Anatomia-Lessico

Bacchette e coni negli occhi

definizione

L'occhio umano ha due tipi di fotorecettori che ci consentono di vedere. Da una parte ci sono i recettori dei bastoncelli e dall'altra i recettori dei coni, che vengono nuovamente suddivisi: recettori blu, verdi e rossi. Questi fotorecettori rappresentano uno strato della retina e inviano un segnale alle cellule trasmittenti ad essi collegate se rilevano un'incidenza di luce. I coni sono utilizzati per la visione fotopica (visione dei colori e visione di giorno) e le aste, invece, per la visione scotopica (percezione al buio).

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costruzione

Anche la retina umana retina chiamato, ha uno spessore totale di 200 µm ed è costituito da diversi strati cellulari. All'esterno ci sono le cellule epiteliali del pigmento, che sono molto importanti per il metabolismo del retina sono assorbendo e abbattendo i fotorecettori morti e anche i componenti cellulari secreti che si presentano durante il processo visivo.

Più all'interno seguono i fotorecettori effettivi, che sono separati in coni e bastoncelli. Entrambi hanno in comune il fatto di avere un arto esterno che punta verso l'epitelio pigmentato e che ha anche un contatto con esso. Questo è seguito da un ciglio sottile, attraverso il quale sono collegati il collegamento esterno e il collegamento interno. Nel caso delle aste, la maglia esterna è uno strato di dischi di membrana, simile a una pila di monete. Nel caso dei tenoni, invece, la maglia esterna è costituita da pieghe della membrana in modo che la maglia esterna assomigli a una specie di pettine per capelli in sezione longitudinale, con i denti che rappresentano le singole pieghe.

La membrana cellulare dell'arto esterno contiene il pigmento visivo dei fotorecettori. Il colore dei coni è chiamato rodopsina e consiste in una glicoproteina opsina e 11-cis retinale, una modifica della vitamina A1. I pigmenti visivi dei coni differiscono dalla rodopsina e l'uno dall'altro per diverse forme di opsina, ma hanno anche la retina. Il pigmento visivo nei dischi della membrana e nelle pieghe della membrana viene consumato dal processo visivo e deve essere rigenerato. I dischi e le pieghe della membrana sono sempre di nuova formazione. Migrano dal membro interno al membro esterno e alla fine vengono rilasciati, assorbiti e scomposti dall'epitelio pigmentato. Un malfunzionamento dell'epitelio pigmentato provoca un deposito di detriti cellulari e pigmento visivo, come avviene ad esempio nella malattia del Retinite pigmentosa è.

Il membro interno è l'effettivo corpo cellulare dei fotorecettori e contiene il nucleo cellulare e gli organelli cellulari. È qui che avvengono processi importanti, come la lettura del DNA, la produzione di proteine o sostanze messaggere cellulari; nel caso dei fotorecettori, il glutammato è la sostanza messaggera.

L'arto interno è sottile e presenta all'estremità un cosiddetto piede recettore, tramite il quale la cellula è collegata alle cosiddette cellule bipolari (cellule inoltro). Le vescicole del trasmettitore con la sostanza messaggera glutammato sono immagazzinate nella base del recettore. Viene utilizzato per trasmettere segnali alle cellule bipolari.

Una caratteristica speciale dei fotorecettori è che al buio, la sostanza trasmittente viene rilasciata in modo permanente, per cui il rilascio diminuisce quando la luce cade. Quindi non è come con altre cellule di percezione che uno stimolo porta ad un aumento del rilascio di trasmettitori.

Esistono cellule bipolari a bastoncello e cono, che a loro volta sono interconnesse con le cellule gangliari, che costituiscono lo strato di cellule gangliari e i cui processi cellulari insieme formano il nervo ottico. Esiste anche una complessa interconnessione orizzontale delle celle del retinache è realizzato da cellule orizzontali e cellule amacrine.

La retina è stabilizzata dalle cosiddette cellule di Müller, le cellule gliali del retinache coprono l'intera retina e fungono da struttura.

funzione

I fotorecettori dell'occhio umano vengono utilizzati per rilevare la luce incidente. L'occhio è sensibile ai raggi luminosi con lunghezze d'onda comprese tra 400 e 750 nm, che corrispondono ai colori dal blu al verde al rosso I raggi luminosi al di sotto di questo spettro sono indicati come ultravioletti e sopra come infrarossi. Entrambi non sono più visibili all'occhio umano e possono persino danneggiare l'occhio e causare opacità della lente.

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I coni sono responsabili della visione dei colori e richiedono più luce per emettere segnali. Per realizzare la visione dei colori, ci sono tre tipi di coni, ognuno dei quali è responsabile di una diversa lunghezza d'onda della luce visibile e ha il suo massimo di assorbimento a queste lunghezze d'onda. I fotopigmenti, le opsine del pigmento visivo dei coni, quindi differiscono e formano 3 sottogruppi: i coni blu con un massimo di assorbimento (AM) di 420 nm, i coni verdi con un AM di 535 nm ei coni rossi con un AM di 565 nm Se la luce di questo spettro di lunghezze d'onda colpisce i recettori, il segnale viene trasmesso.

