目の健康

フォトレセプタ - コーンとロッド

光受容体とは

光受容体は網膜上に見られる神経細胞です。 これらの要素は光波に敏感で、重要な変換機能を果たします、すなわち、それらは目の底に達する光を視神経によって脳に伝達されるために情報(最初に化学物質、それから電気)に変換することができます。

網膜の光受容体は、 桿体錐体に分けられます。 それらの構造上の違いは重要な機能的特性に関連しています。 ロッドは、例えば、それほど鮮明でない画像を伝達するが、コーンよりも多数の光顔料を有し、そして低光条件においてより敏感である。 全てのロッドは同じ光色素(ロドプシン)も含みますが、コーンはすべて同じではありません。 これらの最後の光受容体は、実際、様々な色の識別を保証する3つの異なる種類の感光性顔料(ヨードプシン)を含む(網膜の各円錐は3つの光顔料のうちの1つのみを含む)。 さらに、コーンは日中の視力に責任があり、詳細を正確に捉えます。

特徴と機能

円錐体および桿体は高度に特殊化された細胞であり、それは光を受け取り、それを脳に伝達するように適応させる機能を有する。

視覚プロセスでは、光受容体はタスクを共有します。

  • コーンは、明瞭で中心的な視野に捧げられています、それらは細部を見ることを可能にして、そして主にデイビジョン(明所視)でまたは人工光源の存在下で使用されます。 コーンには3つのタイプがあり、それぞれに可視スペクトルのさまざまな波長に敏感に反応させる顔料が含まれています。 特に、それらは420、530および560nmに吸収ピークを有し、これらはそれぞれ青、緑および赤に対応する。 このため、コーンは色を知覚することができます。
  • ロッドは 、その一方で、光に対して大きな感度を持っており、あなたが夜間や低光強度(暗視または斑視)の存在下でも見ることができます。 しかしながら、これらの感光体は、良質の画像を構成することができず、色を区別することができない。 ロッドは、実際には、白、黒、およびグレーの色合いによってのみ特徴付けられる無彩色の視野に入ります。

したがって、コーンとロッドは相補的であり、同期して動作することで完璧なビジョンが保証されます。

網膜における分布

光受容体は網膜全体にわたって均一に分布していない。 円錐は網膜全体で約600万であるため、桿体よりも数が少ないです。 それらは黄斑部(網膜面の中央部)に非常に高い密度を有し、中心窩に存在する唯一の光受容体である。

ロッドは、その一方で、(中心窩領域を除く)網膜全体を占め、円錐よりもはるかに多数です(各網膜で平均1億2000万)。 桿体の百分率は、特に中心窩からの距離が増加するにつれて、網膜の最外周で最大になるまで増加する。 これは、薄暗い光があるときに、それらを直接見ない場合に、我々がよりよく観察することができる理由を説明します。

カラービジョン

色を知覚する能力は、可視光の分野の特定の波長に反応する3種類の円錐の存在に基づいています。 実際、これらの光受容体には、3種類のタンパク質(オプシン)があり、それぞれ約420nm(青色スペクトルに敏感)、530nm(緑色)および560nm(赤色)の刺激に敏感である。

観察された対象物によって放出された放射線のスペクトル組成に基づいて、3つのタイプの円錐体は様々な組み合わせおよび割合で活性化される。

さまざまな色を区別する能力は、この相互作用と脳レベルでの最終処理から生じます。 現代的で最大のコーンの刺激は、白を知覚させます。

特定の種類の円錐形を持たない人々は、色覚異常で起こるように、明らかに特定の色を知覚する能力を失います。

注意してください 。 それぞれのタイプのコーンは特定の波長でよりよく拾いますが、それらのそれぞれは同じスペクトル内の特定の変動内でも反応することができます。

さらに、3種類のコーンの吸収スペクトルは部分的に重なり合っているので、多くの色を知覚することができることに留意されたい。

彼らはどうですか?

感光体の構造特性

光受容体は、色素上皮の細胞、外部線維、核、軸索(または内部線維)およびシナプス終末に関して、外部セグメントおよび内部セグメントを連続的に提示する。

円錐の外側部分は切頭ピラミッドの形状をしているが、棒の外側部分は円筒形で細長い。 両方の場合において、この部分は、細胞の細胞質に浸された膜状の平らで円盤状のソケットの範囲を定める層状の一連のラメラによって特徴付けられる。 これらの「ディスク」は、光に反応して光受容体の膜電位を変化させる色素を含んでいます(桿体にはロドプシン、錐体にはヨードプシン)。 錐体および桿体の外側セグメントは、網膜の最外層である色素上皮と接触しています。これは、光伝達プロセスの基本分子である網膜を提供するため重要です。

内部セグメントは 、細胞代謝に不可欠なミトコンドリアや顆粒状の小胞体膜などの細胞内オルガネラの存在を特徴としています。 実際、それらが分解されるにつれて新しい顔料分子を製造することが彼らの仕事です。 この部分は外側の繊維に収縮し続け、続いて核を含む細胞体の一部になる。 後者は、軸索(または内部繊維)によってシナプス終末に接続されており、それは桿状体で球形(球形)を有し、円錐形で冠水し分岐している(茎)。

