колбочки и палочки за что отвечают в глазу человека
Палочки и колбочки сетчатки глаза
Палочки сетчатки глаза
Палочки имеют форму цилиндра с неравномерным, но приблизительно равным диаметром окружности по длине. К тому же длина (равная 0,000006 м или 0,06 мм) в 30 раз превышает их диаметр (0,000002 м или 0,002 мм), из-за чего вытянутый в длину цилиндр действительно очень похож на палочку. В глазу здорового человека насчитывается порядка 115-120 миллионов палочек.
Палочка глаза человека состоит из 4 сегментов:
1 — Наружный сегмент (содержит мембранные диски),
2 — Связующий сегмент (ресничка),
3 — Внутренний сегмент (содержит митохондрии),
4 — Базальный сегмент (нервное соединение)
Палочки крайне светочувствительны. Достаточно энергии одного фотона (мельчайшая, элементарная частица света) для реакции палочек. Этот факт помогает при так называемом ночном зрении, позволяя видеть в сумерках.
Достоверно известно, что содержащийся в палочках родопсин реагирует на свет медленнее, чем йодопсин в колбочках. Потому палочки слабее реагируют на динамику светового потока и плохо различают объекты в движении. По этой же причине острота зрения тоже не специализация палочек.
Колбочки сетчатки глаза
Колбочки получили такое название благодаря своей форме, похожей на лабораторные колбы. Длина колбочки равна 0,00005 метра, или 0,05 мм. Ее диаметр в самом узком месте составляет около 0,000001 метра, или 0,001 мм, и 0,004 мм в самом широком. На сетчатке здорового взрослого человека около 7 миллионов колбочек.
Колбочки менее чувствительны к свету, другими словами, для их возбуждения потребуется световой поток в десятки раз интенсивнее, чем для возбуждения палочек. Однако колбочки способны обрабатывать свет интенсивнее палочек, из-за чего они лучше воспринимают изменение светового потока (например, лучше палочек различают свет в динамике при движении объектов относительно глаза), а также определяют более четкое изображение.
Колбочка человеческого глаза состоит из 4 сегментов:
1 — Наружный сегмент (содержит мембранные диски с йодопсином),
2 — Связующий сегмент (перетяжка),
3 — Внутренний сегмент (содержит митохондрии),
4 — Область синаптического соединения (базальный сегмент).
Причиной вышеописанных свойств колбочек является содержание в них биологического пигмента йодопсина. На момент написания этой статьи были найдены (выделены и доказаны) два вида йодопсина: эритролаб (пигмент, чувствительный к красной части спектра, к длинным L-волнам), хлоролаб (пигмент, чувствительный к зеленой части спектра, к средним M-волнам). На сегодняшний день пигмент, который чувствителен к синей части спектра, к коротким S-волнам, не найден, хотя за ним уже закреплено название – цианолаб.
Разделение колбочек на 3 вида (по доминированию в них цветовых пигментов: эритролаба, хлоролаба, цианолаба) носит название трехкомпонентной гипотезы зрения. Однако существует и нелинейная двухкомпонентная теория зрения, приверженцы которой считают, что каждая колбочка одновременно содержит в себе и эритролаб, и хлоролаб, а значит, способна воспринимать цвета красного и зеленого спектра. При этом роль цианолаба принимает на себя выцветший родопсин из палочек. В поддержку этой теории говорит и то, что люди, страдающие дальтонизмом, а именно слепотой в синей части спектра (тританопией), так же испытывают трудности с сумеречным зрением (куриная слепота), что является признаком ненормальной работы палочек сетчатки глаза.
Анатомия
Палочки и колбочки сетчатки глаза
Палочки сетчатки глаза
Палочки имеют форму цилиндра с неравномерным, но приблизительно равным диаметром окружности по длине. К тому же длина (равная 0,000006 м или 0,06 мм) в 30 раз превышает их диаметр (0,000002 м или 0,002 мм), из-за чего вытянутый в длину цилиндр действительно очень похож на палочку. В глазу здорового человека насчитывается порядка 115-120 миллионов палочек.
