Szerkezeti és funkcionális jellemzők
Receptor osztály:
A rudak felelősek az alkonyi látásért.
A kúpok felelősek a nappali látásért.
A retina receptorsejtjei pigmenteket tartalmaznak: a rudak rodopszint, a kúpok jodopszint és más pigmenteket tartalmaznak. Ezek a pigmentek retinából (A-vitamin aldehid) és opszin glikoproteinből állnak. A sötétben mindkét pigment inaktív formában van. A fénykvantumok hatására a pigmentek azonnal szétesnek („fakulnak”) és aktív ionos formává alakulnak át: a retina leválik az opszinról.
A pigmentek abban különböznek egymástól, hogy az abszorpciós maximum a spektrum különböző tartományaiban van. A rodopszint tartalmazó rudak abszorpciós maximuma 500 nm tartományban van. A kúpoknak három abszorpciós maximuma van: kék (420 nm), zöld (551 nm) és vörös (558 nm).
Bekötési részleg:
1. neuron – bipoláris sejtek;
2. neuron - ganglionsejtek;
3. neuron – thalamus, metathalamus (külső geniculate testek), párnamagok.
A retinán kívüli vezető szakasz az érzékeny jobb és bal látóidegből, a jobb és bal szem látóidegpályáinak részleges decussációjából (chiasm), valamint a látóidegből áll. Az optikai traktus rostjai a vizuális thalamushoz (talamusz, külső geniculate testek, párnamagok) irányulnak. Tőlük vizuális rostokat küldenek az agykéregbe.
Kortikális szakasz
Ez az osztály az occipitalis lebenyben található (17., 18., 19. mező). A 17. mező speciális információfeldolgozást végez, összetettebb, mint a retinában és a külső genikuláris testekben (ez az elsődleges kéreg képez kapcsolatokat a 18-as, 19-es mezőkkel).
Szubkortikális központok
Külső geniculate testek - a retinából érkező afferens jelek interakciója bennük történik. A retikuláris formáció részvételével interakció jön létre a halló és más szenzoros rendszerekkel. Az oldalsó geniculate test neuronjainak axonjai sugarak formájában térnek el egymástól, és főleg a 17-es területen végződnek.
A quadrigeminus felső gumói.
Fotokémiai reakciók a retina receptoraiban
Az emberek és sok állat retinális rudai rodopszin vagy vizuális lila pigmentet tartalmaznak. A jodopszin pigment a kúpokban található. A kúpok klorolab és eritrolab pigmenteket is tartalmaznak; az első elnyeli a zöldnek megfelelő sugarakat, a második pedig a spektrum vörös részének.
A rodopszin egy nagy molekulatömegű vegyület (molekulatömeg 270 000), amely retinából, A-vitamin-aldehidből és opszin fehérjéből áll. A fénykvantum hatására ennek az anyagnak a fotofizikai és fotokémiai átalakulásainak ciklusa megy végbe: a retina izomerizálódik, oldallánca kiegyenesedik, megszakad a kapcsolat a retina és a fehérje között, aktiválódnak a fehérjemolekula enzimatikus központjai. Ezt követően a retina leválik az opszinról. A retina reduktáz nevű enzim hatására ez utóbbi A-vitaminná alakul.
Amikor a szem elsötétül, a vizuális lila regenerálódik, azaz. a rodopszin újraszintézise. Ez a folyamat megköveteli, hogy a retina megkapja az A-vitamin cisz-izomerjét, amelyből retina képződik. Ha az A-vitamin hiányzik a szervezetből, a rodopszin képződése élesen megzavarodik, ami a fent említett éjszakai vakság kialakulásához vezet.
A retinában zajló fotokémiai folyamatok nagyon gazdaságosan mennek végbe, i.e. Még nagyon erős fény hatására is a pálcákban lévő rodopszinnak csak egy kis része bomlik le.
A jodopszin szerkezete közel áll a rodopszinhoz. A jodopszin szintén a retina vegyülete az opszin fehérjével, amely kúpokban képződik, és az opszintól pálcikákban különbözik.
A rodopszin és a jodopszin fényelnyelése eltérő. A Jodopsip a sárga fényt a legerősebben körülbelül 560 nm hullámhosszon nyeli el.
A szem optikai rendszere.
