แท่งและกรวยในตา

นิยาม

ดวงตาของมนุษย์มีเซลล์รับแสงสองประเภทที่ทำให้เราสามารถมองเห็นได้ ในอีกด้านหนึ่งมีตัวรับแท่งและในทางกลับกันตัวรับรูปกรวยซึ่งแบ่งย่อยอีกครั้ง: ตัวรับสีน้ำเงินสีเขียวและสีแดง เซลล์รับแสงเหล่านี้เป็นตัวแทนของชั้นของเรตินาและส่งสัญญาณไปยังเซลล์ส่งสัญญาณที่เชื่อมโยงกับเซลล์เหล่านี้หากตรวจพบการเกิดแสง กรวยใช้สำหรับการมองเห็นด้วยแสง (การมองเห็นสีและการมองเห็นในแต่ละวัน) และในทางกลับกันแท่งสำหรับการมองเห็นแบบสโคป (การรับรู้ในที่มืด)

เพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้: วิสัยทัศน์ทำงานอย่างไร?

การก่อสร้าง

จอประสาทตาของมนุษย์ก็เช่นกัน เรตินา เรียกว่ามีความหนารวมกัน 200 µm และประกอบด้วยชั้นเซลล์ต่างๆ ด้านนอกเป็นเซลล์เยื่อบุผิวเม็ดสีซึ่งมีความสำคัญมากสำหรับการเผาผลาญของ เรตินา เกิดจากการดูดซับและทำลายเซลล์รับแสงที่ตายแล้วและยังหลั่งส่วนประกอบของเซลล์ที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการมองเห็น

ถัดไปตามด้วยเซลล์รับแสงจริงซึ่งแยกออกเป็นแท่งและกรวย ทั้งสองมีเหมือนกันคือมีแขนขาด้านนอกที่ชี้ไปที่เยื่อบุผิวเม็ดสีและยังสัมผัสกับมันด้วย ตามด้วยซีเลียมบาง ๆ ซึ่งเชื่อมต่อด้านนอกและลิงค์ด้านใน ในกรณีของแท่งลิงค์ด้านนอกเป็นชั้นของดิสก์เมมเบรนคล้ายกับเหรียญกอง อย่างไรก็ตามในกรณีของเดือยลิงก์ด้านนอกประกอบด้วยรอยพับของเมมเบรนเพื่อให้ลิงค์ด้านนอกดูเหมือนหวีผมชนิดหนึ่งในส่วนตามยาวโดยมีฟันเป็นตัวแทนของการพับแต่ละครั้ง

เยื่อหุ้มเซลล์ของแขนขาด้านนอกมีเม็ดสีที่มองเห็นได้ของเซลล์รับแสง สีของกรวยเรียกว่า rhodopsin และประกอบด้วย glycoprotein opsin และ 11-cis retinal ซึ่งเป็นการดัดแปลงวิตามิน A1 เม็ดสีที่มองเห็นของกรวยแตกต่างจากโรดอปซินและจากกันโดยรูปแบบต่างๆของ opsin แต่ก็มีจอประสาทตาด้วย เม็ดสีที่มองเห็นในดิสก์เมมเบรนและรอยพับของเมมเบรนถูกใช้โดยกระบวนการมองเห็นและต้องสร้างใหม่ ดิสก์เมมเบรนและแผ่นพับจะเกิดขึ้นใหม่เสมอ พวกมันจะย้ายจากสมาชิกชั้นในไปยังสมาชิกวงนอกและในที่สุดก็จะถูกปล่อยและดูดซึมและสลายโดยเยื่อบุผิวเม็ดสี ความผิดปกติของเยื่อบุผิวเม็ดสีทำให้เกิดการสะสมของเศษเซลล์และเม็ดสีที่มองเห็นได้เช่นเดียวกับในกรณีของโรค Retinitis pigmentosa คือ.

