מוטות וחרוטים בעין

הַגדָרָה

בעין האנושית שני סוגים של קולטני פוטו המאפשרים לראות. מצד אחד ישנם קולטני המוט ומצד שני קולטני החרוט המתחלקים עוד יותר: קולטנים כחולים, ירוקים ואדומים. קולטני פוטו אלה מייצגים שכבה של הרשתית ושולחים אות לתאים המשדרים המקושרים אליהם אם הם מזהים שכיחות אור. החרוטים משמשים לראייה פוטופית (ראיית צבע וראיה ביום) והמוטות, לעומת זאת, לראייה סקוטופית (תפיסה בחושך).

עוד בנושא זה: איך החזון עובד?

בְּנִיָה

גם הרשתית האנושית רִשׁתִית שנקרא, הוא בסך הכל עובי 200 מיקרומטר ומורכב משכבות תאים שונות. תאי האפיתל של הפיגמנט, החשובים מאוד למטבוליזם, שוכבים מבחוץ רִשׁתִית על ידי קליטת ופירוק קולטני פוטר מתים וגם רכיבי תאים המופרשים העולים במהלך התהליך הראייתי.

הקולטנים בפועל, המופרדים למוטות וחרוטים, עוקבים כעת פנימה. לשניהם משותף שיש להם איבר חיצוני, שמצביע לעבר אפיתל הפיגמנט ויש להם גם מגע איתו. אחריו מגיע ציליום דק, דרכו קשורים החוליה החיצונית והקשר הפנימי זה לזה. במקרה של המוטות, החוליה החיצונית היא שכבה של דיסקי קרום, בדומה לערמת מטבעות. אולם במקרה של הטונים הקישור החיצוני מורכב מקפלי קרום כך שהקשר החיצוני נראה כמו סוג של מסרק שיער בחלק האורך, כאשר השיניים מייצגות את הקפלים האישיים.

קרום התא של הגפה החיצונית מכיל את הפיגמנט הוויזואלי של קולטני הצילום. צבע החרוטים נקרא רודופסין והוא מורכב מאופרזין גליקופרוטאין ורשתית 11 סיס, שינוי של ויטמין A1. הפיגמנטים הוויזואליים של החרוטים נבדלים מרודופסין זה מזה על ידי צורות שונות של אופסין, אך יש גם את הרשתית. הפיגמנט הוויזואלי בדיסקי הממברנה ובקפלי הממברנה נצרך על ידי התהליך הוויזואלי ויש לחדש אותו. דיסקי הקרום והקפלים נוצרים תמיד לאחרונה. הם נודדים מהחבר הפנימי לחבר החיצוני ובסופו של דבר משתחררים ונקלטים ונשברים על ידי אפיתל הפיגמנט. תקלה באפיתל הפיגמנט גורמת לתצהיר של פסולת תאים ופיגמנט ויזואלי, כמו שקורה למשל במחלה של רטיניטיס פיגמנטוזה הוא.

החבר הפנימי הוא גוף התא בפועל של קולטני הצילום ומכיל את גרעין התא ואברוני התא. תהליכים חשובים מתרחשים כאן, כמו קריאת DNA, ייצור חלבונים או חומרים של מסרים תאים; במקרה של פוטו-קולטנים, גלוטמט הוא חומר המסנג'ר.

הגפה הפנימית דקה ובעלת קצה כף הרגל הקולטנית, דרכה מחובר התא לתאים דו-קוטביים (תאי העברת). שלפוחיות משדר עם חומר המסנגר גלוטמט מאוחסנות בבסיס הקולטן. זה משמש להעברת אותות לתאים הדו קוטביים.

מאפיין מיוחד של קולטני הצילום הוא שכאשר הוא חשוך, חומר המשדר משתחרר לצמיתות, לפיו השחרור פוחת כאשר האור נופל. כך שלא כמו בתאי תפיסה אחרים גירוי מביא לשחרור מוגבר של משדרים.

ישנם תאים דו-קוטביים מוטים וחרוטים, שבתורם קשורים זה לזה עם תאי גנגליון, המרכיבים את שכבת תאי הגנגליון וששלוחות התא שלהן בסופו של דבר יחד מהוות את עצב הראייה. יש גם חיבור אופקי מורכב של תאי ה- רִשׁתִיתשמתממשת על ידי תאים אופקיים ותאי אמקרין.

