แท่งและกรวยในตา

คำนิยาม

ตามนุษย์มีเซลล์รับแสงสองประเภทที่ทำให้เรามองเห็นได้ ในอีกด้านหนึ่งมีตัวรับแท่งและในทางกลับกันตัวรับรูปกรวยซึ่งแบ่งย่อยออกไปอีก: ตัวรับสีน้ำเงินสีเขียวและสีแดง เซลล์รับแสงเหล่านี้เป็นตัวแทนของชั้นของเรตินาและส่งสัญญาณไปยังเซลล์ส่งสัญญาณที่เชื่อมโยงกับเซลล์เหล่านี้หากตรวจพบการเกิดแสง กรวยใช้สำหรับการมองเห็นด้วยแสง (การมองเห็นสีและการมองเห็นในแต่ละวัน) และในทางกลับกันแท่งสำหรับการมองเห็นแบบสโคป (การรับรู้ในที่มืด)

เพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้: วิสัยทัศน์ทำงานอย่างไร?

การก่อสร้าง

จอประสาทตาของมนุษย์ก็เช่นกัน จอตา เรียกว่ามีความหนารวมกัน 200 µm และประกอบด้วยชั้นเซลล์ต่างๆ เซลล์เยื่อบุผิวเม็ดสีซึ่งมีความสำคัญต่อการเผาผลาญอาหารอยู่ด้านนอก จอตา โดยการดูดซับและทำลายเซลล์รับแสงที่ตายแล้วและยังหลั่งส่วนประกอบของเซลล์ที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการมองเห็น

เซลล์รับแสงที่แท้จริงซึ่งแยกออกเป็นแท่งและกรวยตอนนี้ตามเข้ามาด้านใน ทั้งสองมีเหมือนกันคือมีแขนขาด้านนอกซึ่งชี้ไปที่เยื่อบุผิวเม็ดสีและยังสัมผัสกับมัน ตามด้วยซีเลียมบาง ๆ ซึ่งลิงค์ด้านนอกและลิงค์ด้านในเชื่อมต่อกัน ในกรณีของแท่งลิงค์ด้านนอกเป็นชั้นของดิสก์เมมเบรนคล้ายกับเหรียญกอง อย่างไรก็ตามในกรณีของเดือยลิงก์ด้านนอกประกอบด้วยรอยพับของเมมเบรนเพื่อให้ลิงค์ด้านนอกดูเหมือนหวีผมชนิดหนึ่งในส่วนตามยาวโดยมีฟันเป็นตัวแทนของการพับแต่ละครั้ง

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

สมาชิกภายในคือเซลล์ที่แท้จริงของเซลล์รับแสงและประกอบด้วยนิวเคลียสของเซลล์และออร์แกเนลล์ของเซลล์ กระบวนการที่สำคัญเกิดขึ้นที่นี่เช่นการอ่านดีเอ็นเอการผลิตโปรตีนหรือสารในเซลล์ในกรณีของเซลล์รับแสงกลูตาเมตเป็นสารส่งสาร

แขนขาด้านในมีลักษณะบางและมีเท้ารับที่เรียกว่าที่ปลายซึ่งเซลล์นั้นเชื่อมต่อกับเซลล์สองขั้ว (เซลล์ส่งต่อ) ถุงส่งสารที่มีกลูตาเมตของสารส่งสารจะถูกเก็บไว้ในฐานตัวรับ สิ่งนี้ใช้เพื่อส่งสัญญาณไปยังเซลล์สองขั้ว

คุณสมบัติพิเศษของเซลล์รับแสงคือเมื่ออยู่ในที่มืดสารตัวส่งจะถูกปล่อยออกมาอย่างถาวรโดยการปลดปล่อยจะลดลงเมื่อแสงตก ดังนั้นจึงไม่เหมือนกับเซลล์รับรู้อื่น ๆ ที่สิ่งกระตุ้นนำไปสู่การปลดปล่อยตัวส่งสัญญาณเพิ่มขึ้น

มีเซลล์สองขั้วแบบแท่งและรูปกรวยซึ่งจะเชื่อมต่อกับเซลล์ปมประสาทซึ่งประกอบเป็นชั้นเซลล์ปมประสาทและกระบวนการของเซลล์ในที่สุดรวมกันเป็นเส้นประสาทตา นอกจากนี้ยังมีการเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ในแนวนอนที่ซับซ้อน จอตาซึ่งรับรู้โดยเซลล์แนวนอนและเซลล์อะมาคริน