A szemgolyó belső magjába tartozik: a szem elülső kamrája, a szem hátsó kamrája, a lencse, a szemgolyó elülső és hátsó kamrájának vizes humora és a test A lencse átlátszó rugalmas képződmény, amely bikonvex lencse alakú, a hátsó felület domborúbb, mint az elülső. A lencsét egy átlátszó, színtelen anyag alkotja, amely nem rendelkezik sem erekkel, sem idegekkel, táplálkozása a szemüregek vizes folyadékának köszönhető csillós szalag A csillós szalag pedig vékony kötőszöveti rostokkal (Zinn-kötés) kapcsolódik a ciliáris testhez, amelyek rögzítik a lencsét, és belső végükkel a lencsekapszulába, a külső végükbe fonódnak be. A lencse legfontosabb funkciója a fénysugarak megtörése annak érdekében, hogy egyértelműen a retina felszínére fókuszáljon. Ez a képesség a lencse görbületének (konvexitásának) megváltozásához kapcsolódik, amely a ciliáris (ciliáris) izmok munkájának eredményeként következik be. Amikor ezek az izmok összehúzódnak, a csillós szalag ellazul, a lencse domborúsága megnő, ennek megfelelően megnő a karmos ereje, ami a közeli tárgyak vizsgálatánál szükséges. Amikor a ciliáris izmok ellazulnak, ami akkor történik, amikor távoli tárgyakat nézünk, a ciliáris szalag megfeszül, a lencse görbülete csökken, és laposabbá válik. A lencse reflexiós képessége biztosítja, hogy a (közeli vagy távoli) tárgyak képe pontosan a retinára esik. Ezt a jelenséget akkomodációnak nevezik. Az életkor előrehaladtával az akkomodáció gyengül a rugalmasság elvesztése és a lencse alakváltoztatási képessége miatt. A csökkent akkomodációt presbyopia-nak nevezik, és 40-45 után figyelhető meg
118. A színlátás elméletei (G. Helmholtz, E. Hering). Színlátás romlása. A szem akkomodációjának és fénytörésének élettani mechanizmusai. Látásélesség és látómező. Binokuláris látás.
A színlátás a vizuális analizátor azon képessége, hogy a rövidhullámú (ibolya - hullámhossz 400 nm) és a hosszú hullámú (vörös - hullámhossz 700 nm) közötti fénytartomány változásaira színérzékelés kialakításával reagáljon.
A színlátás elméletei:
A színérzékelés háromkomponensű elmélete, G. Helmholtz. Ezen elmélet szerint a retinának háromféle kúpja van, amelyek külön-külön érzékelik a vörös, zöld és kék-lila színeket. A kúpok gerjesztésének különféle kombinációi köztes színek érzetéhez vezetnek.
E. Hering kontrasztelmélete. Alapja három fényérzékeny anyag jelenléte a kúpokban (fehér-fekete, piros-zöld, sárga-kék önmagában a fénysugarak hatására ezek az anyagok szétesnek, és fehér, piros, sárga színek érzete jelenik meg); .
A színlátásromlás típusai:
1. Protanopia, vagy színvakság – a vörös és a zöld színekre való vakság A vörös és a zöld árnyalatai nem különböznek egymástól, a kék-kék sugarak színtelennek tűnnek.
2. Deuteranopia – vakság a vörös és zöld színekre. Nincs különbség zöld és sötétvörös és kék között.
3. A tritanópia egy ritka anomália a kék és az ibolya színben.
4. Achromasia - teljes színvakság a retina kúpkészülékének károsodása miatt. Minden szín a szürke árnyalataként érzékelhető.
A szemnek a különböző távolságra lévő tárgyak tisztán látásához való alkalmazkodását akkomodációnak nevezzük. Az akkomodáció során változás következik be a lencse görbületében és ennek következtében a törőképességében. Közeli tárgyak megtekintésekor a lencse domborúbbá válik, aminek következtében a fényponttól eltérő sugarak a retinán konvergálnak. Az akkomodációs mechanizmus a ciliáris izmok összehúzódásán múlik, ami megváltoztatja a lencse domborúságát. A lencse egy vékony átlátszó kapszulába van zárva, amely a szélek mentén áthalad a fahéjszalag rostjaiba, amelyek a ciliáris testhez kapcsolódnak. Ezek a szálak mindig megfeszülnek és megfeszítik a kapszulát, összenyomják és lelapítják a lencsét. A ciliáris test simaizomrostokat tartalmaz. Amikor összehúzódnak, a Zinn szalagjainak vontatása gyengül, ami azt jelenti, hogy csökken a lencsére nehezedő nyomás, amely rugalmasságának köszönhetően domborúbb formát ölt.
