रेटिना की छड़ें और शंकु: संरचना। आँख के दृश्य रिसेप्टर्स

छड़ियों में एक सिलेंडर का आकार होता है जिसमें असमान, लेकिन लंबाई के साथ परिधि का व्यास लगभग बराबर होता है। इसके अलावा, लंबाई (0.000006 मीटर या 0.06 मिमी के बराबर) उनके व्यास (0.000002 मीटर या 0.002 मिमी) से 30 गुना अधिक है, यही कारण है कि लम्बा सिलेंडर वास्तव में एक छड़ी जैसा दिखता है। एक स्वस्थ व्यक्ति की आंख में लगभग 115-120 मिलियन छड़ें होती हैं।

मानव आँख की छड़ में 4 खंड होते हैं:

1 - बाहरी खंड (झिल्ली डिस्क शामिल हैं),

2 - कनेक्टिंग सेगमेंट (सिलियम),

4 - बेसल खंड (तंत्रिका कनेक्शन)

छड़ें अत्यंत प्रकाशसंवेदनशील होती हैं। एक फोटॉन (प्रकाश का सबसे छोटा, प्राथमिक कण) की ऊर्जा छड़ों पर प्रतिक्रिया करने के लिए पर्याप्त है। यह तथ्य तथाकथित रात्रि दृष्टि में मदद करता है, जिससे आप शाम को देख सकते हैं।

छड़ें रंगों में अंतर करने में सक्षम नहीं हैं, सबसे पहले, यह छड़ों में केवल एक रंगद्रव्य, रोडोप्सिन की उपस्थिति के कारण होता है। प्रोटीन के दो समूहों (क्रोमोफोर और ऑप्सिन) को शामिल करने के कारण रोडोप्सिन, या अन्यथा विज़ुअल पर्पल कहा जाता है, में दो प्रकाश अवशोषण मैक्सिमा हैं, हालांकि, यह देखते हुए कि इनमें से एक मैक्सिमा मानव आंख को दिखाई देने वाली रोशनी से परे है (278 एनएम है) पराबैंगनी क्षेत्र, आंख के लिए अदृश्य), हमें उन्हें तरंग अवशोषण मैक्सिमा कहना चाहिए। हालाँकि, दूसरा अवशोषण अधिकतम अभी भी आंखों को दिखाई देता है - यह लगभग 498 एनएम पर स्थित है, जो कि हरे और नीले रंग के स्पेक्ट्रम के बीच की सीमा पर है।

यह विश्वसनीय रूप से ज्ञात है कि छड़ों में मौजूद रोडोप्सिन शंकु में आयोडोप्सिन की तुलना में प्रकाश पर अधिक धीमी गति से प्रतिक्रिया करता है। इसलिए, छड़ें प्रकाश प्रवाह की गतिशीलता पर कमजोर प्रतिक्रिया करती हैं और गति में वस्तुओं को खराब रूप से अलग करती हैं। इसी कारण से, दृश्य तीक्ष्णता भी छड़ों की विशेषज्ञता नहीं है।

रेटिना के शंकु

शंकु को प्रयोगशाला फ्लास्क के समान उनके आकार के कारण यह नाम मिला है। एक शंकु की लंबाई 0.00005 मीटर या 0.05 मिमी है। इसके सबसे संकीर्ण बिंदु पर इसका व्यास लगभग 0.000001 मीटर या 0.001 मिमी और सबसे चौड़े पर 0.004 मिमी है। प्रति स्वस्थ वयस्क में लगभग 7 मिलियन शंकु होते हैं।

शंकु प्रकाश के प्रति कम संवेदनशील होते हैं; दूसरे शब्दों में, उन्हें उत्तेजित करने के लिए, छड़ों को उत्तेजित करने की तुलना में दस गुना अधिक तीव्र प्रकाश प्रवाह की आवश्यकता होगी। हालाँकि, शंकु छड़ों की तुलना में प्रकाश को अधिक तीव्रता से संसाधित करने में सक्षम होते हैं, यही कारण है कि वे प्रकाश प्रवाह में बदलावों को बेहतर ढंग से समझते हैं (उदाहरण के लिए, जब वस्तुएं आंख के सापेक्ष चलती हैं तो गतिशीलता में प्रकाश को अलग करने में वे छड़ों से बेहतर होते हैं), और यह भी निर्धारित करते हैं स्पष्ट छवि.