הרשתית מתייצבת על ידי מה שמכונה תאי מולר, תאי הגליה של רִשׁתִיתהמשתרעים על כל הרשתית ופועלים כמסגרת.

פוּנקצִיָה

הקולטנים של העין האנושית משמשים לגילוי אור אירוע. העין רגישה לקרני אור באורכי גל בין 400 - 750 ננומטר. זה תואם את הצבעים מכחול לירוק לאדום, קרני אור מתחת לספקטרום זה מכונות אולטרה סגול ומעלה כאינפרא אדום. שניהם כבר לא נראים לעין האנושית ואף יכולים לפגוע בעין ולגרום לאטימות העדשות.

עוד בנושא זה: קָטָרַקט

הקונוסים אחראים לראיית הצבעים ודורשים יותר אור כדי לפלוט אותות. בכדי לממש את ראיית הצבעים ישנם שלושה סוגים של חרוטים, שכל אחד מהם אחראי על אורך גל שונה של אור גלוי ויש לו מקסימום ספיגה באורכי גל אלה. הצילומים הפוטוגרפיים, האופנים של הפיגמנט הוויזואלי של הקונוסים, משתנים אפוא ויוצרים 3 תת-קבוצות: הקונוסים הכחולים עם מקסימום ספיגה (AM) של 420 ננומטר, הקונוסים הירוקים עם AM של 535 ננומטר והחרוטים האדומים עם AM של 565 ננומטר. אם האור בספקטרום אורך הגל הזה פוגע בקולטנים, האות מועבר.

עוד בנושא זה: בחינת ראיית צבע

בינתיים המוטות רגישים במיוחד לשכיחות האור ולכן משמשים לגילוי אפילו מעט מאוד אור, במיוחד בחושך. זה מבדיל רק בין אור לחושך, אך לא מבחינת הצבע. לפיגמנט הוויזואלי של תאי המוט, הנקרא גם רודופסין, יש מקסימום ספיגה באורך גל של 500 ננומטר.

משימות

כפי שכבר תואר, קולטני החרוט משמשים לראייה ביום. דרך שלושת סוגי הקונוסים (כחול, אדום וירוק) ותהליך של ערבוב צבע תוסף ניתן לראות את הצבעים שאנו רואים. תהליך זה שונה מתערובת צבע פיזית וחיסונית, וכך למשל, כשמערבבים צבעי ציירים.

בנוסף, הקונוסים, במיוחד בבור הצפייה - מקום הראיה החדה ביותר - מאפשרים גם ראייה חדה ברזולוציה גבוהה. הדבר נובע בעיקר מהקשרם העצבי שלהם. פחות קונוסים מובילים לנוירון גנגליון בהתאמה מאשר עם המוטות; לפיכך הרזולוציה טובה יותר מאשר עם מקלות האכילה. בתוך ה Fovea centralis יש אפילו העברה של 1: 1.

למוטות, לעומת זאת, יש מקסימום עם מקסימום ספיגה של 500 ננומטר, שנמצא ממש באמצע טווח האור הנראה. אז אתה מגיב לאור מקשת רחבה. עם זאת, מכיוון שיש להם רק את הרודופסין, הם לא יכולים להפריד אור באורכי גל שונים. עם זאת, היתרון הגדול שלהם הוא שהם רגישים יותר מהקונוסים. שכיחות פחות משמעותית של אור מספיקה גם כדי להגיע לסף התגובה של המוטות. לכן הם משמשים לראות בחושך כאשר העין האנושית עיוורת צבע. עם זאת, הרזולוציה גרועה בהרבה מאשר בקונוסים. מוטות נוספים מתכנסים, כלומר מתכנסים, מובילים לנוירון גנגליון. משמעות הדבר היא שלא משנה איזה מוט מהתחבושת נרגש, נוירון הגנגליון מופעל. אז אין הפרדה מרחבית טובה כל כך אפשרית כמו עם הטונים.

מעניין לציין כי מכלולי המוט הם גם החיישנים למערכת המגנו-תאית כביכול, האחראית על תנועתם ותפיסת קווי המתאר.

בנוסף, אולי זה או אחר כבר שמו לב שבלילה כוכבים אינם במוקד שדה הראייה, אלא בקצה.הסיבה לכך היא שהמיקוד מתקרב אל בור הנוף, אך אין בו מקלות אכילה. אלה שוכבים סביבם, כך שתוכלו לראות את הכוכבים סביב מוקד המבט.

