A szem retina (retina) szerkezete és működése

A retina (lat. Retina) átalakítja a fényt idegimpulzusokká, és rendezi a vizuális információkat, mielőtt az a látóidegen keresztül tovább kerülne az agyba. A retina több, különböző funkciójú sejtrétegből áll. Több millió speciális sejt dolgozik együtt nagyon kis helyen. A neurofiziológusok a retinát "agyágnak" is nevezik.

Hol található a retina?

A retina a szem belső oldalán helyezkedik el. Egyrészt az őt ellátó finom ereken keresztül rögzül a környező érhártyához, és egyúttal az üveges humoron keresztül a szemgolyó külsejére nyomja. Középen (a pupillával szemközti oldalon) található a makula (sárga folt). A makula közepén található a fovea, a legélesebb látás helye.

A retina felépítése

A retina 6 sejtrétegből áll, amelyek mindegyikének különböző funkciói vannak. A fényaktív szenzoros sejtek (rudak és kúpok) nem a retina fény felé néző oldalán vannak (mint azt feltételezhetjük), hanem a fénytől eltérő oldalon vannak. Ott beágyazódnak a retina pigment epitheliumába (RPE), egy vékony rétegbe, amely elnyeli a felesleges fényt és elválasztja a retinát az érhártyától. Négy másik réteg néz a fény felé - kvázi csillapítják a fotoaktív területeket, és megvédik az érzékszervi sejteket a túlstimulációtól.

A fény szempontjából a sejtrétegek sorrendje megfordul funkciójuknak megfelelően.

  • Ganglion sejtek (idegi impulzusokat vezet az agyba), szemenként kb. 1 millió
  • Amakrin sejtek (A bipoláris és vízszintes cellák információinak feldolgozása)
  • Bipoláris sejtek (A vízszintes cellákból és a fotoreceptorokból származó információk megerősítése és összekapcsolása)
  • Vízszintes cellák (Információk bővítése és összekapcsolása a fotoreceptoroktól)
  • Fotoreceptorok (a fényfotonokat idegimpulzusokká alakítja), szemenként kb. 126 millió
  • Retina pigment hám (RPE): A felesleges fény elnyelése, a fotoreceptorok elválasztása az érhártyától, amely jól be van látva vérrel.

A retina (retina) működése

Rövid forma: meghal a dolgokból visszaverődő könnyű információ szenzoros sejtjei (fotoreceptorok) készítik elektromos impulzus átalakul, amelyet az agy idegsejtjei feldolgozhatnak. A retina többi rétegében ez az egyedi információ felerősödik, kötegbe kerül, összehasonlítva másokkal, és úgynevezett receptív mezőkbe csoportosul. Ezt az előkezelt információt ezután a ganglion sejteken keresztül továbbítják az agyba, amelyek axonjai a látóidegbe áramlanak.

A retina egyes sejtrétegeinek mindegyiküknek speciális funkciói vannak.

  • A Retina pigment epithelium (RPE), sötét, pelyhes sejtréteg, melanoszómákkal feketére festett melanoszómákból áll. Abszorbeálja a felesleges fényt, és így fényszűrőként működik. Az RPE így megakadályozza a szemen belüli zavaró fényvisszaverődést. Ezenkívül elválasztja a retinát a choroid membrántól, amely jól van ellátva vérrel.
  • A Fotoreceptorok (Rudak és kúpok) a fényfotonokat idegi impulzusokká alakítják. Egy emberi retina körülbelül 126 millió fotoreceptort tartalmaz.
  • A Vízszintes cellák Először kösse össze az információkat az egyes fotoreceptorokról, és erősítse fel azokat.
  • A Bipoláris sejtek felerősíti és összekapcsolja az információkat a vízszintes cellákból, és összehasonlítja azokat az egyes fotoreceptorok adataival.
  • A Amakrin sejtek a bipoláris információ feldolgozása csoportosítással és összehasonlítással.
  • A három réteg kölcsönhatása úgynevezett "befogadó mezők" formájában is leírható. A fotoreceptorok egy bizonyos csoportja össze van kötve, és információikat felerősítik (vagy figyelmen kívül hagyják). Ez a feldolgozási módszer "meghibásodásokhoz" vezethet, amelyeket optikai illúzióknak nevezünk.
  • A Ganglion sejtek gyűjtsék össze ezeket az előre feldolgozott információkat, és továbbítsák azokat a látóidegnek vagy az agynak nagyon hosszú idegjáratukon (axonjaikon) keresztül. Egy emberi szemnek körülbelül 1 millió ganglionsejtje van.