Палочка глаза человека состоит из 4 сегментов:
1 — Наружный сегмент (содержит мембранные диски),
2 — Связующий сегмент (ресничка),
3 — Внутренний сегмент (содержит митохондрии),
4 — Базальный сегмент (нервное соединение)
Палочки крайне светочувствительны. Достаточно энергии одного фотона (мельчайшая, элементарная частица света) для реакции палочек. Этот факт помогает при так называемом ночном зрении, позволяя видеть в сумерках.
Достоверно известно, что содержащийся в палочках родопсин реагирует на свет медленнее, чем йодопсин в колбочках. Потому палочки слабее реагируют на динамику светового потока и плохо различают объекты в движении. По этой же причине острота зрения тоже не специализация палочек.
Колбочки сетчатки глаза
Колбочки получили такое название благодаря своей форме, похожей на лабораторные колбы. Длина колбочки равна 0,00005 метра, или 0,05 мм. Ее диаметр в самом узком месте составляет около 0,000001 метра, или 0,001 мм, и 0,004 мм в самом широком. На сетчатке здорового взрослого человека около 7 миллионов колбочек.
Колбочки менее чувствительны к свету, другими словами, для их возбуждения потребуется световой поток в десятки раз интенсивнее, чем для возбуждения палочек. Однако колбочки способны обрабатывать свет интенсивнее палочек, из-за чего они лучше воспринимают изменение светового потока (например, лучше палочек различают свет в динамике при движении объектов относительно глаза), а также определяют более четкое изображение.
Колбочка человеческого глаза состоит из 4 сегментов:
1 — Наружный сегмент (содержит мембранные диски с йодопсином),
2 — Связующий сегмент (перетяжка),
3 — Внутренний сегмент (содержит митохондрии),
4 — Область синаптического соединения (базальный сегмент).
Причиной вышеописанных свойств колбочек является содержание в них биологического пигмента йодопсина. На момент написания этой статьи были найдены (выделены и доказаны) два вида йодопсина: эритролаб (пигмент, чувствительный к красной части спектра, к длинным L-волнам), хлоролаб (пигмент, чувствительный к зеленой части спектра, к средним M-волнам). На сегодняшний день пигмент, который чувствителен к синей части спектра, к коротким S-волнам, не найден, хотя за ним уже закреплено название – цианолаб.
Разделение колбочек на 3 вида (по доминированию в них цветовых пигментов: эритролаба, хлоролаба, цианолаба) носит название трехкомпонентной гипотезы зрения. Однако существует и нелинейная двухкомпонентная теория зрения, приверженцы которой считают, что каждая колбочка одновременно содержит в себе и эритролаб, и хлоролаб, а значит, способна воспринимать цвета красного и зеленого спектра. При этом роль цианолаба принимает на себя выцветший родопсин из палочек. В поддержку этой теории говорит и то, что люди, страдающие дальтонизмом, а именно слепотой в синей части спектра (тританопией), так же испытывают трудности с сумеречным зрением (куриная слепота), что является признаком ненормальной работы палочек сетчатки глаза.
Ночное зрение
25 Окт Ночное зрение
Известно, что глаз человека отличается высоким развитием нервных элементов, совершенной оптической системой и разнообразными мышечными устройствами, позволяющими производить поворот глаз и настройку оптического аппарата. Это дает человеку возможность фиксировать огромный диапазон видимых световых раздражителей.
Учитывая это, психологи и физиологи различных стран исследовали закономерности ночного зрения человека. Особенно интенсивно такие поиски велись в годы второй мировой войны и были нацелены на решение конкретных прикладных военных задач.
Так сетчатка глаза имеет сложное строение. Она состоит из нескольких слоев нервных клеток, заканчивающихся колбочками и палочками, которые и представляют собой рецепторы света. Колбочки и палочки различным образом реагируют на разную интенсивность света. Первые обладают более низкой чувствительностью и представляют собой аппарат дневного света, позволяющий различать цвета (их в сетчатке — 7 млн.). Вторые отличаются высокой чувствительностью к слабым интенсивностям света и являются аппаратами ночного зрения (их насчитывается в сетчатке около 130 млн.).