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Nel frattempo, le aste sono particolarmente sensibili all'incidenza della luce e vengono quindi utilizzate per rilevare anche pochissima luce, soprattutto al buio. Si distingue solo tra chiaro e scuro, ma non in termini di colore. Il pigmento visivo dei bastoncelli, chiamato anche rodopsina, ha un massimo di assorbimento a una lunghezza d'onda di 500 nm.

compiti

Come già descritto, i recettori conici vengono utilizzati per la visione diurna. Attraverso i tre tipi di coni (blu, rosso e verde) e un processo di miscelazione dei colori additiva, è possibile vedere i colori che vediamo. Questo processo differisce dalla miscelazione fisica e sottrattiva dei colori, come ad esempio quando si mescolano i colori dei pittori.

Inoltre, i coni, specialmente nella fossa di osservazione - il punto di visione più nitida - consentono anche una visione nitida ad alta risoluzione. Ciò è dovuto in particolare anche alla loro interconnessione neurale. Meno coni conducono a un rispettivo neurone gangliare rispetto ai bastoncelli; la risoluzione è quindi migliore che con le bacchette. Nel Fovea centralis c'è anche un inoltro 1: 1.

Le bacchette, invece, hanno un massimo con un assorbimento massimo di 500 nm, che è proprio nel mezzo del campo della luce visibile. Quindi reagiscono alla luce da un ampio spettro. Tuttavia, poiché hanno solo la rodopsina, non possono separare la luce di diverse lunghezze d'onda. Tuttavia, il loro grande vantaggio è che sono più sensibili dei coni. Anche un'incidenza della luce significativamente inferiore è sufficiente per raggiungere la soglia di reazione per le aste. Sono quindi utilizzati per vedere al buio quando l'occhio umano è daltonico. La risoluzione, tuttavia, è molto peggiore che con i coni. Più bastoncelli convergono, cioè convergono, conducono a un neurone gangliare. Ciò significa che indipendentemente da quale asta della benda è eccitata, il neurone gangliare viene attivato. Non è quindi possibile avere una separazione spaziale così buona come con i tenoni.

È interessante notare che i gruppi di aste sono anche i sensori per il cosiddetto sistema magnocellulare, che è responsabile del movimento e della percezione del contorno.

Inoltre, l'uno o l'altro potrebbe aver già notato che le stelle non sono al centro del campo visivo di notte, ma piuttosto sul bordo. Questo perché il focus si proietta sulla visuale, ma non ha le bacchette. Questi giacciono intorno a loro, quindi puoi vedere le stelle attorno al centro dello sguardo.

distribuzione

A causa dei loro diversi compiti, i coni e i bastoncelli nell'occhio sono anche distribuiti in modo diverso in termini di densità. I coni sono utilizzati per una visione nitida con differenziazione del colore durante il giorno. Sei quindi al centro del retina più comune (macchia gialla - Macula lutea) e nella fossa centrale (Fovea centralis) sono gli unici recettori presenti (senza bastoncelli). La fossa di osservazione è il luogo della visione più nitida ed è specializzata nella luce del giorno. Le aste hanno la loro massima densità parafoveale, cioè attorno alla fossa visiva centrale. Nella periferia la densità dei fotorecettori diminuisce rapidamente, per cui nelle parti più distanti sono presenti quasi solo i bastoncelli.

dimensione

Coni e bacchette condividono il progetto in una certa misura, ma poi variano. In generale, le bacchette sono leggermente più lunghe dei coni.

I fotorecettori a bastoncello hanno una lunghezza media di circa 50 µm e un diametro di circa 3 µm nei punti più densamente compattati, cioè la regione parafoveale per i bastoncelli.

I fotorecettori a cono sono leggermente più corti dei bastoncelli e hanno un diametro di 2 µm nella fovea centralis, la cosiddetta fossa visiva, nella regione con la densità più alta.

numero

L'occhio umano ha un numero enorme di fotorecettori. Un occhio da solo ha circa 120 milioni di recettori a bastoncello per la visione scotopica (al buio), mentre ci sono circa 6 milioni di recettori conici per la visione diurna.

Entrambi i recettori convergono i loro segnali a circa un milione di cellule gangliari, per cui gli assoni (estensioni cellulari) di queste cellule gangliari costituiscono il nervo ottico come un fascio e li attirano nel cervello in modo che i segnali possano essere elaborati centralmente lì.

Ulteriori informazioni possono essere trovate qui: Centro visivo

Confronto di bacchette e coni

Come già descritto, aste e coni hanno lievi differenze di struttura, ma non sono gravi. Molto più importante è la loro diversa funzione.

Le aste sono molto più sensibili alla luce e possono quindi rilevare anche una bassa incidenza di luce, ma distinguere solo tra luce e buio. Inoltre, sono leggermente più spessi dei coni e vengono trasmessi in modo convergente, in modo che il loro potere risolutivo sia inferiore.