A fotoreceptorok működése

A fotoreceptorok átalakíthatják a fényt idegi impulzusokká. A fény fotonokból áll, amelyek hullámszerű úton haladnak bizonyos frekvenciával. A fényvisszaverő tárgy felülete határozza meg a frekvenciát (azaz a hullám egyik csúcsától a következőig terjedő távolságot).

A retina fotoreceptorok tartalmaznak egy úgynevezett retinát, egy kémiai szerkezetet, amely megváltoztatja a térszerkezetét, amikor egy foton eltalálja. Ezt a változást ezután egy nagyon összetett eljárással (ún. Gerjesztési kaszkád). Ha egy másik foton eltalálja ennek a sejtnek a retináját (minden szenzoros sejt több százat tartalmaz), ez ismét felerősíti az impulzust. A cella végén található az úgynevezett szinapszis, az átmenet egy következő cellára. Ha a jel elég erős, átugrik, és továbblép a következő cellába. A fényinformáció tehát kvázi "megérkezett a rendszerbe".

Kétféle fotoreceptor létezik:

  • rúd (világos-sötét látáshoz)
  • Kúpok (színlátáshoz)

Szerkezetük hasonló: mindkettő egy "belső szegmensből" áll, a kimenő szinapszissal (idegsejt-kapcsolat), a sejtmaggal (kék) és az anyagcseréhez szükséges organellákkal. Ehhez a belső szegmenshez külső szegmens kapcsolódik.

A mitokondriumokat, a "sejt erőműveit" zöld színnel mutatják. A sejtekbe a vér által jutó oxigént nagy energiájú molekulává alakítják. A narancsvörös "bab" a riboszómákat képviseli. Ezekben az RNS (a sejtmag sejtjeinek genetikai információinak (DNS) egyfajta tervrajza) segítségével fontos fehérjék képződnek. Az átmenet, az összekötő cilium lila színű. A lemezek szürke színnel vannak feltüntetve a rúdban - mert csak a szürkület látásában aktívak, és semmilyen színinformációt nem továbbítanak. A lemezek sárga színnel vannak feltüntetve a csapban. Ezek a lemezek speciális opszinokat tartalmaznak, amelyek bizonyos hullámhosszakon különösen izgatottak (ezért különbséget tesznek a kék, zöld és piros kúpok között, lásd alább). [Megjegyzés: A grafika színeinek semmi köze a "valósághű" mikroszkopikus képhez, ezeket csak megkülönböztetésre használják.]

Pálcika (világos-sötét látás)

Pálcika esetében ez viszonylag hosszú hengerre hasonlít. Az érmékhez hasonlóan úgynevezett "lemezeket" raknak bele. Ezeknek a lemezeknek a membránjában (héjában) van egy bizonyos fehérjemolekula, az úgynevezett rodopszin ("vizuális lila"). A rodopszin különlegessége: tartalmaz egy olyan struktúrát (úgynevezett retinát), amely egy könnyű foton révén megváltoztatja térszerkezetét. Amikor ez megtörténik, egy úgynevezett gerjesztési kaszkád kezdődik, amelynek során a jel addig erősödik, amíg végül idegimpulzusként végigfut az idegmembránon.

A rudak nagyon érzékenyek (nagyon sok opszinmolekula), ezért különösen aktívak, ha kevés a fény. Mert alkonyatkor vagy éjszaka - a napfényhez képest - a fotonok csak töredéke mozog. Nappali fényben a pálcika "túlterhelt", ezért leáll.