A szem fénytörése a fénysugarak törésének folyamata a látószerv optikai rendszerében. Az optikai rendszer fénytörési ereje a lencse és a szaruhártya, azaz a törőfelületek görbületétől, valamint egymástól való távolságától függ.
A szem fénytörési hibái
Rövidlátás. Ha a szem hossztengelye túl hosszú, akkor a fő hangsúly nem a retinán, hanem előtte, az üvegtestben lesz. Ebben az esetben a párhuzamos sugarak nem a retinán, hanem valahol közelebb konvergálnak egy ponthoz, és a retinán pont helyett egy fényszórási kör jelenik meg. Az ilyen szemet rövidlátónak - rövidlátónak nevezik. Távollátás. A myopia ellentéte a távollátás - hypermetropia. Távollátó szemnél a szem hossztengelye rövid, ezért a távoli tárgyakból érkező párhuzamos sugarak a retina mögé gyűlnek össze, és a tárgyról homályos, elmosódott képet kapunk.
Asztigmatizmus. a sugarak egyenlőtlen törése különböző irányokban (például a vízszintes és függőleges meridián mentén). Az asztigmatizmus annak a ténynek köszönhető, hogy a szaruhártya nem szigorúan gömb alakú felület: különböző irányokban eltérő görbületi sugarú. Erős fokú asztigmatizmus esetén ez a felület hengereshez közelít, ami torz képet ad a retinán.
Binokuláris látás.
Ez egy összetett folyamat, amelyet mindkét szem, az extraokuláris izmok, a látópályák és az agykéreg közös munkája hajt végre. A binokuláris látásnak köszönhetően a tárgyak sztereoszkópikus (térfogati) érzékelése és a háromdimenziós térben elfoglalt egymáshoz viszonyított helyzetük pontos meghatározása biztosított, míg a monokuláris látás elsősorban kétdimenziós koordinátákban (a tárgy magassága, szélessége, alakja) ad információt.
Egy molekula abszorpciós keresztmetszete
Az elsődleges fotokémiai átalakulások molekuláris kvantumfolyamatok. Annak érdekében, hogy megértsük a mintázatukat, vegyük figyelembe a fényelnyelés folyamatát molekuláris szinten. Ehhez a C kromofor moláris koncentrációját a molekuláinak „darab” koncentrációján keresztül fejezzük ki (n = N/V - az egységnyi térfogatú molekulák száma):
Rizs. 30.3. Geometriai értelmezés abszorpciós keresztmetszet
Ebben az esetben a (28.4) egyenlet a következő formában jelenik meg:
A természetes moláris abszorpciós együttható és az Avogadro-állandó aránya [m2], és az ún. A molekula abszorpciós keresztmetszete:
A keresztmetszet az molekuláris az abszorpciós folyamat jellemzői. Értéke függ a molekula szerkezetétől, a fény hullámhosszától, és a következő geometriai értelmezése van. Képzeljünk el egy s területű kört, amelynek középpontjában egy ilyen típusú molekula található. Ha egy molekula fotogerjesztését előidézni képes foton pályája áthalad ezen a körön, akkor a foton elnyelődik (30.3. ábra).
Most felírhatjuk a fényintenzitás változásának egyenletét olyan formában, amely figyelembe veszi az abszorpció molekuláris természetét:
A molekula csak egy fénykvantumot nyel el. Annak érdekében, hogy figyelembe vegyük fotonikus a felszívódás jellege miatt speciális mennyiséget vezetünk be - fotonfluxus intenzitása(I f).