สมาชิกภายในคือร่างกายเซลล์จริงของเซลล์รับแสงและประกอบด้วยนิวเคลียสของเซลล์และออร์แกเนลล์ของเซลล์ นี่คือกระบวนการที่สำคัญเกิดขึ้นเช่นการอ่านดีเอ็นเอการผลิตโปรตีนหรือสารส่งสารของเซลล์ในกรณีของเซลล์รับแสงกลูตาเมตเป็นสารส่งสาร

แขนขาด้านในบางและมีเท้ารับที่เรียกว่าที่ปลายซึ่งเซลล์นั้นเชื่อมต่อกับสิ่งที่เรียกว่าเซลล์สองขั้ว (เซลล์ส่งต่อ) ถุงส่งสารที่มีกลูตาเมตของสารส่งสารจะถูกเก็บไว้ในฐานตัวรับ ใช้ในการส่งสัญญาณไปยังเซลล์สองขั้ว

คุณสมบัติพิเศษของเซลล์รับแสงคือในที่มืดสารตัวส่งจะถูกปล่อยออกมาอย่างถาวรโดยการปลดปล่อยจะลดลงเมื่อแสงตก ดังนั้นจึงไม่เหมือนกับเซลล์รับรู้อื่น ๆ ที่สิ่งกระตุ้นจะนำไปสู่การปลดปล่อยตัวส่งที่เพิ่มขึ้น

มีเซลล์สองขั้วแบบแท่งและรูปกรวยซึ่งจะเชื่อมต่อกับเซลล์ปมประสาทซึ่งประกอบเป็นชั้นเซลล์ปมประสาทและเซลล์ที่กระบวนการรวมกันในที่สุดจะก่อให้เกิดเส้นประสาทตา นอกจากนี้ยังมีการเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ในแนวนอนที่ซับซ้อน เรตินาซึ่งรับรู้โดยเซลล์แนวนอนและเซลล์อะมาคริน

เรตินาถูกทำให้เสถียรโดยเซลล์Müllerที่เรียกว่าเซลล์ glial ของ เรตินาซึ่งครอบคลุมเรตินาทั้งหมดและทำหน้าที่เป็นกรอบ

ฟังก์ชัน

เซลล์รับแสงของดวงตามนุษย์ใช้ในการตรวจจับแสงที่ตกกระทบ ดวงตามีความไวต่อแสงที่มีความยาวคลื่นระหว่าง 400 - 750 นาโนเมตรซึ่งสอดคล้องกับสีจากสีน้ำเงินเป็นสีเขียวถึงสีแดงรังสีของแสงที่อยู่ใต้สเปกตรัมนี้เรียกว่าอัลตราไวโอเลตและสูงกว่าเป็นอินฟราเรด ทั้งสองไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตามนุษย์อีกต่อไปและยังสามารถทำลายดวงตาและทำให้เลนส์ขุ่นได้

เพิ่มเติมเกี่ยวกับหัวข้อนี้: ต้อกระจก

กรวยมีหน้าที่ในการมองเห็นสีและต้องการแสงมากขึ้นในการส่งสัญญาณ เพื่อให้เกิดการมองเห็นสีมีกรวยสามประเภทซึ่งแต่ละชนิดมีหน้าที่รับผิดชอบต่อความยาวคลื่นของแสงที่มองเห็นได้แตกต่างกันและมีการดูดซับสูงสุดที่ความยาวคลื่นเหล่านี้ การถ่ายภาพการทำงานของเม็ดสีที่มองเห็นของกรวยจึงแตกต่างกันและมีกลุ่มย่อย 3 กลุ่มคือกรวยสีน้ำเงินที่มีการดูดซับสูงสุด (AM) ที่ 420 นาโนเมตรกรวยสีเขียวที่มี AM 535 นาโนเมตรและกรวยสีแดงที่มี AM ที่ 565 นาโนเมตรถ้าแสงของสเปกตรัมความยาวคลื่นนี้กระทบตัวรับสัญญาณจะถูกส่งต่อ