הפצה

בשל המשימות השונות שלהם, הקונוסים והמוטות בעין מופצים גם הם באופן שונה מבחינת הצפיפות שלהם. הקונוסים משמשים לראייה חדה עם בידול צבע במהלך היום. לפיכך אתה במרכז העיר רִשׁתִית הנפוץ ביותר (כתם צהוב - לוטאה מקולה) ובבור המרכזי (Fovea centralis) הם הקולטנים היחידים שנמצאים (ללא מוטות). בור הצפייה הוא המקום של הראייה החדה ביותר ומתמחה באור יום. למוטות יש צפיפות מקסימאלית של parafoveal, כלומר סביב בור הראייה המרכזי. בפריפריה צפיפות הפוטו-קולטנים פוחתת במהירות, לפיה בחלקים הרחוקים יותר כמעט ונמצאים רק מוטות.

גודל

חרוטים ומקלות אכילה חולקים את התוכנית במידה מסוימת, אך משתנים זה מזה. באופן כללי, מקלות אכילה ארוכים מעט יותר מאשר חרוטים.

קולטני פוט מוט הם בממוצע כ- 50 מיקרומטר ואורך של כ- 3 מיקרומטר במיקומים הצפופים ביותר, כלומר עבור מוטות, אזור parafoveal.

קולטני הקוטור חרוטים קצרים מעט מהמוטות וקוטרם של 2 מיקרומטר באזור fovea centralis, מה שנקרא בור הראייה, באזור בעל הצפיפות הגבוהה ביותר.

מספר

בעין האנושית יש מספר מכריע של קולטני פוטו. בעין אחת בלבד יש כ -120 מיליון קולטני מוט לחזון סקוטופי (בחושך), בעוד שיש סביב 6 מיליון קולטני חרוט לראיית יום.

שני הקולטנים מפגישים את האותות שלהם לכמיליון תאי גנגליון, לפיהם האקסונים (הרחבות תאים) של תאי הגנגליון הללו מהווים את עצב הראייה (nervus opticus) כצרור ומושכים למוח כך שניתן יהיה לעבד את האותות במרכזו.

מידע נוסף ניתן למצוא כאן: מרכז חזותי

השוואה בין מקלות אכילה וקונוסים

כפי שכבר תואר, למוטות והחרוטים יש הבדלים קלים במבנה, עם זאת, אינם חמורים. חשוב הרבה יותר הוא תפקידם השונה.

מוטות רגישים הרבה יותר לאור ולכן הם יכולים לגלות אפילו שכיחות קטנה של אור, אך רק להבדיל בין אור לחושך. בנוסף, הם עבים מעט יותר מהקונוסים ומועברים בצורה מתכנסת, כך שכוחם המפוזר נמוך יותר.

קונוסים, לעומת זאת, דורשים שכיחות רבה יותר של אור, אך שלוש תת-הצורות שלהם יכולות לאפשר ראיית צבע. בגלל הקוטר הקטן יותר וההעברה המתכנסת פחות חזק, עד 1: 1 בתיבת הילוכים ב- fovea centralis, יש להם רזולוציה מצוינת, שניתן להשתמש בה רק במהלך היום.

נקודה צהובה

ה לוטאה מקולה, המכונה גם הנקודה הצהובה, הוא המקום ברשתית שאיתו אנשים רואים בעיקר. השם ניתן על ידי הצבע הצהבהב של נקודה זו בפונדוס העין. הנקודה הצהובה היא המקום של רִשׁתִית עם מרבית הקולטנים. למעט בַּהֶרֶת נותרו כמעט רק מוטות שאמורים להבדיל בין אור לחושך.

ה בַּהֶרֶת עדיין מכיל את בור הצפייה, Fovea centralis. זו נקודת הראייה החדה ביותר. בור הצפייה מכיל רק קונוסים בצפיפות האריזה המרבית שלהם, שאותותיהם מועברים 1: 1, כך שהרזולוציה תהיה הטובה ביותר כאן.

הַפרָעַת הַתְזוּנָה

דיסטרופיות, שינויים פתולוגיים ברקמת הגוף הגורמים ל רִשׁתִית בדרך כלל מעוגנים גנטית, כלומר הם יכולים להיות בירושה מההורים או לרכוש אותם באמצעות מוטציה חדשה. תרופות מסוימות עלולות לגרום לתסמינים הדומים לניוון הרשתית. המשותף למחלות כי הסימפטומים מופיעים רק במהלך החיים ויש להם מסלול כרוני אך מתקדם. מהלך הדיסטרופיות יכול להשתנות מאוד ממחלה למחלה, אך הוא יכול להשתנות מאוד גם במחלה אחת. הקורס יכול אפילו להשתנות בתוך משפחה מושפעת, כך שלא ניתן להצהיר כלל על הצהרות כלליות. עם זאת, בחלק מהמחלות זה יכול להתקדם לעיוורון.