เรตินาถูกทำให้เสถียรโดยเซลล์Müllerที่เรียกว่าเซลล์ glial ของ จอตาซึ่งครอบคลุมเรตินาทั้งหมดและทำหน้าที่เป็นกรอบ

ฟังก์ชัน

เซลล์รับแสงของดวงตามนุษย์ใช้เพื่อตรวจจับแสงที่ตกกระทบ ดวงตามีความไวต่อแสงที่มีความยาวคลื่นระหว่าง 400 - 750 นาโนเมตรซึ่งสอดคล้องกับสีจากสีน้ำเงินเป็นสีเขียวถึงสีแดงรังสีของแสงที่อยู่ใต้สเปกตรัมนี้เรียกว่าอัลตราไวโอเลตและสูงกว่าเป็นอินฟราเรด ทั้งสองไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตามนุษย์อีกต่อไปและอาจทำลายดวงตาและทำให้เลนส์ขุ่นได้

เพิ่มเติมเกี่ยวกับหัวข้อนี้: ต้อกระจก

กรวยมีหน้าที่ในการมองเห็นสีและต้องการแสงมากขึ้นในการส่งสัญญาณ เพื่อให้เกิดการมองเห็นสีมีกรวยสามประเภทซึ่งแต่ละชนิดมีหน้าที่รับผิดชอบต่อความยาวคลื่นของแสงที่มองเห็นได้แตกต่างกันและมีการดูดซับสูงสุดที่ความยาวคลื่นเหล่านี้ การถ่ายภาพการทำงานของเม็ดสีที่มองเห็นของกรวยจึงแตกต่างกันและมี 3 กลุ่มย่อย ได้แก่ กรวยสีน้ำเงินที่มีการดูดซับสูงสุด (AM) ที่ 420 นาโนเมตรกรวยสีเขียวที่มี AM 535 นาโนเมตรและกรวยสีแดงที่มี AM ที่ 565 นาโนเมตรหากแสงของสเปกตรัมความยาวคลื่นนี้กระทบตัวรับสัญญาณจะถูกส่งต่อ

เพิ่มเติมเกี่ยวกับหัวข้อนี้: การตรวจการมองเห็นสี

ในขณะเดียวกันแท่งมีความไวต่ออุบัติการณ์ของแสงเป็นพิเศษดังนั้นจึงใช้ในการตรวจจับแสงแม้เพียงเล็กน้อยโดยเฉพาะในที่มืด มีความแตกต่างระหว่างความสว่างและความมืดเท่านั้น แต่ไม่ใช่ในแง่ของสี เม็ดสีที่มองเห็นของเซลล์แท่งหรือที่เรียกว่าโรดอปซินมีการดูดซึมสูงสุดที่ความยาวคลื่น 500 นาโนเมตร

งาน

ตามที่อธิบายไว้แล้วตัวรับรูปกรวยใช้สำหรับการมองเห็นในเวลากลางวัน ด้วยกรวยสามประเภท (สีน้ำเงินสีแดงและสีเขียว) และกระบวนการผสมสีเพิ่มเติมสีที่เราเห็นสามารถมองเห็นได้ กระบวนการนี้แตกต่างจากการผสมสีแบบหักลบทางกายภาพซึ่งเป็นกรณีตัวอย่างเช่นเมื่อผสมสีของจิตรกร

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

ในทางกลับกันแท่งมีค่าสูงสุดโดยมีการดูดซับสูงสุด 500 นาโนเมตรซึ่งอยู่ตรงกลางของช่วงแสงที่มองเห็นได้ คุณจึงตอบสนองต่อแสงจากสเปกตรัมกว้าง อย่างไรก็ตามเนื่องจากมีเพียงโรดอปซินจึงไม่สามารถแยกแสงที่มีความยาวคลื่นต่างกันได้ อย่างไรก็ตามข้อได้เปรียบที่ยิ่งใหญ่ของพวกเขาคือมีความไวมากกว่ากรวย อุบัติการณ์ของแสงที่น้อยลงอย่างมีนัยสำคัญก็เพียงพอที่จะถึงเกณฑ์การเกิดปฏิกิริยาสำหรับแท่ง พวกเขาจึงใช้ในการมองเห็นในที่มืดเมื่อดวงตาของมนุษย์ตาบอดสี อย่างไรก็ตามความละเอียดนั้นแย่กว่ากรวยมาก แท่งอื่น ๆ มาบรรจบกันเช่นบรรจบกันนำไปสู่เซลล์ประสาทปมประสาท ซึ่งหมายความว่าไม่ว่าจะตื่นเต้นกับแท่งใดจากผ้าพันแผลเซลล์ประสาทปมประสาทจะทำงาน ดังนั้นจึงไม่มีการแบ่งแยกเชิงพื้นที่ที่ดีเช่นเดียวกับเดือย