シナプス終結は、 シナプスによって、すなわち神経細胞間の生化学的伝達によって、光受容体から双極細胞へのシグナルの伝達を可能にする。 この部分は、事実、神経伝達物質を含む小胞が存在するニューロンの軸索終末のシナプスボタンに類似しています。

特長ロッドコーン
形状円筒形と細長い切頭円錐または角錐
ビジョンの種類無彩色(白黒)。 暗視的または鋭い視野(柔らかな光)三色(色;明所視または日周視(明るい光))
光に対する感度高いです低いです
視力視力不良(解像度が悪い)高視力(良い解像度)
最も集中している地域網膜の周辺中心窩(最も良い視野の席に対応する網膜の幾何学的中心)
数量網膜あたり1億2000万網膜あたり600万
ビジュアル顔料ロドプシン(495 nmの吸収ピーク)420、530および560 nmに吸収ピークを持つ3つのフォト顔料

網膜の他の細胞との関係

網膜は、さまざまな種類の細胞からなる、3層の神経組織で形成された、眼の内面に配置された膜です。

  • 神経節細胞からなる内層。

  • バイポーラセルを含む中間層。

  • 色素性上皮と接触している、光受容体が見られるより外側の層。

円錐とロッドは網膜表面に対して垂直に配置されています。 明暗にさらされると、それらは立体配座の変化を受け、それが神経伝達物質の放出を調節する。 これらは網膜の双極細胞に興奮性または抑制性の作用を及ぼす。

双極細胞は、一方では光受容体に、そして他方では軸索が視神経を引き起こす最内層の神経節細胞に接続されている。 双極細胞は、段階的電位を伝達することができる。

神経節細胞軸索は、視神経乳頭上に収束して眼球から出て、視神経(一対の脳神経)として間脳に向かって進むビームを形成する。 網膜受容体の伝達に応答して、神経節細胞は中枢神経系を目的とした活動電位を生成する。

網膜には、網膜神経組織内のコミュニケーションを調節するアマクリン細胞と水平細胞もあります(たとえば、側方抑制によって)。

しかし、網膜の後ろには脈絡膜があります。

注意してください 。 桿体および錐体は硝子体液にさらされないが、網膜の外層に配置されるので、それらは内網膜層および中網膜層を通過した後に光によって励起される。

光伝達

光伝達は、光エネルギーが電気信号に変換され、それから視神経を通して脳に伝達されるプロセスを表します。 この現象は、その機能が光化学反応に基づいている主役として光受容体を見ています。

光変換の最初の事象は、光色素による光信号の吸収によって表される。 これらの分子のそれぞれは、特定の波長に対応する光吸収のピークによって特徴付けられる(例えば、円錐の場合、それは所与の色に対してより敏感になる)。 各感光性顔料は、レチナール(すべての光色素に共通)と呼ばれる成分とオプシンと呼ばれるタンパク質を含んでいます。

それ故、光放射のために、光色素はそれらの分子構造を変化させて、神経刺激が起源となる生化学反応を誘発する。 これは次に隣接する網膜細胞(双極性および神経節)に伝達される。

ロッド内のイベントのカスケード

桿体光色素(ロドプシン)は、外側セグメント円板の膜に位置している。 ここに私達はまたG蛋白質(transducinと呼ばれる)および酵素、ホスホジエステラーゼ、2番目のサイクリックGMPメッセンジャー(cGMP)の分解を触媒することを見つける。

暗闇の中で

  • cGMPのレベルは、桿体の外側部分のサイトゾル内で上昇し、それによって光受容体膜に位置するナトリウムチャネルを開く。
  • ナトリウムイオンは細胞に入り、外側セグメントから光受容体末端へ移動する脱分極を決定する。
  • 脱分極に応答して、カルシウムチャネルが開かれる。
  • カルシウム流入は、神経伝達物質放出をもたらすエキソサイトーシス過程を引き起こす。
  • 神経伝達物質は双極細胞に作用し、段階的な電位を生み出します。

光の中で

  • ロドプシンは光を吸収します。
  • レチナールはその立体配座を変えてオプシンから解離し(ロッドに存在する色素は「変色」します)、トランスデューシンを活性化し、それが次にホスホジエステラーゼを活性化します。
  • ホスホジエステラーゼは環状GMPの開裂を触媒する。
  • 外側セグメントのサイトゾル中のcGMPのレベルは減少するので、ナトリウムチャネルは閉じる。
  • ナトリウム摂取量が少ないと細胞が過分極する(カリウムの放出による)。
  • 過分極は内側セグメントのカルシウムチャネルの閉鎖を引き起こし、それ故、より少ない神経伝達物質が光受容体末端から放出される。

3つの異なる種類の光色素が関与していても、3つのタイプの錐体で起こる光伝達の過程は桿体のそれと類似している。