Повышение световой чувствительности глаз по мере пребывания в темноте получило название темновой адаптации
Что происходит в темноте со зрением
Во-первых, колбочки и палочки, как рецепторы света, распределены по сетчатке глаза неравномерно. Первые расположены в центре, вторые — на периферии. Отсюда следует, что для обнаружения малозаметных объектов в ночное время их лучше рассматривать периферической частью сетчатки.
Во-вторых, колбочки и палочки заметно отличаются по степени чувствительности к свету с различной длиной волн.
Это означает, что при ночном зрении глаз максимально чувствителен к синему цвету и относительно не чувствителен к красному. Говоря другими словами, объекты синего цвета ночью мгновенно обнаруживаются человеком, но при этом возможна темновая дезадаптация глаз (т.е. снижение их чувствительности к свету, «засветка»).
Поэтому желательно, чтобы освещение в помещениях, откуда человек выходит в темноту, было красного света. В годы второй мировой войны в армии США были сконструированы плотно прилегающие красные очки, которые не пропускали лучей длиной волны меньше 620 миллимикрон, но через которые проходило достаточно света для функционирования колбочкового зрения. В таких очках человек мог находиться в хорошо освещенном помещении и одновременно полностью адаптироваться к темноте. Это позволяло практически исключить этап темновой адаптации глаз непосредственно в ходе дежурства и мгновенно включаться в деятельность.
В-третьих, существует определенная динамика темновой адаптации глаз. Через 5 минут чувствительность глаза увеличивается на 30% от исходного уровня, через 15-20 минут — на 80%. Это время зависит от «перепада» между старой и новой, устанавливающейся чувствительностью. Одно дело, когда человек погружается в темноту из полумрака, другое — когда он предварительно находился в ярко освещенном помещении.
В-четвертых, выявлена закономерность дезадаптации глаз человека к темноте. Так, засветка адаптировавшегося к темноте глаза в течение 5 секунд снижает его чувствительность на 8-10 минут. На это же время снижается своевременность и дальность обнаружения объектов.
В-пятых,установлена закономерность функционирования симпатической нервной системы человека, проявляющаяся в том, что возбуждение одной из систем симпатической иннервации влечет за собой возбуждение прочих симпатических систем. Исходя из этого группа ученых Института психологии АПН РСФСР под руководством К.Х.Кекчеева в 1941-1946 гг. исследовала способы улучшения ночного зрения военнослужащих (разведчиков, диверсантов, наблюдателей, часовых). Были выделены так называемые «физиологические стимуляторы», позволяющие в короткое время значительно повысить световую чувствительность глаз. К таким стимуляторам отнесены:
а) форсированное дыхание (углубленное, резкое дыхание, начинающееся с полного выдоха);
б) термические раздражители (обтирание лица холодной водой, холодный компресс на затылок);
в) вкусовые раздражители (прием небольшого количества вкусной пищи — 10 граммов сахара или сладкие таблетки);
г) легкая мышечная работа (простейшие гимнастические упражнения).
Проведенные эксперименты до сих пор считаются классическими, а полученные результаты — актуальными. Они свидетельствуют о том, что применение физиологических стимуляторов позволяет повысить чувствительность ночного зрения и слуха на 40-50%. Время темновой адаптации глаз сокращается с 40-50 мин. до 4-5 мин., то есть зрительная чувствительность возрастает в 10 раз быстрее, чем при темновой адаптации без применения стимуляторов. При этом однократное их применение обеспечивает повышение чувствительности на 1-1,5 часа, многократное — на 2-3 часа. Одновременно названные стимуляторы являются надежным и эффективным средством снятия утомления в области кинестатической (все, что связано с телесными ощущениями) и сенсорной деятельности.
Выявлено также стимулирующее влияние на остроту ночного зрения различного рода приятных раздражителей. Так, например, после употребления небольшого количества вкусной пищи (сахар) чувствительность ночного зрения возрастает на 210%, при прослушивании приятной музыки — на 240%. И напротив, при прослушивании грустной музыки чувствительность к свету снижается на 60% и при употреблении горькой пищи — на 50%.