Fotonfluxus intenzitása- az egységnyi terület felületére rendszerint beeső fotonok száma egységnyi idő alatt:
A fotonok száma ennek megfelelően változik abszorpciójuk miatt:
Fotokémiai reakció kvantumhozama
Ahhoz, hogy az elnyelt fotonok számát a fotokémiai reakcióba lépő molekulák számával összefüggésbe hozzuk, megtudjuk, Mi egy foton abszorpciója után következik be a molekulában. Egy ilyen molekula fotokémiai reakcióba léphet, vagy a keletkező energiát a szomszédos részecskékre átadva gerjesztetlen állapotba térhet vissza. A gerjesztésből a fotokémiai átalakulásokba való átmenet véletlenszerű folyamat, amely bizonyos valószínűséggel megy végbe.
A vizuális elemző olyan szerkezetek halmaza, amelyek a fényenergiát 400-700 nm hullámhosszú elektromágneses sugárzás és különálló fotonrészecskék vagy kvantumok formájában érzékelik, és vizuális érzeteket hoznak létre. A szem segítségével a minket körülvevő világról szóló összes információ 80-90%-át érzékeljük.
A vizuális elemző tevékenységének köszönhetően megkülönböztetik a tárgyak megvilágítását, színét, alakját, méretét, mozgási irányát, valamint a szemtől és egymástól való távolodási távolságot. Mindez lehetővé teszi a tér értékelését, a környező világban való eligazodást és a különböző típusú céltudatos tevékenységek elvégzését.
A vizuális elemző fogalma mellett ott van a látószerv fogalma is.
A látás szerve a szem, amely három funkcionálisan különböző elemből áll:
Ø a szemgolyó, amelyben a fényt vevő, fénytörő és fényszabályozó készülékek találhatók;
Ø védőeszközök, azaz a szem külső membránja (sclera és szaruhártya), könnycseppek, szemhéjak, szempillák, szemöldökök;
Ø motoros apparátus, amelyet három pár szemizom képvisel (külső és belső rectus, felső és alsó rectus, felső és alsó ferde), amelyeket a III (oculomotor ideg), IV (trochleáris ideg) és VI (abducens ideg) párok beidegznek. agyidegek.
Szerkezeti és funkcionális jellemzők
A vizuális analizátor (fotoreceptorok) receptor (perifériás) szakasza rúd- és kúpos neuroszenzoros sejtekre oszlik, amelyek külső szegmensei rúd alakúak ("rudak"), illetve kúp alakúak ("kúpok"). Egy embernek 6-7 millió kúpja és 110-125 millió sejtje van.
Az a hely, ahol a látóideg kilép a retinából, nem tartalmaz fotoreceptorokat, ezért vakfoltnak nevezik. A fovea területén a holtfolt oldalsó részén található a legjobb látás területe - a macula macula, amely túlnyomórészt kúpokat tartalmaz. A retina perifériája felé a kúpok száma csökken, a rudak száma pedig nő, a retina perifériája pedig csak rudakat tartalmaz.
A kúpok és rudak funkcióinak különbségei a kettős látás jelenségének hátterében állnak. A rudak olyan receptorok, amelyek gyenge fényviszonyok mellett érzékelik a fénysugarakat, azaz színtelen vagy akromatikus látás esetén. A kúpok viszont erős fényviszonyok között működnek, és a fény spektrális tulajdonságaira (szín- vagy kromatikus látás) eltérő érzékenység jellemzi őket. A fotoreceptorok nagyon nagy érzékenységgel rendelkeznek, ami a receptorok szerkezeti sajátosságainak és a fényingerek energiájának érzékelését megalapozó fizikai-kémiai folyamatoknak köszönhető. Úgy tartják, hogy a fotoreceptorokat 1-2 fénykvantnyi fény gerjeszti rajtuk.
A rudak és kúpok két szegmensből állnak - külső és belső, amelyek keskeny csillóval vannak összekötve. A rudak és kúpok sugárirányban helyezkednek el a retinában, a fényérzékeny fehérjék molekulái pedig a külső szegmensekben úgy helyezkednek el, hogy fényérzékeny csoportjaik körülbelül 90%-a a korongokat alkotó korongok síkjában helyezkedik el. külső szegmensek. A fénynek akkor van a legnagyobb izgalmas hatása, ha a sugár iránya egybeesik a rúd vagy kúp hossztengelyével, és merőlegesen irányul azok külső szegmenseinek korongjaira.