I coni, d'altra parte, richiedono una maggiore incidenza di luce, ma possono consentire la visione dei colori a causa delle loro tre sotto-forme. A causa del loro diametro più piccolo e della trasmissione meno fortemente convergente, fino alla trasmissione 1: 1 nella fovea centralis, hanno un'ottima risoluzione, utilizzabile solo di giorno.

Punto giallo

Il Macula lutea, chiamato anche punto giallo, è il punto della retina con cui le persone vedono principalmente. Il nome è stato dato dalla colorazione giallastra di questo punto nel fondo dell'occhio. La macchia gialla è il luogo del retina con la maggior parte dei fotorecettori. Eccetto per Macula sono rimaste quasi solo le bacchette che dovrebbero distinguere tra luce e oscurità.

Il Macula contiene ancora la cosiddetta fossa visiva al centro, Fovea centralis. Questo è il punto di visione più nitida. La fossa di visualizzazione contiene solo coni nella loro massima densità di impaccamento, i cui segnali vengono trasmessi 1: 1, in modo che la risoluzione sia migliore qui.

Distrofia

Distrofie, alterazioni patologiche nel tessuto corporeo che causano la retina di solito sono geneticamente ancorati, cioè possono essere ereditati dai genitori o acquisiti attraverso una nuova mutazione. Alcuni farmaci possono causare sintomi simili alla distrofia retinica. Le malattie hanno in comune che i sintomi compaiono solo nel corso della vita e hanno un decorso cronico ma progressivo. Il decorso delle distrofie può variare notevolmente da malattia a malattia, ma può anche variare notevolmente all'interno di una malattia. Il corso può anche variare all'interno di una famiglia affetta, in modo che non si possano fare dichiarazioni generali. In alcune malattie, tuttavia, può progredire fino alla cecità.

A seconda della malattia, l'acuità visiva può diminuire molto rapidamente o deteriorarsi gradualmente nel corso di diversi anni. Anche i sintomi, indipendentemente dal fatto che il campo visivo centrale cambi prima o che la perdita del campo visivo progredisca dall'esterno verso l'interno, è variabile a seconda della malattia.

La diagnosi della distrofia retinica può essere inizialmente difficile. Tuttavia, ci sono numerose procedure diagnostiche che possono rendere possibile una diagnosi; ecco una piccola selezione:

Oftalmoscopia: spesso si manifestano cambiamenti visibili come depositi nel fondo dell'occhio
elettroretinografia, che misura la risposta elettrica della retina agli stimoli luminosi
elettrooculografia, che misura i cambiamenti nel potenziale elettrico della retina quando gli occhi si muovono.

Sfortunatamente, attualmente non è nota alcuna terapia causale o preventiva per la maggior parte delle malattie distrofiche causate geneticamente. Tuttavia, molte ricerche sono attualmente in corso nel campo dell'ingegneria genetica, sebbene queste terapie siano attualmente solo nella fase di studio.

Pigmento visivo

Il pigmento visivo umano è costituito da una glicoproteina chiamata opsina e dalla cosiddetta 11-cis-retina, che è una modificazione chimica della vitamina A1. Questo spiega anche l'importanza della vitamina A per l'acuità visiva. Gravi sintomi di carenza possono portare alla cecità notturna e, in casi estremi, alla cecità.

Insieme alla retina 11-cis, l'opsina del corpo, che esiste in varie forme per i bastoncelli e nei tre tipi di cono ("cono opsine"), è incorporata nella membrana cellulare. Quando esposto alla luce, il complesso cambia: la retina 11-cis si trasforma in tutta trans retinale e anche l'opsina viene modificata. Nel caso delle bacchette, ad esempio, viene prodotta la metarodopsina II, che mette in moto una cascata di segnali e segnala l'incidenza della luce.

Rosso Verde debolezza

La debolezza o cecità rosso-verde è un malfunzionamento della visione dei colori congenita ed ereditaria legata all'X con penetranza incompleta. Tuttavia, può anche essere che si tratti di una nuova mutazione e quindi nessuno dei genitori ha questo difetto genetico. Poiché gli uomini hanno un solo cromosoma X, hanno molte più probabilità di contrarre la malattia e colpiscono fino al 10% della popolazione maschile. Tuttavia, solo lo 0,5% delle donne ne è colpito, in quanto possono compensare un cromosoma X difettoso con un secondo sano.

La debolezza rosso-verde si basa sul fatto che si è verificata una mutazione genetica per la proteina visiva opsina nella sua isoforma verde o rossa. Questo cambia la lunghezza d'onda a cui l'opsina è sensibile e quindi i toni del rosso e del verde non possono essere sufficientemente differenziati. La mutazione si verifica più frequentemente nell'opsina per la visione verde.

Esiste anche la possibilità che la visione dei colori per uno dei colori sia completamente assente se, ad esempio, il gene codificante non è più presente. Viene chiamata una debolezza o cecità rossa Protanomalia o. Protanopia (per il verde: Deuteranomalia o. Deuteranopia).

Una forma speciale è il cono blu monocromatico, cioè solo i coni blu e la visione blu funzionano; Neanche il rosso e il verde possono essere separati.

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