เพิ่มเติมเกี่ยวกับหัวข้อนี้: การตรวจการมองเห็นสี

ในขณะเดียวกันแท่งมีความไวต่อการเกิดแสงเป็นพิเศษดังนั้นจึงใช้ในการตรวจจับแสงแม้เพียงเล็กน้อยโดยเฉพาะในที่มืด มีความแตกต่างระหว่างความสว่างและความมืดเท่านั้น แต่ไม่ใช่ในแง่ของสี เม็ดสีที่มองเห็นของเซลล์รูปแท่งเรียกอีกอย่างว่าโรดอปซินมีการดูดซึมสูงสุดที่ความยาวคลื่น 500 นาโนเมตร

งาน

ตามที่อธิบายไว้แล้วตัวรับรูปกรวยใช้สำหรับการมองเห็นในเวลากลางวัน ด้วยกรวยสามประเภท (สีน้ำเงินสีแดงและสีเขียว) และกระบวนการผสมสีเพิ่มเติมสีที่เราเห็นสามารถมองเห็นได้ กระบวนการนี้แตกต่างจากการผสมสีแบบหักลบทางกายภาพซึ่งเป็นกรณีตัวอย่างเช่นเมื่อผสมสีของจิตรกร

นอกจากนี้กรวยโดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่องมองภาพซึ่งเป็นจุดที่มีการมองเห็นที่คมชัดที่สุด - ยังช่วยให้การมองเห็นที่คมชัดด้วยความละเอียดสูง นอกจากนี้ยังเนื่องมาจากการเชื่อมต่อระบบประสาทของพวกเขาโดยเฉพาะ กรวยจำนวนน้อยที่นำไปสู่เซลล์ประสาทปมประสาทตามลำดับมากกว่าแท่ง; ความละเอียดจึงดีกว่าการใช้ตะเกียบ ใน Fovea centralis แม้กระทั่งการส่งต่อแบบ 1: 1

ในทางกลับกันแท่งมีค่าสูงสุดโดยมีการดูดซับสูงสุด 500 นาโนเมตรซึ่งอยู่ตรงกลางของช่วงแสงที่มองเห็นได้ ดังนั้นพวกมันจึงตอบสนองต่อแสงจากสเปกตรัมกว้าง อย่างไรก็ตามเนื่องจากมีเพียงโรดอปซินจึงไม่สามารถแยกแสงที่มีความยาวคลื่นต่างกันได้ อย่างไรก็ตามข้อได้เปรียบที่ยอดเยี่ยมของพวกเขาคือมีความไวมากกว่ากรวย อุบัติการณ์ของแสงที่น้อยลงอย่างมีนัยสำคัญก็เพียงพอที่จะถึงเกณฑ์การเกิดปฏิกิริยาสำหรับแท่ง พวกเขาจึงใช้ในการมองเห็นในที่มืดเมื่อดวงตาของมนุษย์ตาบอดสี อย่างไรก็ตามความละเอียดนั้นแย่กว่าการใช้กรวยมาก แท่งอื่น ๆ มาบรรจบกันเช่นบรรจบกันนำไปสู่เซลล์ประสาทปมประสาท ซึ่งหมายความว่าไม่ว่าจะตื่นเต้นกับแท่งใดจากผ้าพันแผลเซลล์ประสาทปมประสาทก็จะทำงาน ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะมีการแบ่งแยกเชิงพื้นที่ที่ดีเช่นเดียวกับเดือย

เป็นที่น่าสนใจที่จะทราบว่าส่วนประกอบของแท่งยังเป็นเซ็นเซอร์สำหรับสิ่งที่เรียกว่าระบบแมกโนเซลล์ซึ่งมีหน้าที่ในการรับรู้การเคลื่อนไหวและรูปร่าง

นอกจากนี้คนใดคนหนึ่งอาจสังเกตเห็นแล้วว่าดวงดาวไม่ได้อยู่ในโฟกัสของขอบเขตการมองเห็นในเวลากลางคืน แต่อยู่ที่ขอบ นี่เป็นเพราะโฟกัสโครงการไปที่หลุมของการมองเห็น แต่มันไม่มีตะเกียบ สิ่งเหล่านี้อยู่รอบ ๆ พวกเขาคุณจึงสามารถมองเห็นดวงดาวรอบ ๆ จุดโฟกัสของศูนย์กลางการจ้องมอง