Fotokémiai folyamatok a retinában. A retina receptorsejtjei fényérzékeny pigmenteket (komplex fehérjeanyagokat) - kromoproteineket - tartalmaznak, amelyek fény hatására elszíneződnek. A külső szegmensek membránján lévő rudak rodopszint, a kúpok pedig jodopszint és egyéb pigmenteket tartalmaznak.
A rodopszin és a jodopszin retinából (A1-vitamin-aldehid) és glikoproteinből (opszin) áll. Noha a fotokémiai folyamatokban hasonlóak, abban különböznek, hogy az abszorpciós maximum a spektrum különböző tartományaiban van. A rodopszint tartalmazó rudak abszorpciós maximuma 500 nm tartományban van. A kúpok között három típus található, amelyek maximumaikban különböznek az abszorpciós spektrumokban: némelyiknek a spektrum kék részében van maximuma (430 - 470 nm), másoknak a zöldben (500 - 530 nm) és másoknak. a vörös (620 - 760 nm) részen, ami háromféle vizuális pigment jelenlétének köszönhető. A vörös kúp pigmentet jodopszinnak nevezik. A retina különféle térbeli konfigurációkban (izomer formákban) található, de ezek közül csak egy, a retina 11-CIS izomerje működik az összes ismert vizuális pigment kromoforcsoportjaként. A szervezetben a retina forrása a karotinoidok.
A retinában zajló fotokémiai folyamatok nagyon gazdaságosan mennek végbe. Erős fény hatására is a pálcákban jelenlévő rodopszinnak csak egy kis része bomlik le (kb. 0,006%).
Sötétben a pigmentek újraszintézise megtörténik, ami az energia elnyelésével történik. A jodopszin redukciója 530-szor gyorsabb, mint a rodopsziné. Ha a szervezetben az A-vitamin szintje csökken, akkor a rodopszin újraszintézis folyamatai gyengülnek, ami szürkületi látásromláshoz, úgynevezett éjszakai vaksághoz vezet. Állandó és egyenletes megvilágítás mellett egyensúly jön létre a pigmentek bomlási sebessége és újraszintézise között. Amikor a retinára eső fény mennyisége csökken, ez a dinamikus egyensúly megbomlik, és a magasabb pigmentkoncentrációk felé tolódik el. Ez a fotokémiai jelenség áll a sötét adaptáció hátterében.
A fotokémiai folyamatokban különösen fontos a retina pigmentrétege, amelyet a fuscint tartalmazó hám képez. Ez a pigment elnyeli a fényt, megakadályozza a visszaverődést és a szóródást, ami tiszta vizuális érzékelést eredményez. A pigmentsejtek folyamatai a pálcikák és kúpok fényérzékeny szegmenseit veszik körül, részt vesznek a fotoreceptorok anyagcseréjében és a vizuális pigmentek szintézisében.
A szem fotoreceptoraiban végbemenő fotokémiai folyamatok következtében fény hatására receptorpotenciál keletkezik, ami a receptor membrán hiperpolarizációja. Ez a vizuális receptorok sajátossága, hogy más receptorok aktiválódása membránjuk depolarizációjában nyilvánul meg. A vizuális receptor potenciál amplitúdója a fényinger intenzitásának növekedésével nő. Így a vörös fény hatására, amelynek hullámhossza 620-760 nm, a receptorpotenciál kifejezettebb a retina központi részének fotoreceptoraiban, és a kék (430-470 nm) - a perifériás részen.
A fotoreceptorok szinaptikus termináljai a bipoláris retina neuronokon konvergálnak. Ebben az esetben a fovea fotoreceptorai csak egy bipolárishoz kapcsolódnak. A látóelemző konduktív szakasza bipoláris sejtekből indul ki, majd ganglionsejtekből, majd a látóidegből indul ki, majd a vizuális információ a thalamus laterális geniculate testébe kerül, ahonnan a látási sugárzás részeként az elsődleges látómezőkre vetül.
A kéreg elsődleges látómezői a 16-os és a 17-es mező - ez az occipitalis lebeny calcarine barlangja. Jellemző a fényadaptáció, vagyis bizonyos fényviszonyokhoz való alkalmazkodás.
