (암시 적 또는 간헐적 인 시력)가있는 곳에서도 볼 수 있습니다. 그러나 이러한 감광체는 좋은 품질의 이미지를 구성 할 수 없으며 색을 구분할 수 없습니다. 막대는 실제로 흰색, 검은 색 및 회색 음영으로 만 특징 지어지는 무색 시력에 개입합니다.

따라서 원뿔과 막대는 상호 보완 적이며 동기화 된 작업으로 완벽한 비전을 보장합니다.

망막의 분포

광 수용체는 전체 망막에 고르게 분포되어 있지 않습니다. 콘은 전체 망막에서 약 600 만개이므로 막대보다 적습니다. 그들은 황반 영역 (망막 평면의 중심 영역)에서 매우 높은 밀도를 가지며 중심와에 존재하는 유일한 광 수용체입니다.

반면에로드는 망막 영역을 제외한 전체 망막을 차지하며 원뿔보다 훨씬 많습니다 (각 망막에서 평균 1 억 2 천만). 막대의 백분율은 망막의 극단적 인 주변부에서 최대가 될 때까지 중심에서부터 거리가 멀어 질수록 증가합니다. 이것은 희미한 빛이있는 곳에서 직접 보지 않으면 물체를 더 잘 관찰 할 수있는 이유를 설명합니다.

컬러 비전

색상을 인식하는 능력은 가시 광선 분야의 특정 파장에 반응하는 세 가지 유형의 원추체의 존재를 기반으로합니다. 이 감광체에는 실제로 약 420nm (파란색 스펙트럼에 민감), 530nm (녹색) 및 560nm (빨간색)의 자극에 각각 민감한 세 가지 유형의 단백질 (옵신)이 있습니다.

관찰 된 물체에 의해 방출 된 방사선의 스펙트럼 조성에 기초하여, 3 가지 유형의 원뿔이 다양한 조합 및 백분율로 활성화된다.

다양한 색상을 구분할 수있는 능력은이 상호 작용과 대뇌 수준의 최종 처리 결과입니다. 콘의 현대적이고 최대의 자극은 흰색에 대한 인식을 제공합니다.

특정 유형의 원뿔없는 사람들은 분명히 색맹 에서처럼 특정 색을 감지하는 능력을 잃어 버리게됩니다.

참고 . 원추형의 각 유형은 특정 파장에서 더 잘 나타 나지 만, 각 스펙트럼은 동일한 스펙트럼 내에서 특정 변형 내에서 반응 할 수도 있습니다.

또한, 3 가지 유형의 원뿔의 흡수 스펙트럼이 부분적으로 겹쳐져 있으므로 많은 색상이 감지 될 수 있습니다.

그들은 어때?

감광체의 구조적 특성

광 수용체는 색소 상피의 세포, 외부 섬유, 핵, 축삭 (또는 내부 섬유) 및 시냅스 종결과 관련하여 연속적으로 외부 분절 및 내부 분절을 나타낸다.

콘의 바깥 쪽 부분 은 잘린 피라미드 모양을하고 막대의 모양은 원통형이고 길다. 두 경우 모두이 부분은 세포질의 세포질에 잠겨있는 막 모양의 평평하고 원추형 인 구획을 한정하는 층상의 일련의 층상으로 특징 지어진다. 이 "디스크"는 빛에 반응하여 광 수용체 막 전위 (원뿔에 대한 막대 및 요오드 틴에 대한 로돕신)의 변화를 유발하는 안료를 함유합니다. 원뿔과 막대의 바깥 쪽 세그먼트는 망막의 가장 바깥 쪽 레이어 인 색소 상피와 접촉합니다. 이는 중요한 역할을하는 광전 변환 프로세스 인 망막입니다.

내부 분절은 세포 대사에 필수 불가결 한 미토콘드리아 및 과립 소포체 막과 같은 세포 내 소기관의 존재를 특징으로한다. 사실, 새로운 안료 분자가 분해 될 때이를 생산하는 것이 그들의 임무입니다. 이 부분은 계속해서 외부 섬유로 수축하고, 그 다음 세포핵의 일부가 핵을 포함합니다. 후자는 축색 돌기 (또는 내부 섬유)에 의해 시냅스 종결 자와 연결되며, 봉에서 전구 모양 (구형), 원뿔에서 홍수 및 분지 (작은 꽃자루)가있다.

시냅스 터미네이션 은 시냅스에 의해 광 수용체에서 양극성 세포로, 즉 신경 세포 사이의 생화학 적 전달에 의한 신호 전달을 가능하게합니다. 이 부분은 실제로 신경 전달 물질을 포함하는 소포가있는 뉴런의 축삭 종말의 시냅스 버튼과 유사합니다.