เป็นที่น่าสนใจที่จะทราบว่าส่วนประกอบของแท่งยังเป็นเซ็นเซอร์สำหรับสิ่งที่เรียกว่าระบบแมกโนเซลล์ซึ่งมีหน้าที่ในการรับรู้การเคลื่อนไหวและรูปร่าง

นอกจากนี้คนใดคนหนึ่งอาจสังเกตเห็นแล้วว่าดวงดาวไม่ได้อยู่ในโฟกัสของขอบเขตการมองเห็นในเวลากลางคืน แต่อยู่ที่ขอบเนื่องจากโฟกัสโครงการไปที่หลุมของการมองเห็น แต่ไม่มีตะเกียบ สิ่งเหล่านี้อยู่รอบ ๆ พวกเขาคุณจึงสามารถมองเห็นดวงดาวรอบ ๆ จุดโฟกัสของศูนย์กลางการจ้องมอง

การกระจาย

เนื่องจากการทำงานที่แตกต่างกันกรวยและแท่งในดวงตาจึงมีการกระจายที่แตกต่างกันในแง่ของความหนาแน่น กรวยใช้สำหรับการมองเห็นที่คมชัดพร้อมความแตกต่างของสีในระหว่างวัน คุณจึงเป็นศูนย์กลางของไฟล์ จอตา ที่พบบ่อยที่สุด (จุดสีเหลือง - Macula lutea) และในหลุมกลาง (Fovea centralis) เป็นตัวรับเดียวที่มีอยู่ (ไม่มีแท่ง) หลุมชมวิวเป็นสถานที่ของการมองเห็นที่คมชัดที่สุดและเชี่ยวชาญในเวลากลางวัน แท่งมีพาราโฟอัลที่มีความหนาแน่นสูงสุดเช่น รอบ ๆ หลุมกลางของการมองเห็น ในบริเวณรอบนอกความหนาแน่นของเซลล์รับแสงจะลดลงอย่างรวดเร็วโดยที่ในส่วนที่อยู่ไกลกว่านั้นแทบจะมีเพียงแท่งเท่านั้น

ขนาด

กรวยและตะเกียบแบ่งปันพิมพ์เขียวกันบ้าง แต่ก็แตกต่างกันไป โดยทั่วไปตะเกียบจะยาวกว่ารูปกรวยเล็กน้อย

เซลล์รับแสงแบบแท่งมีความยาวเฉลี่ยประมาณ 50 µm และเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 3 µm ในสถานที่ที่มีการบรรจุหนาแน่นมากที่สุดนั่นคือ สำหรับแท่งภูมิภาค parafoveal

เซลล์รับแสงรูปกรวยค่อนข้างสั้นกว่าแท่งและมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 µm ใน fovea centralis ซึ่งเรียกว่าหลุมการมองเห็นในบริเวณที่มีความหนาแน่นสูงสุด

จำนวน

ดวงตาของมนุษย์มีเซลล์รับแสงจำนวนมาก ตาข้างเดียวมีตัวรับประมาณ 120 ล้านแท่งสำหรับการมองเห็นแบบสโคโทปิก (ในความมืด) ในขณะที่มีตัวรับรูปกรวยประมาณ 6 ล้านตัวสำหรับการมองเห็นในตอนกลางวัน

ตัวรับทั้งสองแปลงสัญญาณเป็นเซลล์ปมประสาทประมาณหนึ่งล้านเซลล์โดยที่แอกซอน (ส่วนขยายของเซลล์) ของเซลล์ปมประสาทเหล่านี้ประกอบเป็นเส้นประสาทตา (nervus opticus) เป็นมัดและดึงเข้าไปในสมองเพื่อให้สัญญาณสามารถประมวลผลได้จากส่วนกลางที่นั่น