Az emberek és állatok vizuális érzetei fotokémiai folyamatokhoz is kapcsolódnak. A retinát érő fényt fényérzékeny anyagok (rúdokban a rodopszin vagy vizuális lila, kúpokban a jodopszin) nyelik el. Ezeknek az anyagoknak a lebomlásának és későbbi helyreállításának mechanizmusa még nem tisztázott, de megállapították, hogy a bomlástermékek a látóideg irritációját okozzák, aminek következtében elektromos impulzusok jutnak át az idegen keresztül az agyba és érzetet keltenek. fény keletkezik. Mivel a látóideg a retina teljes felületén elágazik, az irritáció jellege attól függ, hogy a retina hol helyezkedik el a fotokémiai bomlás. Ezért a látóideg stimulálása lehetővé teszi a retinán lévő kép természetének megítélését, és következésképpen a külső térben lévő képet, amely ennek a képnek a forrása.
A retina egyes területeinek megvilágításától, azaz a tárgy fényességétől függően változik az időegység alatt lebomló fényérzékeny anyag mennyisége, és ezáltal a fényérzékelés erőssége. Figyelni kell azonban arra, hogy a szem a tárgyakról készült képeket jól érzékelje, annak ellenére, hogy hatalmas a különbség a fényességükben. Egészen tisztán látjuk a ragyogó napsütéssel megvilágított tárgyakat, valamint ugyanazokat a tárgyakat mérsékelt esti fényben, amikor a megvilágításuk, és ezáltal a fényerejük (lásd 73. §) több tízezerszer változik. A szemnek ezt a képességét, hogy alkalmazkodni tudjon a fényerő igen széles tartományához, alkalmazkodásnak nevezzük. A fényerőhöz való alkalmazkodás többféle módon érhető el. Így a szem gyorsan reagál a fényerő változásaira a pupilla átmérőjének megváltoztatásával, ami körülbelül 50-szeresére változtathatja a pupilla területét, és így a retina megvilágítását is. a fény sokkal szélesebb tartományban (kb. 1000-szer) sokkal lassabban hat. Ráadásul a szemnek, mint ismeretes, kétféle érzékeny eleme van: az érzékenyebb rudak és a kevésbé érzékeny kúpok, amelyek nem csak a fényre reagálnak, hanem a színkülönbségek érzékelésére is képesek. Sötétben (gyenge fényben) a rudak játsszák a főszerepet (szürkületi látás). Erős fényre váltáskor a rudak vizuális lila színe gyorsan elhalványul, és elvesztik a fényérzékelés képességét; Csak a kúpok működnek, amelyek érzékenysége jóval alacsonyabb, és amelyeknél az új fényviszonyok is elfogadhatóak lehetnek. Ebben az esetben az adaptáció a pálcikák „vakításának” megfelelő időt vesz igénybe, és általában 2-3 percen belül megtörténik. Ha túl hirtelen tér át az erős fényre, előfordulhat, hogy ennek a védekezési folyamatnak nincs ideje megtörténni, és a szem a vakság súlyosságától függően átmenetileg vagy véglegesen megvakul. Az autósok által jól ismert átmeneti látásvesztés akkor következik be, amikor a szembejövő autók fényszórói elvakítják őket.
Az a tény, hogy gyenge fényviszonyok között (szürkületkor) a rudak és nem a kúpok működnek, lehetetlenné teszi a színek megkülönböztetését alkonyatkor („minden macska szürke éjszaka”).
Ami a szem képességét a színek megkülönböztetésére kellően erős fényben illeti, a kúpok működésbe lépésekor ez a kérdés még nem tekinthető teljesen megoldottnak. Nyilvánvalóan az a lényeg, hogy a szemünkben háromféle kúp (vagy mindegyik kúpban háromféle mechanizmus) van jelen, amelyek három különböző színre érzékenyek: pirosra, zöldre és kékre, amelyek különböző kombinációiból bármilyen színű érzést kelt. állnak össze. Meg kell jegyezni, hogy az elmúlt évek sikerei ellenére a retina szerkezetének tanulmányozására irányuló közvetlen kísérletek még nem teszik lehetővé, hogy teljes megbízhatósággal állítsuk a jelzett hármas apparátus létezését, amelyet a három szín feltételez. színlátás elmélete.