망막의 다른 세포들과의 관계

망막은 다양한 유형의 세포로 구성된 세 개의 신경 조직 조직에 의해 형성된 눈 안쪽 표면에 위치한 막입니다.

• 신경절 세포로 구성된 내층;

• 바이폴라 전지를 함유하는 중간층;

• 광 수용체가 발견되는 색소 상피와 접촉하는보다 외층.

원뿔과 막대는 망막 표면에 수직으로 배열됩니다. 빛 또는 어둠에 노출되면 그들은 신경 전달 물질의 방출을 조절하는 구조 변화를 겪습니다. 이들은 망막의 양극성 세포에 흥분성 또는 억제 작용을 수행합니다.

양극성 세포는 한쪽이 광 수용체에 연결되고 다른 한쪽은 축삭이 시신경을 일으키는 최 내층의 신경절 세포에 연결됩니다. 양극 세포는 졸업 된 잠재력을 전달할 수 있습니다.

신경절 세포의 축색 돌기는 시신경에 수렴하여 안구에서 빠져 나와 시신경 (두개 신경의 한 쌍)으로 간뇌쪽으로 진행한다. 망막 수용체 전달에 반응하여, 신경절 세포는 중추 신경계를 목표로하는 활동 전위를 생성한다.

망막에는 망막 신경 조직에서의 통신을 조절하는 무 축삭 세포 및 수평 세포가있다 (예를 들어, 측방 억제에 의한).

반면 망막 뒤에는 맥락막이 있습니다.

참고 . 막대와 원뿔은 유리체 유머에 노출되지 않지만 망막의 바깥 레이어에 위치하므로 망막 안쪽과 중간 망막을 통과 한 후 빛에 의해 흥분됩니다.

phototransduction

광전도 (Phototransduction)는 빛 에너지가 전기 신호로 변환 된 다음 시신경을 통해 뇌로 전송되는 과정을 나타냅니다. 이 현상은 광 수용체를 주역으로보고 있으며 그 기능은 광화학 반응을 기반으로합니다.

광 변환의 첫 번째 사건은 광 신호에 의한 광 신호의 흡수로 표현됩니다. 이 분자들 각각은 특정 파장에 상응하는 광 흡수 피크를 특징으로합니다 (예를 들어, 원뿔의 경우, 주어진 색상에 더 민감합니다). 각 감광성 안료는 망막 (모든 photopigments에 공통적 인)이라는 성분과 옵신 (opsin)이라고 불리는 단백질을 함유하고 있습니다.

따라서 광 조사로 인하여 광 유도체는 분자 구조를 변화시켜 생체 화학 반응을 일으켜 신경 자극이 시작됩니다. 이것은 인접한 망막 세포 (bipolar and ganglionary)로 전달됩니다.

막대의 이벤트 캐스케이드

막대 photopigment (rhodopsin)는 외부 세그먼트 디스크의 멤브레인에 위치하고 있습니다. 여기서 우리는 또한 G 단백질 (transducin)과 효소 인 phosphodiesterase를 발견하여 두 번째 cyclic GMP messenger (cGMP)의 분해를 촉매합니다.

어둠 속에서 :

• cGMP의 수준은로드의 바깥 부분의 세포질 내에서 상승되어 광 수용체 막에 위치한 나트륨 채널을 개방합니다.
• 나트륨 이온은 세포로 들어가서 외부 분절에서 광 수용체 터미널로 이동하는 탈분극을 결정합니다.
• 탈분극에 반응하여 칼슘 채널이 열립니다.
• 칼슘 주입은 신경 전달 물질 방출로 이끄는 엑소 사이토 과정을 유발합니다.
• 신경 전달 물질은 양극성 세포 (bipolar cells)에서 작용하여 눈금이있는 잠재력을 발생시킵니다.

조명 :

• 로돕신은 빛을 흡수합니다.
• 망막은 그 모양을 변화시키고 opsin으로부터 분리한다 (막대에있는 안료는 "변색"이된다). 이것은 transducin을 활성화시켜 차례로 phosphodiesterase를 활성화시킨다.
• 포스 포 디에스 터라 제는 사이 클릭 GMP의 절단을 촉매한다.
• 바깥 부분의 세포질에서 cGMP 수준이 감소하여 나트륨 채널이 닫힙니다.
• 낮은 나트륨 섭취는 세포를 과민성으로 만듭니다 (칼륨의 방출로 인해).
• 과분극은 내부 분절에서 칼슘 채널의 폐쇄를 일으키므로 광 수용체 말단에서 신경 전달 물질이 덜 방출됩니다.

세 가지 유형의 원추형에서 발생하는 광전 변환의 과정은 비록 세 가지 다른 광 양이온이 관련 되더라도 막대의 모양과 유사합니다.