Анатомия
Сетчатка
Сетчатка является внутренней чувствительной оболочкой глаза (tunica interna sensoria bulbi, или retina), которая выстилает полость глазного яблока изнутри и выполняет функции восприятия световых и цветовых сигналов, их первичной обработки и трансформации в нервное возбуждение.
В сетчатке выделяют две функционально различные части – зрительную (оптическую) и слепую (ресничную). Зрительная часть сетчатой оболочки глаза – это большая часть сетчатки, которая свободно прилегает к сосудистой оболочке и прикрепляется к подлежащим тканям только в области диска зрительного нерва и у зубчатой линии. Свободнолежащая часть сетчатки, непосредственно соприкасающаяся с сосудистой оболочкой, удерживается за счет давления, создаваемого стекловидным телом, а также за счет тонких связей пигментного эпителия. Ресничная часть сетчатки покрывает заднюю поверхность ресничного тела и радужки, доходя до зрачкового края.
Слои сетчатки
Сетчатка имеет 10 слоев:
Наружный сегмент фоторецепторов имеет важное значение: именно здесь происходят сложные фотохимические процессы, в ходе которых происходит первичная трансформация энергии света в физиологическое возбуждение. Функциональное назначение колбочек и палочек также различно: колбочки отвечают за цветоощущение и центральное зрение, обеспечивают периферическое зрение в условиях высокой освещенности; палочки обеспечивают зрение в условиях низкой освещенности (сумеречное зрение). В темноте периферическое зрение обеспечивается совместными усилиями колбочек и палочек.
Клетки Мюллера представляют собой гигантские высокоспециализированные, которые проходят чрез все слои сетчатой оболочки, выполняя изолирующую и опорную функции. Клетки Мюллера принимают участие в генерировании биоэлектрических электрических импульсов, активно транспортируя метаболиты. Мюллеровские клетки заполняют узкие щели между нервными клетками сетчатки и разделяют их рецептивные поверхности.
Палочковый путь проведения нервного импульса представлен палочковым фоторецептором, биполярными и ганглиозными клетками, амакриновыми клетками нескольких видов (промежуточными нейронами). Палочковые фоторецепторы контактируют только с биполярными клетками, которые под действием света деполяризуются.
Колбочковый путь проведения нервных импульсов характеризуется тем, что уже в пятом слое (наружный плексиформный слой) синапсы колбочек связывают их с биполярными нейронами различных типов, образуя как световой, так и темновой путь проведения импульса. Благодаря этому колбочки макулярной области формируют каналы контрастной чувствительности. По мере удаления от области макулы количество фоторецепторов, соединенных с множеством биполярных клеток, уменьшается, в то же время число биполярных нейронов, соединенных с одной биполярной клеткой, увеличивается.
Световой импульс активирует превращение зрительного пигмента, запуская возникновение рецепторного потенциала, который распространяется вдоль аксона к синапсу, где вызывает выделение нейромедиатора. Этот процесс приводит к возбуждению нейронов сетчатки, которые осуществляют первичную обработку зрительной информации. Далее эта информация предается по зрительному нерву в зрительные центры головного мозга.
В процессе передачи нервного возбуждения по нейронам сетчатки важное значение имеют соединения из группы эндогенных трансмиттеров, к которым относятся аспартат (специфичен для палочек), глутамат, ацетилхолин (является трансмиттером амакриновых клеток), допамин, мелатонин (синтезируется в фоторецепторах), глицин, серотонин. Ацетилхолин является трансмиттером возбуждения, а гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) – торможения, оба эти соединения содержатся в амакриновых клетках. Тонкий баланс указанных веществ обеспечивает функционирование сетчатки, а нарушение такового может приводить к развитию различных патологий сетчатки (пигментный ретинит, лекарственная ретинопатия и т.п.)