Kétféle fényérzékeny elem jelenléte a szemben - pálcikák és kúpok - egy másik fontos jelenséghez vezet. Mind a kúpok, mind a rudak érzékenysége a különböző színekre eltérő. A kúpok esetében azonban a maximális érzékenység a spektrum zöld részében rejlik, amint azt a 68. §-ban a szem relatív spektrális érzékenységének görbéje mutatja, a nappali kúplátáshoz ábrázolva. A rudak esetében a maximális érzékenység a rövidebb hullámok tartományába tolódik el, és körülbelül . Ennek megfelelően erős megvilágításnál, amikor a „nappali fényberendezés” működik, a vörös tónusok világosabbnak tűnnek számunkra, mint a kékek; gyenge megvilágítás mellett azonos spektrális összetételű fénnyel a kék tónusok világosabbnak tűnhetnek, amiatt, hogy a „szürkületi apparátus”, azaz a rudak ilyen körülmények között működik. Például egy piros mák világosabbnak tűnik nappali fényben, mint a kék búzavirág, és fordítva, sötétebbnek tűnhet alkonyatkor gyenge fényben.
Az emberek és sok állat retinájának rúdjai pigmentet tartalmaznak rodopszin, vagy vizuális lila, amelynek összetételét, tulajdonságait és kémiai átalakulásait az elmúlt évtizedekben részletesen tanulmányozták. Kúpokban található pigment jodopszin. A kúpok klorolab és eritrolab pigmenteket is tartalmaznak; az első elnyeli a zöldnek megfelelő sugarakat, a második pedig a spektrum vörös részének.
Rhodopszin egy nagy molekulatömegű vegyület (molekulatömege 270 000), amely retinából, A-vitamin aldehidből és opszin sugárból áll. A fénykvantum hatására ennek az anyagnak a fotofizikai és fotokémiai átalakulásainak ciklusa megy végbe: a retina izomerizálódik, oldallánca kiegyenesedik, megszakad a kapcsolat a retina és a fehérje között, aktiválódnak a fehérjemolekula enzimatikus központjai. Ezt követően a retina leválik az opszinról. A retina reduktáz nevű enzim hatására ez utóbbi A-vitaminná alakul.
Amikor a szem elsötétül, a vizuális lila regenerálódik, azaz. a rodopszin újraszintézise. Ez a folyamat megköveteli, hogy a retina megkapja az A-vitamin cisz-izomerjét, amelyből retina képződik. Ha az A-vitamin hiányzik a szervezetben, a rodopszin képződése élesen megszakad, ami éjszakai vakság kialakulásához vezet.
A retinában zajló fotokémiai folyamatok nagyon gazdaságosan mennek végbe, i.e. Még nagyon erős fény hatására is a pálcákban lévő rodopszinnak csak egy kis része bomlik le.
A jodopszin szerkezete közel áll a rodopszinhoz. A jodopszin szintén a retina vegyülete az opszin fehérjével, amely kúpokban képződik, és az opszintól pálcikákban különbözik.
A rodopszin és a jodopszin fényelnyelése eltérő. A jodopszin a sárga fényt a legerősebben körülbelül 560 nm hullámhosszon nyeli el.
Színlátás.
A látható spektrum hosszú hullámhosszú végén vörös színű sugarak (hullámhossz 723-647 nm), a rövid hullámhosszú végén - ibolya (hullámhossz 424-397 nm). Az összes spektrális szín sugarának keverése fehéret eredményez. Fehér színt kaphatunk két úgynevezett páros kiegészítő szín keverésével is: piros és kék, sárga és kék. Ha különböző párokból vett színeket kever, akkor köztes színeket kaphat. A spektrum három alapszínének – piros, zöld és kék – összekeverésével bármilyen színt kaphatunk.
A színérzékelés elméletei. A színérzékelésnek számos elmélete létezik, a legszélesebb körben elfogadott a háromkomponensű elmélet. Azt állítja, hogy a retinában három különböző csúcsú színérzékelő fotoreceptor – kúp – létezik.