การกระจาย

เนื่องจากการทำงานที่แตกต่างกันกรวยและแท่งในดวงตาจึงมีการกระจายที่แตกต่างกันในแง่ของความหนาแน่น กรวยใช้สำหรับการมองเห็นที่คมชัดพร้อมความแตกต่างของสีในระหว่างวัน คุณจึงเป็นศูนย์กลางของไฟล์ เรตินา ที่พบบ่อยที่สุด (จุดสีเหลือง - Macula lutea) และในหลุมกลาง (Fovea centralis) เป็นตัวรับเดียวที่มีอยู่ (ไม่มีแท่ง) หลุมชมวิวเป็นสถานที่ที่มีการมองเห็นที่คมชัดที่สุดและเชี่ยวชาญในเวลากลางวัน แท่งมีพาราโฟอัลความหนาแน่นสูงสุดนั่นคือรอบพิตภาพกลาง ในบริเวณรอบนอกความหนาแน่นของเซลล์รับแสงจะลดลงอย่างรวดเร็วโดยที่ในส่วนที่อยู่ไกลกว่านั้นแทบจะมีเพียงแท่งเท่านั้น

ขนาด

กรวยและตะเกียบแบ่งปันพิมพ์เขียวกันบ้าง แต่ก็แตกต่างกันไป โดยทั่วไปแล้วตะเกียบจะยาวกว่ารูปกรวยเล็กน้อย

เซลล์รับแสงแบบแท่งมีความยาวเฉลี่ยประมาณ 50 µm และเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 3 µm ในสถานที่ที่มีการบรรจุหนาแน่นมากที่สุดนั่นคือบริเวณพาราฟินสำหรับแท่ง

เซลล์รับแสงรูปกรวยค่อนข้างสั้นกว่าแท่งและมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 µm ใน fovea centralis ซึ่งเรียกว่าหลุมการมองเห็นในบริเวณที่มีความหนาแน่นสูงสุด

จำนวน

ดวงตาของมนุษย์มีเซลล์รับแสงจำนวนมาก ตาข้างเดียวมีตัวรับประมาณ 120 ล้านแท่งสำหรับการมองเห็นแบบสโคโทปิก (ในความมืด) ในขณะที่มีตัวรับรูปกรวยประมาณ 6 ล้านตัวสำหรับการมองเห็นในตอนกลางวัน

ตัวรับทั้งสองแปลงสัญญาณเป็นเซลล์ปมประสาทประมาณหนึ่งล้านเซลล์โดยแอกซอน (ส่วนขยายของเซลล์) ของเซลล์ปมประสาทเหล่านี้ประกอบเป็นเส้นประสาทตาเป็นมัดและดึงเข้าไปในสมองเพื่อให้สัญญาณสามารถประมวลผลได้จากส่วนกลางที่นั่น

ข้อมูลเพิ่มเติมสามารถดูได้ที่นี่: ศูนย์ภาพ

การเปรียบเทียบตะเกียบและกรวย

ตามที่อธิบายไว้แล้วแท่งและกรวยมีโครงสร้างที่แตกต่างกันเล็กน้อย แต่สิ่งเหล่านี้ไม่ร้ายแรง สิ่งที่สำคัญกว่านั้นคือหน้าที่ที่แตกต่างกัน

แท่งมีความไวต่อแสงมากกว่ามากดังนั้นจึงสามารถตรวจจับการเกิดแสงได้แม้เพียงเล็กน้อย แต่จะแยกความแตกต่างระหว่างความสว่างและความมืดเท่านั้น นอกจากนี้ยังมีความหนากว่ากรวยเล็กน้อยและถูกส่งต่อในลักษณะที่มาบรรจบกันเพื่อให้พลังการแก้ไขของพวกเขาต่ำลง

ในทางกลับกันกรวยต้องการการเกิดแสงมากกว่า แต่สามารถเปิดใช้งานการมองเห็นสีได้เนื่องจากรูปแบบย่อยสามรูปแบบ เนื่องจากเส้นผ่านศูนย์กลางที่เล็กกว่าและการส่งผ่านที่มาบรรจบกันน้อยกว่าการส่งข้อมูลสูงสุด 1: 1 ใน fovea centralis จึงมีความละเอียดที่ยอดเยี่ยมซึ่งสามารถใช้ได้เฉพาะในระหว่างวันเท่านั้น