Особенности цветового зрения человека
Цветовое восприятие
Среди млекающих человек обладает самой сложной и совершенной зрительной системой. Основной особенностью цветового зрения является способность различить огромное количество цветов и их оттенков. Цветовосприятие осуществляется благодаря наличию фоторецепторов. В них содержится йодопсин, который отвечает за цветовосприимчивость глаза к различным тонам.
Если у человека не диагностировано зрительных патологий, в его глазном яблоке насчитывается около 7 млн колбочек. Если их количество значительно меньше или изменился состав, офтальмологи говорят о дисфункции цветового зрения человека.
Согласно офтальмологическим исследованиям, мужчины и женщины видят окружающий мир по-разному. Например, представительницы слабого пола различают большее количество цветов. Мужчины, лучше и быстрее фокусируют взгляд на передвигающемся объекте.
Как мы видим цвет
На поверхности сетчатки глаза располагаются светочувствительные фоторецепторы (палочки и колбочки). С их помощью человек способен воспринимать цвета. Активизация палочек происходит в темноте. Они чувствительны к яркому свету и несут ответственность за ночное зрение. Именно поэтому глаза при плохом освещении не способны различать цвета и оттенки. Все предметы кажутся серо-черными.
Отвечают за цветовое зрение человека колбочки. Нормально функционировать и различать тона фоторецепторы способны при ярком освещении. Всего различают три вида колбочек:
Восприятие других цветов осуществляется за счет раздражения одновременно двух фоторецепторов. При активизации трех видов колбочек мы способны увидеть белый цвет. Предметы серого цвета получается распознать, также благодаря активизации трех рецепторов. Но при этом уровень их возбудимости намного ниже, чем в ситуации с белым тоном. Если три типа фоторецептора находятся в состоянии покоя, значит перед глазами черный цвет.
При ярком освещении глаза лучше всего воспринимают зеленые оттенки. А вот короткие волны, отвечающие за восприятие синего цвета, наименее активны. С наступлением темноты глаз начинает лучше видеть предметы синего оттенка, а вот красный цвет, наоборот, становится трудно различимым.
Почему мы воспринимаем один и тот же цвет по-разному
Насколько правильно человек способен распознавать оттенки зависит следующих факторов:
Диагностика нарушений
Нарушения цветовосприятия бывают врожденными и приобретенными. Чаще всего врожденная патология наблюдается у мужчин. Приобретенные сбои в восприятии некоторых оттенков случаются из-за:
Также к факторам, которые могут спровоцировать нарушение цветового зрения у человека, относятся:
Приобретенные нарушения восприятия цветов являются следствием первопричинного заболевания. Следовательно, нормализовать работу зрительного аппарата можно после устранения основной проблемы.
Диагностика расстройств цветового зрения проводится с помощью:
Чтобы своевременно выявить нарушение цветовосприятия и другие офтальмологические проблемы необходимо регулярно посещать окулиста. В клинике ЭЛИТ ПЛЮС, которая специализируется на восстановлении зрительной функции с помощью ортокератологических линз, можно пройти полное обследование зрительного аппарата, получить рекомендации по устранению проблем, пройти курс терапии.
Лечение аномалий цветовосприятия
Чтобы нормализовать работу фоторецепторов и вернуть глазам способность правильно различать все цвета, необходимо лечить заболевание, которое спровоцировало дисфункцию цветового зрения. Для этого офтальмологу необходимо определить причину появления симптома.
Если пациент перестал различать некоторые оттенки из-за катаракты, необходимо произвести хирургическое вмешательство и заменить помутневший хрусталик на имплант. Если же патология развивается на фоне сахарного диабета, пациенту необходимо принимать лекарственные препараты, которые не допустят развития ретинопатии и макулодистрофии.
Методики лечения врожденных нарушений цветовосприятия не существует. Офтальмологи могут корректировать цветовое зрение с помощью специальных линз или очков с тонированными фильтрами. Использование таких средств помогает снизить степень проявления патологии.
Полезное видео: Как работает цветное зрение
Часто задаваемые вопросы
❓ Как человек видит цвет?
✅ Глаза воспринимают цвета и оттенки с помощью специальных фоторецепторов, которые расположены на поверхности сетчатой оболочки. Они называются палочки и колбочки.