Néha a rudak működését "világos-sötét látásnak" is nevezik, de ez nem helyes, mert a "sötét" egyáltalán nem látható. Csak az agyban van az a benyomás "sötét"hozzáteszi. Nappali fényben a rudak túlterheltek, ezért egyáltalán nem működnek - túl hatástalanok: véglegesen aktiválódnának és sok energiát fogyasztanának. szürkület vagy ha kevés a fény, aktívvá válnak.

Kúpok (színlátás)

Ahogy a neve is mutatja, a kúpok kissé más alakúak. Külső szegmensük lényegesen rövidebb és kúposabb, mint egy tölcsér. A kúpok sokkal kevésbé érzékenyek, mert naponta milliószor több fény van, mint éjszaka.

Három különböző típusú kúp van, amelyek opszinmolekulája különböző hullámhosszúságú fénybe ugrik.

  • Kék kúpok, amelyek 420 nanométeren reagálnak a fényre a legerősebben
  • Zöld kúpok, amelyek 534 nanométeren reagálnak a fényre a legerősebben
  • Piros kúpok, amelyek a legerősebben a fényre reagálnak 564 nanométeren

A fogak száma eltérő:

  • Vörös kúpok kb. 46%
  • Zöld kúpok kb. 46%
  • Kék kúpok kb. 8%

Ez elsősorban annak köszönhető, hogy a sárga foltban (makula) lévő kék kúpok alig vannak jelen. Ez a tartomány a fénytengely közepén (a szemlencsével szemben), ahol a kúpok különösen sűrűn vannak csomagolva a nagy felbontás elérése érdekében.

Ha az embereknek nincs kúpjuk a piros lámpához, vagy a megfelelő retina nem működik megfelelően, akkor nem láthatják a vöröset színként. Ugyanez van a zölddel is. Így jelentkezik a széles körben elterjedt vörös-zöld gyengeség. Lásd még: Pilestone vörös és zöld szemüveg.

Mivel a kúpok éjszaka nem működnek, sötétben nem láthatunk semmilyen színt.

Látás/vizuális érzékelés

Körülbelül 80 százaléka annak, amit tudunk (vagy vélünk tudni) a "körülöttünk lévő világról", vizuális észlelésen alapul. Fiziológiai szempontból azonban a látás rendkívül összetett és sok energiát emészt fel. "Összességében az agykéreg körülbelül 60% -a részt vesz a vizuális ingerek észlelésében, értelmezésében és reakciójában." (Prof. Dr. Klagenfurter, forrás). A lehető leghatékonyabb munkavégzés érdekében a hihetetlenül összetett fényinformációt, amely másodpercenként a szemünkbe áramlik, nagyon hatékonyan feldolgozzák, mielőtt továbbítanák az agyba a "látóideg" tűn keresztül. A retina arra specializálódott, hogy csak azt továbbítsa, ami fontos az agynak - vagy az embernek.

Az agyunk a saját nyelvét beszél - az idegi impulzusokét. Ezek olyan elektromos jelek, amelyek az idegrostok mentén haladnak. Az érzékszervi sejtek képesek „más nyelvekből” származó információkat átalakítani idegimpulzusokká:

  • Fény (látás)
  • Hanghullámok (hallás)
  • Nyomás (érzés, tapintásérzet)
  • Kémiai anyagok (szag, íz)

Fogadó mezők

Az emberi szem kerek 126 millió fotoreceptor. Ha ebben a 126 millió sejtben minden vizuális változást egy normális napon átadnak az agynak, akkor a fejünk átvitt értelemben repedne. Ezért a fotoreceptoroktól származó információk elsőek előfeldolgozott. Bizonyos számú fotoreceptort egy-egy ún. Vízszintes cella csatlakoztatva. Ezek a nagyon összetett linkek átfedik egymást és széles körben összekapcsolják az információkat.