จุดสีเหลือง

Macula luteaหรือเรียกอีกอย่างว่าจุดสีเหลืองคือจุดบนจอประสาทตาที่ผู้คนมองเห็นเป็นหลัก ชื่อนี้ได้รับจากสีเหลืองของจุดนี้ในอวัยวะของดวงตา จุดสีเหลืองคือจุดที่ เรตินา กับเซลล์รับแสงส่วนใหญ่ ยกเว้น Macula แทบจะเหลือ แต่แท่งที่ควรจะแยกความแตกต่างระหว่างความสว่างและความมืด

Macula ยังคงมีสิ่งที่เรียกว่าหลุมภาพอยู่ตรงกลาง Fovea centralis. นี่คือจุดของการมองเห็นที่คมชัดที่สุด หลุมดูมีเฉพาะกรวยที่มีความหนาแน่นสูงสุดของการบรรจุซึ่งสัญญาณจะถูกส่ง 1: 1 เพื่อให้ได้ความละเอียดที่ดีที่สุด

Dystrophy

Dystrophies การเปลี่ยนแปลงทางพยาธิวิทยาในเนื้อเยื่อของร่างกายที่ทำให้เกิด เรตินา โดยปกติจะมีการยึดเหนี่ยวทางพันธุกรรมกล่าวคืออาจได้รับการถ่ายทอดจากพ่อแม่หรือได้มาจากการกลายพันธุ์ใหม่ ยาบางชนิดอาจทำให้เกิดอาการคล้ายกับจอประสาทตาเสื่อม โรคนี้มีอาการเหมือนกันที่อาการจะปรากฏในช่วงชีวิตเท่านั้นและมีอาการเรื้อรัง แต่มีความก้าวหน้า หลักสูตรของ dystrophies อาจแตกต่างกันอย่างมากในแต่ละโรค แต่ก็อาจมีความผันผวนอย่างมากภายในโรค หลักสูตรอาจแตกต่างกันไปในครอบครัวที่ได้รับผลกระทบดังนั้นจึงไม่สามารถระบุข้อความทั่วไปได้ อย่างไรก็ตามในบางโรคอาจทำให้ตาบอดได้

ขึ้นอยู่กับโรคความสามารถในการมองเห็นสามารถลดลงอย่างรวดเร็วหรือค่อยๆแย่ลงในช่วงหลายปี อาการไม่ว่าสนามกลางของการมองเห็นจะเปลี่ยนไปก่อนหรือการสูญเสียการมองเห็นจะดำเนินไปจากภายนอกสู่ภายในก็มีความผันแปรได้ขึ้นอยู่กับความเจ็บป่วย

การวินิจฉัยโรคจอประสาทตาเสื่อมอาจเป็นเรื่องยากในตอนแรก อย่างไรก็ตามมีขั้นตอนการวินิจฉัยมากมายที่สามารถวินิจฉัยได้ นี่คือตัวเลือกเล็ก ๆ :

• Ophthalmoscopy: การเปลี่ยนแปลงที่มองเห็นได้เช่นเงินฝากในอวัยวะของตามักปรากฏขึ้น
• electroretinography ซึ่งวัดการตอบสนองทางไฟฟ้าของเรตินาต่อสิ่งเร้าที่มีแสง
• electrooculography ซึ่งวัดการเปลี่ยนแปลงศักย์ไฟฟ้าของเรตินาเมื่อดวงตาเคลื่อนไหว

น่าเสียดายที่ปัจจุบันยังไม่มีการรักษาด้วยสาเหตุหรือการป้องกันสำหรับโรค dystrophic ที่เกิดจากพันธุกรรมส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตามปัจจุบันมีการวิจัยจำนวนมากในสาขาพันธุวิศวกรรมแม้ว่าการบำบัดเหล่านี้จะอยู่ในขั้นตอนการศึกษาเท่านั้น