M. V. Lomonoszov a színérzékelés háromkomponensű mechanizmusának létezéséről beszélt. Ezt az elméletet később T. Jung fogalmazta meg 1801-ben, és G. Helmholtz jelentősen továbbfejlesztette. Ezen elmélet szerint a kúpok különféle fényérzékeny anyagokat tartalmaznak. Egyes kúpok vörösre, mások zöldre, mások ibolyára érzékeny anyagokat tartalmaznak. Minden szín hatással van mindhárom színérzékelő elemre, de eltérő mértékben. Ezeket a gerjesztéseket vizuális neuronok összegzik, és a kéregbe érve egy vagy másik szín érzetét keltik.
Egy másik, E. Hering által javasolt elmélet szerint a retina kúpjaiban három feltételezett fényérzékeny anyag található: fehér-fekete, vörös-zöld és sárga-kék. Ezeknek az anyagoknak a fény hatására történő lebomlása fehér, vörös vagy sárga érzetet eredményez. Más fénysugarak ezeknek a feltételezett anyagoknak a szintézisét idézik elő, ami fekete, zöld és kék színek megjelenését eredményezi.
A színlátás háromkomponensű elmélete kapta a legmeggyőzőbb megerősítést az elektrofiziológiai vizsgálatok során. Állatkísérletek során mikroelektródákat használtak az impulzusok eltávolítására egyetlen retina ganglion sejtjéből, amikor különböző monokromatikus sugarakkal világították meg őket. Kiderült, hogy a legtöbb neuron elektromos aktivitása akkor keletkezett, amikor a spektrum látható részén bármilyen hullámhosszú sugarak hatásának voltak kitéve. Az ilyen retinaelemeket dominátoroknak nevezzük. Más ganglionsejtekben (modulátorokban) impulzusok csak akkor keletkeztek, ha csak egy bizonyos hullámhosszú sugarak világították meg őket. 7 modulátort azonosítottak, amelyek optimálisan reagálnak a különböző hullámhosszúságú (400-600 nm) fényre. R. Granit úgy véli, hogy a színérzékelés T. Jung és G. Helmholtz által feltételezett három összetevőjét a modulátorok spektrális érzékenységi görbéinek átlagolásával kapjuk meg, amelyek a spektrum három fő része szerint csoportosíthatók: kék-ibolya. , zöld és narancs.
Különböző hullámhosszú sugarak elnyelését egyetlen kúppal mikrospektrofotométerrel mérve kiderült, hogy egyes kúpok a lehető legjobban elnyelik a vörös-narancssárga sugarakat, mások a zöld, mások a kék sugarakat. Így három kúpcsoportot azonosítottak a retinában, amelyek mindegyike a spektrum egyik elsődleges színének megfelelő sugarakat érzékel.
A színlátás háromkomponensű elmélete számos pszichofiziológiai jelenséget magyaráz meg, például a szekvenciális színes képeket, és a színérzékelés patológiájának néhány tényét (az egyes színekkel kapcsolatos vakság). Az elmúlt években számos úgynevezett ellenfél neuront tanulmányoztak a retinában és a látóközpontokban. Abban különböznek egymástól, hogy a sugárzásnak a szemre gyakorolt hatása a spektrum egy részén gerjeszti, a spektrum más részein pedig gátolja. Úgy gondolják, hogy az ilyen neuronok kódolják a színinformációkat a leghatékonyabban.
Színvakság. A színvakság a férfiak 8%-ában fordul elő, előfordulását bizonyos gének genetikai hiánya okozza a férfiaknál a nemet meghatározó páratlan X-kromoszómán. A színvakság diagnosztizálása érdekében az alanynak egy sor polikromatikus táblázatot kínálnak fel, vagy lehetőséget adnak arra, hogy szín szerint válasszon ki különböző színű objektumokat. A színvakság diagnózisa fontos a szakmai kiválasztás során. A színvakságban szenvedők nem lehetnek közlekedési vezetők, mivel nem tudják megkülönböztetni a közlekedési lámpák színeit.
A részleges színes sleroticának három típusa van: protanopia, deuteronopia és tritanopia. Mindegyikükre jellemző a három alapszín egyikének észlelésének hiánya. A protanópiában („vörös-vak”) szenvedők nem érzékelik a vörös színt, a kék-kék sugarak színtelennek tűnnek. A deuteranópiában („zöld-vak”) szenvedők nem tudják megkülönböztetni a zöld színt a sötétvöröstől és a kéktől. A tritanópiában ritka színlátási anomália, a kék és lila fény nem érzékelhető.