Az előválogatott impulzusokat ezután elküldi a Bipoláris sejtek és Amakrin sejtek továbbítva, amely viszont tovább csomagolja és rendezi a vizuális információkat. Ez a kötegelés és válogatás befogadó mezőként is ismert: ezek mindegyike a retina sajátos zónája (több tíz-százezer fotoreceptor), amely tartalmazza a vizuális információk kvintesszenciáját.

Ganglion sejtek és látóideg

Ez a vizuális kvintesszencia akkor válik a ganglion sejteken keresztül az agyba továbbítva. Így alkotják a Látóideg (Látóideg). A ganglionsejtek nagyon hosszú sejtkarral rendelkeznek, amely az agyba vagy a chiasmba nyúlik (az agy metszéspontja, ahol összehasonlítjuk a bal és a jobb szem információit, lásd a sztereoszkópos látást).

Sárga folt (makula)

Ha egy fénysugarat egyenes vonalnak képzel el, amely behatol a szem közepébe, akkor az úgynevezett sárga folt, más néven makula, a szem hátsó részén ül a retinán. A fotoreceptorok ebben a régióban különösen sűrűn vannak csomagolva, ezért nincsenek ott finom erek. Ha kívülről nézzük a retinát, akkor ezen a ponton nem piros, hanem sárga - ezért a sárga folt neve.

Fovea - a legélesebb látás helye

A makula közepén van egy kis mélyedés, az ún. Fovea. Ebben a régióban csak kúpok vannak (kb. 60 000 darab). A fotoreceptorok nagy sűrűsége különlegeset okoz jó felbontás. A makula foveaja ezért a legélesebb látókörzet. Csak a dioptriás készülék által itt vetített fényinformáció (különösen a szaruhártya és a szemlencse) ismerhető fel élesen.

A fovea óta csak kúpokból létezik (többnyire piros és zöld kúp), szürkületben vagy sötétített fényviszonyok között már nem lehet ilyen tisztán látni. Ez különösen figyelemre méltó az olvasás során. Különösen a 25 évesnél idősebb embereknek, akik lassan kezdik észrevenni presbiópiájukat, gondoskodniuk kell arról, hogy elegendő fény álljon rendelkezésre az olvasás során.

Vakfolt

A körülbelül 1 millió ganglionsejt idegvégződésének egy ponton el kell hagynia a retinát, és látóidegként az agyba kell vezetnie. Ez a pont kissé a makula alatt van, és kissé befelé tolódik (az orr felé). Hívják Vakfolt mert ott nincsenek fotoreceptorok - következésképpen nem látható minden, ami erre a régióra vetül.

"Retina" munkalapok a tanításhoz (ingyenes)

Tanárok és diákok számára: A következő munkalapok ingyenesen letölthetők és az órán használhatók. CreativeCommons licenc: CC-BY-SA (ingyenesen megosztható és letölthető, különösen iskolai célokra. Ha ezt weboldalon használja, kérjük, adja meg a forrást.)

1. "Retina: Structure" munkalap

retina

"Retina: Structure" munkalap letöltése (PDF, kb. 200 kb)

2. "Retina, fotoreceptorok" munkalap

Ha külön szeretné letölteni a grafikát, kérjük:

  • Retina szem (grafika a munkalaphoz, PNG, kb. 60 kb)
  • Retina struktúra/rétegek (grafika a munkalaphoz, kb. 90 kb)
  • Retina fotoreceptorok, rudak és kúpok (grafika a munkalaphoz, kb. 60 kb)
  • Retina kúpok, fényérzékenység (grafika a munkalaphoz, kb. 40 kb)

Összefoglaló retina/retina

A retina a szem belső oldalán helyezkedik el, és 5 rétegből áll. A külső rétegben a fényinformáció idegimpulzusokká alakul át. A következő három rétegben a kb. 126 millió fotoreceptortól származó információkat összegyűjtik és rendezik, mielőtt a ganglionsejteken keresztül látóidegként az agyba továbbítanák.