เม็ดสีภาพ

เม็ดสีที่มองเห็นของมนุษย์ประกอบด้วยไกลโคโปรตีนที่เรียกว่า opsin และที่เรียกว่า 11-cis-retinal ซึ่งเป็นการดัดแปลงทางเคมีของวิตามิน A1 นอกจากนี้ยังอธิบายถึงความสำคัญของวิตามินเอสำหรับการมองเห็น อาการขาดเลือดอย่างรุนแรงอาจทำให้ตาบอดกลางคืนและในกรณีที่รุนแรงถึงขั้นตาบอดได้

ร่วมกับจอประสาทตา 11-cis opsin ของร่างกายซึ่งมีอยู่ในรูปแบบต่างๆสำหรับแท่งและรูปกรวยทั้งสามชนิด ("cone opsine") ถูกสร้างขึ้นในเยื่อหุ้มเซลล์ เมื่อโดนแสงการเปลี่ยนแปลงที่ซับซ้อน: จอประสาทตา 11-cis เปลี่ยนไปเป็นเรตินัลแบบ all-trans และ opsin ก็เปลี่ยนไปเช่นกัน ตัวอย่างเช่นในกรณีของแท่งจะมีการผลิต metarhodopsin II ซึ่งตั้งค่าการเคลื่อนที่ของสัญญาณและรายงานการเกิดของแสง

จุดอ่อนเขียวแดง

ความอ่อนแอหรือตาบอดสีแดงเป็นความผิดปกติของการมองเห็นสีที่มีมา แต่กำเนิดและได้รับการถ่ายทอด X ที่เชื่อมโยงกับการเจาะทะลุที่ไม่สมบูรณ์ อย่างไรก็ตามอาจเป็นได้ว่าเป็นการกลายพันธุ์ใหม่ดังนั้นจึงไม่มีพ่อแม่คนใดที่มีความบกพร่องทางพันธุกรรมนี้ เนื่องจากผู้ชายมีโครโมโซม X เพียงตัวเดียวพวกเขาจึงมีแนวโน้มที่จะเป็นโรคนี้มากขึ้นและส่งผลกระทบต่อประชากรชายมากถึง 10% อย่างไรก็ตามมีผู้หญิงเพียง 0.5% เท่านั้นที่ได้รับผลกระทบเนื่องจากสามารถชดเชยโครโมโซม X ที่บกพร่องด้วยโครโมโซมตัวที่สองที่มีสุขภาพดีได้

จุดอ่อนสีเขียวแดงขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมเกิดขึ้นสำหรับโปรตีนที่มองเห็นได้ทั้งในรูปแบบไอโซฟอร์มสีเขียวหรือสีแดง สิ่งนี้จะเปลี่ยนความยาวคลื่นที่ opsin มีความอ่อนไหวดังนั้นโทนสีแดงและสีเขียวจึงไม่สามารถแยกความแตกต่างได้อย่างเพียงพอ การกลายพันธุ์เกิดขึ้นบ่อยขึ้นใน opsin สำหรับการมองเห็นสีเขียว

นอกจากนี้ยังมีความเป็นไปได้ที่การมองเห็นสีของสีใดสีหนึ่งจะหายไปอย่างสมบูรณ์หากไม่มียีนการเข้ารหัสอยู่อีกต่อไป จุดอ่อนสีแดงหรือตาบอดเรียกว่า Protanomaly หรือ. Protanopia (สำหรับสีเขียว: Deuteranomaly หรือ. Deuteranopia).

รูปแบบพิเศษคือโมโนโครมรูปกรวยสีน้ำเงินนั่นคือเฉพาะกรวยสีฟ้าและการมองเห็นสีน้ำเงินเท่านั้น สีแดงและสีเขียวไม่สามารถแยกออกจากกันได้

อ่านเพิ่มเติมในหัวข้อ:

• จุดอ่อนสีเขียวแดง
• ตาบอดสี
• การทดสอบความอ่อนแอสีแดง - เขียว
• การตรวจการมองเห็นสี