בהתאם למחלה, חדות הראייה יכולה לרדת במהירות רבה או להתדרדר בהדרגה עם מספר שנים. הסימפטומים, בין אם שדה הראייה המרכזי משתנה קודם או אובדן שדה הראיה מתקדם מבחוץ לבפנים, משתנים עקב המחלה.

אבחון ניוון רשתית יכול להיות קשה בהתחלה. עם זאת, ישנם מספר נהלי אבחון שיכולים לאפשר אבחנה; להלן מבחר קטן:

• אופטלמוסקופיה: לעתים קרובות מופיעים שינויים גלויים כמו משקעים בפונדוס העין
• אלקטרורטינוגרפיה, המודדת את התגובה החשמלית של הרשתית לגירויים לאור
• אלקטרוקולוגרפיה, המודדת שינויים בפוטנציאל החשמלי של הרשתית כאשר העיניים זזות.

למרבה הצער, נכון לעכשיו המקרה שלא ידוע על שום טיפול סיבתי או מניעה ברוב המחלות הדיסטרופיות שנגרמו גנטית. עם זאת, כיום נערכים מחקרים רבים בתחום ההנדסה הגנטית, כאשר טיפולים אלו נמצאים כיום רק בשלב המחקר.

פיגמנט חזותי

הפיגמנט החזותי האנושי מורכב מגליקופרוטאין שנקרא אופסין ומה שנקרא 11-ציס-רשתית, המהווה שינוי כימי של ויטמין A1. זה גם מסביר את החשיבות של ויטמין A לחדות הראייה. במקרה של תסמיני מחסור חמור, עיוורון לילה ובמקרים קיצוניים יכול להופיע עיוורון.

יחד עם רשתית 11 ציס, האופין המיוצר על ידי הגוף עצמו, הקיים בצורות שונות למוטות ושלושת סוגי החרוטים ("קונוס אופסין"), מובנה בתוך קרום התא. כאשר הם נחשפים לאור, המורכב משתנה: הרשתית 11-סיס משתנה לרשתית כל הטרנס וה opsin משתנה אף הוא. מטארודופסין II, למשל, מיוצר במוטות, שמפעיל מפל איתות ודיווח על שכיחות האור.

חולשה ירוקה אדומה

חולשה או עיוורון אדום-ירוק הם תקלה בראיית הצבעים שהיא מולדת וירושה מקושרת X עם חדירה לא שלמה. עם זאת, יכול להיות גם שמדובר במוטציה חדשה ולכן לאף אחד מההורים אין פגם גנטי זה. מכיוון שלגברים יש רק כרומוזום X אחד, הם נוטים הרבה יותר לחלות במחלה ועד 10% מהאוכלוסייה הגברית מושפעת. עם זאת, רק 0.5% מהנשים נפגעות, מכיוון שהן יכולות לפצות על כרומוזום X פגום עם שנייה בריאה.

החולשה האדומה-ירוקה מתבססת על העובדה כי התרחשה מוטציה גנטית עבור אופיני החלבון הוויזואלי באיזופורם הירוק או האדום. זה משנה את אורך הגל אליו הרגיש האופסי ולכן לא ניתן להבחין מספיק בגוונים אדומים וירוקים. המוטציה מתרחשת בתדירות גבוהה יותר במערך הראייה הירוקה.

קיימת גם אפשרות שראיית הצבעים לאחד הצבעים נעדרת לחלוטין, למשל אם הגן המקודד כבר לא קיים. נקראת חולשה אדומה או עיוורון פרוטנומליה אוֹ. פרוטנופיה (לירוק: דברים אוֹ. Deuteranopia).

צורה מיוחדת היא מונוכרומטיזם של הקונוס הכחול, כלומר רק הקונוסים הכחולים והראייה הכחולה עובדים; לא ניתן גם להפריד בין אדום לירוק.

קרא עוד בנושא:

• חולשה ירוקה אדומה
• עיוור צבעים
• מבחן חולשה אדומה-ירוקה
• בחינת ראיית צבע