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 sono ulteriormente 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. Le cellule epiteliali del pigmento, molto importanti per il metabolismo, si trovano all'esterno retina assorbendo e abbattendo i fotorecettori morti e anche i componenti cellulari secreti che si presentano durante il processo visivo.

I fotorecettori effettivi, che sono separati in coni e bastoncelli, ora seguono verso l'interno. Entrambi hanno in comune il fatto di avere un arto esterno, che punta verso l'epitelio pigmentato e ha anche un contatto con esso. Questo è seguito da un ciglio sottile, attraverso il quale il collegamento esterno e il collegamento interno sono collegati l'uno all'altro. 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 si chiama rodopsina e consiste in una glicoproteina opsina e 11-cis retinale, una modificazione della vitamina A1. I pigmenti visivi dei coni differiscono dalla rodopsina e l'uno dall'altro da 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 il corpo cellulare effettivo dei fotorecettori e contiene il nucleo cellulare e gli organelli cellulari. Qui 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, attraverso 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 quando è 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.

Ci sono cellule bipolari a bastoncello e cono, che a loro volta sono interconnesse con le cellule gangliari, che costituiscono lo strato di cellule gangliari ei cui processi cellulari alla fine formano insieme 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 abbracciano 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 si differenziano e formano 3 sottogruppi: i coni blu con assorbimento massimo (AM) di 420 nm, i coni verdi con 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, si possono vedere i colori che vediamo. Questo processo differisce dalla miscelazione dei colori fisica e sottrattiva, come ad esempio quando si mescolano i colori dei pittori.

Inoltre, i coni, in particolare nella fossa di osservazione, il luogo della visione più nitida, consentono anche una visione nitida con un'alta risoluzione. Ciò è dovuto in particolare anche alla loro interconnessione neurale. Meno coni portano 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 al centro del campo della luce visibile. Quindi reagisci 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 delle 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 aste convergono, cioè convergono, conducono a un neurone gangliare. Ciò significa che indipendentemente da quale asta della benda è eccitata, il neurone ganglio viene attivato. Quindi non è possibile una separazione spaziale così buona come con i tenoni.

È interessante notare che i gruppi di aste sono anche i sensori del cosiddetto sistema magnocellulare, 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 fuoco del centro dello sguardo.

distribuzione

A causa dei loro diversi compiti, i coni e le aste negli occhi 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 diurna. Le aste hanno la loro massima densità parafoveale, cioè intorno alla fossa centrale della visione. Nella periferia la densità dei fotorecettori diminuisce rapidamente, per cui nelle parti più distanti sono presenti quasi solo i bastoncelli.

taglia

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 nelle posizioni più densamente imballate, ad es. per le canne, la regione parafoveale.

I fotorecettori del 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 più alta densità.

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 delle cellule) di queste cellule gangliari formano il nervo ottico (nervus opticus) come un fascio e 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 presentano lievi differenze di struttura, che tuttavia non sono gravi. Molto più importante è la loro diversa funzione.

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

I coni, d'altra parte, richiedono una maggiore incidenza di luce, ma le loro tre sottoforme possono consentire la visione dei colori. 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, noto anche come 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 macchia sono rimasti quasi solo i bastoncini che dovrebbero distinguere tra luce e buio.

Il macchia centralmente contiene ancora la cosiddetta fossa panoramica, 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 la migliore qui.

Distrofia

Distrofie, alterazioni patologiche nel tessuto corporeo che causano la retina sono solitamente geneticamente ancorati, ad es. 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. I sintomi, sia che il campo visivo centrale cambi prima o che la perdita del campo visivo progredisca dall'esterno verso l'interno, è variabile a causa della malattia.

La diagnosi della distrofia retinica può essere inizialmente difficile. Tuttavia, esistono 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 settore dell'ingegneria genetica, con queste terapie 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. In caso di gravi sintomi di carenza, possono verificarsi cecità notturna e in casi estremi la cecità.

Insieme alla retina 11-cis, l'opsina prodotta dal corpo stesso, 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 cambia in tutta la retina trans e anche l'opsina viene modificata. La metarodopsina II, ad esempio, viene prodotta nelle aste, che mette in movimento 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 fino al 10% della popolazione maschile è colpita. 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 alla quale l'opsina è sensibile e quindi i toni del rosso e del verde non possono essere sufficientemente distinti. La mutazione si verifica più frequentemente nell'opsina per la visione verde.

C'è anche la possibilità che la visione dei colori per uno dei colori sia completamente assente, ad esempio se il gene codificante non è più presente. Viene chiamata una debolezza o cecità rossa protanomaly o. protanopia (per il verde: Deuteranomaly o. deuteranopia).

Una forma speciale è il monocromatismo del cono blu, ad es. funzionano solo i coni blu e la visione blu; Neanche il rosso e il verde possono essere separati.

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