Fotoreceptorer - Kottar och stavar

Vad är fotoreceptorer

Fotoreceptorer är nervceller som finns på näthinnan . Dessa element är känsliga för ljusvågor och spelar en viktig transduktionsfunktion, dvs de kan omvandla ljuset som når ögans botten till information (första kemiska, då elektriska) som ska överföras till hjärnan med hjälp av optisk nerv.

Fotoresceptorerna i näthinnan är uppdelade i stavar och kottar . Deras strukturella skillnader är relaterade till viktiga funktionella egenskaper. Stavar, till exempel, sänder en mindre klar bild, men har ett större antal fotopigment än kottar och är känsligare vid svagt ljus. Alla stavar innehåller också samma fotopigment (rhodopsin), medan konerna inte är alla samma. Dessa sista fotoreceptorer presenterar faktiskt tre olika typer av ljuskänsliga pigment (jodopsiner), vilket garanterar diskriminering av de olika färgerna (varje kegel i näthinnan innehåller bara en av de tre fotopigmenten). Dessutom är kottar ansvariga för dagtidssyn och noggrant fånga detaljer.

Funktioner och funktioner

Kottar och stavar är högspecialiserade celler, som har funktionen att ta emot ljus och anpassa det för att överföra det till hjärnan.

I visionprocessen delar fotoreceptorerna uppgiften:

• Kottarna är dedikerade till tydlig och central vision, de tillåter att se fina detaljer och används främst i dagvision (fotopisk) eller i närvaro av artificiella ljuskällor. Det finns tre typer av koner, som var och en innehåller ett pigment som gör dem känsliga för olika våglängder i det synliga spektret. i synnerhet har de absorptionstoppar vid 420, 530 och 560 nm, vilka motsvarar blå, grön och röd respektive. Av denna anledning kan kottar uppfatta färger.
• Stavar å andra sidan har stor ljuskänslighet och låter dig se även på natten och i närvaro av låg ljusintensitet (scotopic eller crepuscular vision). Dessa fotoreceptorer kan emellertid inte konstruera bilder av god kvalitet och kan inte särskilja färger. Stavarna ingriper i själva verket i den achromatiska synen, karakteriserad endast av vita, svarta och nyanser av grått.

Cones och stavar är därför komplementära och deras synkroniseringsarbete garanterar perfekt vision.

Distribution i näthinnan

Fotoreceptorerna är inte jämnt fördelade över hela näthinnan. Kottarna är ca 6 miljoner i hela näthinnan, så det finns färre än stavarna; De har en mycket hög densitet i makulärregionen (centralt område av retinalplanet) och är de enda fotoreceptorer som finns i fovea.

Stavar däremot upptar hela näthinnan (med undantag för fovealområdet) och är mycket mer talrika än kottar (i genomsnitt 120 miljoner i varje näthinna). Andelen stavar ökar, i synnerhet när avståndet från fovea ökar tills det är maximalt vid näthinnans extrema periferi. Detta förklarar anledningen till att vi i närvaro av dim ljus kan bättre observera objekt om vi inte tittar direkt på dem.

Färgsyn

Förmågan att uppleva färger baseras på närvaron av tre typer av koner, som svarar mot specifika våglängder inom synligt ljus. I dessa fotoreceptorer finns i själva verket tre typer av proteiner (opsins) som är känsliga för en stimulans av ca 420 nm (känslig för det blå spektret), 530 nm (grönt) och 560 nm (rött).

Baserat på spektralkompositionen för strålningen emitterad av det observerade objektet aktiveras de tre typerna av kottar i olika kombinationer och procentsatser.

Förmågan att skilja de olika färgerna är resultatet av denna interaktion och den slutliga behandlingen vid cerebral nivå. Den samtidiga och maximala stimulans av konerna ger uppfattningen av vit.

Människor utan en viss typ av kegla förlorar naturligtvis förmågan att uppleva vissa färger, som händer i färgblindhet.

Obs . Varje typ av kott plockar sig bättre på en viss våglängd, men var och en av dem kan också svara inom en viss variation inom samma spektrum.

Vidare bör det noteras att absorptionsspektra av de tre typerna av koner delvis överlappar varandra så många färger kan uppfattas.

Hur är de

Strukturella egenskaper hos fotoreceptorer

Fotoreceptorerna presenterar successivt ett yttre segment och ett inre segment i förhållande till cellerna i det pigmenterade epitelet, en yttre fiber, kärnan, en axon (eller inre fiber) och en synaptisk avslutning.

Det yttre segmentet av konerna har formen av en stympad pyramid, medan stavarnas stav är cylindrisk och långsträckt; I båda fallen kännetecknas denna del av en stratifierad serie lameller, vilka avgränsar membranösa, plana och discoida socklar nedsänkt i cellens cytoplasma. Dessa "skivor" innehåller pigmenten som reagerar på ljus och orsakar förändringar i fotoreceptormembranpotentialen (rhodopsin för stavar och jodopsiner för kottar). Det yttre segmentet av kottar och stavar är i kontakt med det pigmenterade epitelet, det yttersta skiktet av näthinnan, viktigt eftersom det ger en grundläggande molekyl för fototransduktionsprocessen: retinalen.