ข้อมูลเพิ่มเติมสามารถดูได้ที่นี่: ศูนย์ภาพ

การเปรียบเทียบตะเกียบและกรวย

ตามที่อธิบายไว้แล้วแท่งและกรวยมีความแตกต่างเล็กน้อยในโครงสร้างซึ่งไม่ร้ายแรง สิ่งที่สำคัญกว่านั้นคือหน้าที่ที่แตกต่างกัน

แท่งมีความไวต่อแสงมากกว่ามากดังนั้นจึงสามารถตรวจจับการเกิดแสงได้แม้เพียงเล็กน้อย แต่จะแยกความแตกต่างระหว่างความสว่างและความมืดเท่านั้น นอกจากนี้ยังมีความหนากว่ากรวยเล็กน้อยและส่งต่อในลักษณะที่มาบรรจบกันเพื่อให้พลังในการแก้ไขต่ำลง

ในทางกลับกันกรวยต้องการการเกิดแสงมากกว่า แต่รูปแบบย่อยสามรูปแบบสามารถเปิดใช้งานการมองเห็นสีได้ เนื่องจากเส้นผ่านศูนย์กลางที่เล็กกว่าและการส่งผ่านที่มาบรรจบกันน้อยกว่าการส่งสัญญาณสูงสุด 1: 1 ใน fovea centralis จึงมีความละเอียดที่ยอดเยี่ยมซึ่งสามารถใช้ได้เฉพาะในระหว่างวันเท่านั้น

จุดสีเหลือง

Macula luteaหรือที่เรียกว่าจุดสีเหลืองคือจุดบนจอประสาทตาที่ผู้คนมองเห็นเป็นหลัก ชื่อนี้ได้มาจากสีเหลืองของจุดนี้ในอวัยวะของดวงตา จุดสีเหลืองคือจุดที่ จอตา กับเซลล์รับแสงส่วนใหญ่ ยกเว้น macula แทบจะเหลือ แต่แท่งที่ควรจะแยกความแตกต่างระหว่างแสงและความมืด

macula ส่วนกลางยังคงมีหลุมดูที่เรียกว่า Fovea centralis. นี่คือจุดของการมองเห็นที่คมชัดที่สุด หลุมดูมีเฉพาะกรวยที่มีความหนาแน่นสูงสุดในการบรรจุซึ่งสัญญาณจะถูกส่ง 1: 1 เพื่อให้ได้ความละเอียดที่ดีที่สุด

เสื่อม

Dystrophies การเปลี่ยนแปลงทางพยาธิวิทยาในเนื้อเยื่อของร่างกายที่ทำให้เกิด จอตา มักจะยึดติดกับพันธุกรรมเช่น พวกเขาสามารถสืบทอดมาจากพ่อแม่หรือได้มาจากการกลายพันธุ์ใหม่ ยาบางชนิดอาจทำให้เกิดอาการคล้ายกับจอประสาทตาเสื่อม โรคนี้มีอาการเหมือนกันที่อาการจะปรากฏในช่วงชีวิตเท่านั้นและมีอาการเรื้อรัง แต่มีความก้าวหน้า หลักสูตรของ dystrophies อาจแตกต่างกันไปมากในแต่ละโรค แต่ก็อาจแตกต่างกันอย่างมากภายในโรคเดียว หลักสูตรอาจแตกต่างกันไปในครอบครัวที่ได้รับผลกระทบดังนั้นจึงไม่สามารถระบุข้อความทั่วไปได้ อย่างไรก็ตามในบางโรคอาจทำให้ตาบอดได้

ขึ้นอยู่กับโรคความสามารถในการมองเห็นสามารถลดลงอย่างรวดเร็วหรือค่อยๆแย่ลงในช่วงหลายปี อาการไม่ว่าสนามกลางของการมองเห็นจะเปลี่ยนไปก่อนหรือการสูญเสียการมองเห็นจะดำเนินไปจากภายนอกสู่ภายในนั้นจะแปรปรวนเนื่องจากความเจ็บป่วย

การวินิจฉัยโรคจอประสาทตาเสื่อมอาจเป็นเรื่องยากในตอนแรก อย่างไรก็ตามมีขั้นตอนการวินิจฉัยมากมายที่สามารถวินิจฉัยได้ นี่คือตัวเลือกเล็กน้อย:

• Ophthalmoscopy: การเปลี่ยนแปลงที่มองเห็นได้เช่นเงินฝากในอวัยวะของตามักปรากฏขึ้น
• electroretinography ซึ่งวัดการตอบสนองทางไฟฟ้าของเรตินาต่อสิ่งเร้าที่มีแสง
• electrooculography ซึ่งวัดการเปลี่ยนแปลงศักย์ไฟฟ้าของเรตินาเมื่อดวงตาเคลื่อนไหว

น่าเสียดายที่ปัจจุบันไม่มีการบำบัดเชิงสาเหตุหรือเชิงป้องกันสำหรับโรค dystrophic ที่เกิดจากพันธุกรรมส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตามขณะนี้มีการวิจัยจำนวนมากในสาขาพันธุวิศวกรรมโดยปัจจุบันการบำบัดเหล่านี้อยู่ในขั้นตอนการศึกษาเท่านั้น

เม็ดสีภาพ

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

ร่วมกับจอประสาทตา 11-cis opsin ที่ร่างกายผลิตขึ้นเองซึ่งมีอยู่ในรูปแบบต่างๆสำหรับแท่งและกรวยทั้งสามชนิด ("cone opsine") ถูกสร้างขึ้นในเยื่อหุ้มเซลล์ เมื่อสัมผัสกับแสงการเปลี่ยนแปลงที่ซับซ้อน: การเปลี่ยนแปลงของจอประสาทตา 11-cis เป็นเรตินัลแบบ all-trans และ opsin ก็เปลี่ยนไปเช่นกัน ตัวอย่างเช่น Metarhodopsin II ถูกสร้างขึ้นในแท่งซึ่งกำหนดน้ำตกสัญญาณให้เคลื่อนที่และรายงานการเกิดแสง

จุดอ่อนสีเขียวแดง

ความอ่อนแอหรือตาบอดสีแดงเป็นความผิดปกติของการมองเห็นสีที่มีมา แต่กำเนิดและได้รับการถ่ายทอด X ที่เชื่อมโยงกับการแทรกซึมที่ไม่สมบูรณ์ อย่างไรก็ตามอาจเป็นไปได้ว่าเป็นการกลายพันธุ์ใหม่ดังนั้นจึงไม่มีพ่อแม่คนใดที่มีความบกพร่องทางพันธุกรรมนี้ เนื่องจากผู้ชายมีโครโมโซม X เพียงตัวเดียวพวกเขาจึงมีแนวโน้มที่จะเป็นโรคนี้มากขึ้นและมากถึง 10% ของประชากรชายที่ได้รับผลกระทบ อย่างไรก็ตามมีผู้หญิงเพียง 0.5% เท่านั้นที่ได้รับผลกระทบเนื่องจากสามารถชดเชยโครโมโซม X ที่บกพร่องด้วยโครโมโซมที่สองที่มีสุขภาพดี

จุดอ่อนสีเขียวสีแดงขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมเกิดขึ้นสำหรับโปรตีนที่มองเห็นในรูปแบบไอโซฟอร์มสีเขียวหรือสีแดง สิ่งนี้จะเปลี่ยนความยาวคลื่นที่ opsin มีความอ่อนไหวดังนั้นโทนสีแดงและสีเขียวจึงไม่สามารถแยกแยะได้เพียงพอ การกลายพันธุ์เกิดขึ้นบ่อยขึ้นใน opsin สำหรับการมองเห็นสีเขียว

นอกจากนี้ยังมีความเป็นไปได้ที่การมองเห็นสีสำหรับสีใดสีหนึ่งจะขาดหายไปอย่างสมบูรณ์เช่นหากไม่มียีนการเข้ารหัสอีกต่อไป จุดอ่อนสีแดงหรือตาบอดเรียกว่า Protanomaly หรือ. Protanopia (สำหรับสีเขียว: deuteranomaly หรือ. Deuteranopia).

รูปแบบพิเศษคือ monochromatism รูปกรวยสีน้ำเงินนั่นคือ เฉพาะกรวยสีฟ้าและการมองเห็นสีฟ้าเท่านั้น สีแดงและสีเขียวไม่สามารถแยกออกจากกันได้

อ่านเพิ่มเติมในหัวข้อ:

• จุดอ่อนสีเขียวแดง
• ตาบอดสี
• การทดสอบจุดอ่อนสีแดงเขียว
• การตรวจการมองเห็นสี