Det inre segmentet kännetecknas av närvaron av intracellulära organeller, såsom mitokondrier och granulära endoplasmatiska retiklemembran, vilka är oumbärliga för cellulär metabolism. Det är faktiskt deras uppgift att producera nya pigmentmolekyler då de bryts ner. Denna del fortsätter att krympa till en yttre fiber följt av den del av den cellulära kroppen som innehåller kärnan. Den sistnämnda är kopplad av axonen (eller den inre fibern) till den synaptiska terminationen, som har en glödform (sfärisk) i stavarna, översvämmade och grenade (pedicel) i konerna.

Den synaptiska terminering möjliggör överföring av signaler från fotoreceptorn till de bipolära cellerna genom synapser, dvs genom biokemisk överföring mellan nervceller. Denna del är i själva verket analog med den synaptiska knappen hos axonala terminalerna av neuroner, där vesiklar innehållande neurotransmittorn är närvarande.

Förhållanden med andra celler i näthinnan

Näthinnan är ett membran placerat på ögans inre yta, bildad av tre lager av nervvävnad, som består av olika typer av celler:

• Ett inre skikt bestående av ganglionceller;

• Ett mellanskikt innehållande bipolära celler;

• Ett mer yttre skikt, i kontakt med det pigmenterade epitelet, där fotoreceptorerna finns.

Kottar och stavar är ordnade vinkelrätt mot retinalytan; om de utsätts för ljus eller mörker genomgår de konformationsförändringar som modulerar frisättningen av neurotransmittorer. Dessa utför en excitatorisk eller hämmande verkan på näthinnans bipolära celler.

De bipolära cellerna är anslutna på ena sidan till fotoreceptorerna och å andra sidan till ganglioncellerna i det innersta skiktet, vars axoner ger upphov till optisk nerv. Bipolära celler är kapabla att överföra graduerade potentialer.

Ganglioncellsaxonerna bildar en stråle som konvergerar på optisk skiva och går ut ur ögongloben, fortsätter mot diencephalon som en optisk nerv (paret av kranialnerven); som svar på retinalreceptortransduktion genererar ganglionceller åtgärdspotentialer riktade mot centrala nervsystemet.

I näthinnan finns också amakrina och horisontella celler som modulerar kommunikation i näthinnan i näthinnan (till exempel genom lateral hämning).

På baksidan av näthinnan finns emellertid choroid.

Obs . Stänger och kottar utsätts inte för glaskroppen, men är placerade i näthinnans yttre skikt, så de är glada över ljuset efter att det har passerat genom det inre och mellersta retinala skiktet.

ljusöver

Fototransduktion representerar processen genom vilken ljusenergi omvandlas till elektriska signaler och överförs sedan till hjärnan genom optisk nerv. Detta fenomen ser fotoreceptorer som huvudpersoner, vars funktion är baserad på fotokemiska reaktioner.

Den första händelsen av fototransduktion representeras av absorptionen av ljussignalen med fotopigment. Var och en av dessa molekyler karakteriseras av en topp av ljusabsorption, som motsvarar en viss våglängd (i fallet med kottar gör det till exempel det känsligare för en given färg). Varje ljuskänsligt pigment innehåller en komponent som kallas retinal (vanligt för alla fotopigment) och ett protein som kallas opsin.

På grund av ljusstrålar förändras fotopigment därför sin molekylstruktur som utlöser biokemiska reaktioner från vilka nervstimulering härstammar. Detta överförs sedan till de intilliggande retinala cellerna (bipolär och ganglionär).

Kaskaden av händelser i stavarna

Stångfotopigmentet (rhodopsin) är beläget i membranet på de yttre segmentskivorna. Här finner vi också ett G-protein (kallat transducin) och ett enzym, fosfodiesteras, vilket katalyserar nedbrytningen av den andra cykliska GMP-budbäraren (cGMP).

I mörkret :

• Nivåerna av cGMP är förhöjda i cytosolen i det yttre segmentet av staven och öppnar således natriumkanalerna som finns i fotoreceptormembranet.
• Natriumjoner kommer in i cellen och bestämmer en depolarisering som reser från det yttre segmentet till fotoreceptorterminalen.
• Som svar på depolarisering öppnas kalciumkanaler.
• Kalciumpåverkan utlöser en exocytosprocess som leder till frigöring av neurotransmitter.
• Neurotransmittorn verkar på bipolära celler, vilket genererar graduerade potentialer.

I ljuset :

• Rhodopsin absorberar ljus.
• Näthinnan ändrar sin konformation och dissocierar sig från opsin (pigmentet som finns i stavarna blir "missfärgat"), vilket aktiverar transducin som i sin tur aktiverar fosfodiesteraset.
• Fosfodiesteras katalyserar klyvningen av cyklisk GMP.
• Nivåerna av cGMP i cytosolen i det yttre segmentet minskar, så natriumkanalerna stänger.
• Det lägre natriumintaget hyperpolariserar cellen (på grund av frisättningen av kalium).
• Hyperpolarisationen orsakar nedläggningen av kalciumkanalerna i det inre segmentet, därför frigörs mindre neurotransmittor från fotoreceptorterminalen.

Processen för fototransduktion som uppträder i de tre typerna av kottar liknar stavarnas, även om tre olika fotopigment är inblandade.