मानव आँख के शंकु में 4 खंड होते हैं:

1 - बाहरी खंड (आयोडोप्सिन के साथ झिल्ली डिस्क शामिल हैं),

2 - कनेक्टिंग सेगमेंट (कसना),

3 - आंतरिक खंड (माइटोकॉन्ड्रिया शामिल है),

4 - सिनैप्टिक कनेक्शन का क्षेत्र (बेसल सेगमेंट)।

शंकु के उपरोक्त वर्णित गुणों का कारण उनमें जैविक वर्णक आयोडोप्सिन की सामग्री है। इस लेख को लिखने के समय, दो प्रकार के आयोडोप्सिन पाए गए (पृथक और सिद्ध): एरिथ्रोलैब (स्पेक्ट्रम के लाल भाग के प्रति संवेदनशील एक वर्णक, लंबी एल-तरंगों के लिए), क्लोरोलैब (हरे भाग के प्रति संवेदनशील एक वर्णक) स्पेक्ट्रम, मध्यम एम-तरंगों तक)। आज तक, ऐसा वर्णक नहीं पाया गया है जो स्पेक्ट्रम के नीले भाग, छोटी एस-तरंगों के प्रति संवेदनशील हो, हालांकि इसे पहले ही एक नाम दिया जा चुका है - सायनोलैब।

शंकुओं को 3 प्रकारों में विभाजित करना (उनमें रंग वर्णक के प्रभुत्व के आधार पर: एरिथ्रोलैब, क्लोरोलैब, साइनोलाबे) को तीन-घटक दृष्टि परिकल्पना कहा जाता है। हालाँकि, दृष्टि का एक गैर-रेखीय दो-घटक सिद्धांत भी है, जिसके अनुयायियों का मानना ​​है कि प्रत्येक शंकु में एक साथ एरिथ्रोलैब और क्लोरोलैब दोनों होते हैं, और इसलिए यह लाल और हरे स्पेक्ट्रम के रंगों को समझने में सक्षम है। इस मामले में, साइनोलाबे की भूमिका छड़ों से फीके रोडोप्सिन द्वारा ले ली जाती है। यह सिद्धांत इस तथ्य से समर्थित है कि स्पेक्ट्रम के नीले भाग (ट्रिटानोपिया) से पीड़ित लोगों को भी गोधूलि दृष्टि में कठिनाइयों का अनुभव होता है ( रतौंधी), जो रेटिना की छड़ों के असामान्य कामकाज का संकेत है।

दृश्य तीक्ष्णता और प्रकाश के प्रति संवेदनशीलता।

मानव रेटिना में एक प्रकार की छड़ें होती हैं (उनमें चमकदार लाल रंग होता है rhodopsin), अपेक्षाकृत समान रूप से दृश्यमान स्पेक्ट्रम की लगभग पूरी श्रृंखला (390 से 760 एनएम तक) और तीन प्रकार के शंकु (वर्णक - आयोडोप्सिन), जिनमें से प्रत्येक एक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य के प्रकाश को मानता है। रोडोप्सिन के व्यापक अवशोषण स्पेक्ट्रम के परिणामस्वरूप, छड़ें कमजोर रोशनी का अनुभव करती हैं, यानी, उन्हें अंधेरे में, शंकु - उज्ज्वल रोशनी में आवश्यकता होती है। इस प्रकार, शंकु दिन के समय दृष्टि के उपकरण हैं, और छड़ें गोधूलि दृष्टि के उपकरण हैं।

रेटिना में शंकु की तुलना में अधिक छड़ें होती हैं (क्रमशः 120 10 6 और 6-7 10 6)। छड़ों एवं शंकुओं का वितरण भी असमान है। पतली, लम्बी छड़ें (आयाम 50 x 3 µm) केंद्रीय फोविया को छोड़कर पूरे रेटिना में समान रूप से वितरित होती हैं ( धब्बेदार स्थान), जहां लगभग विशेष रूप से लम्बी शंक्वाकार शंकु (60 x 1.5 µm) स्थित हैं। चूंकि फोविया में शंकु बहुत सघन रूप से भरे हुए हैं (15 10 4 प्रति 1 मिमी 2), इस क्षेत्र को उच्च दृश्य तीक्ष्णता (एक अन्य कारण) की विशेषता है। छड़ की दृष्टि कम तीव्र होती है क्योंकि छड़ें कम घनी होती हैं ( एक और कारण) और उनसे संकेत अभिसरण (सबसे अधिक) से गुजरते हैं मुख्य कारण), लेकिन यह वही है जो प्रदान करता है उच्च संवेदनशीलरात्रि दृष्टि के लिए आवश्यक. छड़ों को वस्तुओं की रोशनी और आकार के बारे में जानकारी प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

रात्रि दृष्टि के लिए अतिरिक्त उपकरण.जानवरों की कुछ प्रजातियों (गायों, घोड़ों, विशेष रूप से बिल्लियों और कुत्तों) की आंखें अंधेरे में चमकती हैं। यह एक विशेष परावर्तक झिल्ली की उपस्थिति के कारण होता है (टेपेटम), आँख के नीचे, कोरॉइड के सामने लेटा हुआ। झिल्ली में चांदी के क्रिस्टल से संसेचित तंतु होते हैं जो आंख में प्रवेश करने वाले प्रकाश को प्रतिबिंबित करते हैं। प्रकाश दूसरी बार रेटिना से होकर गुजरता है और फोटोरिसेप्टर को फोटॉन का एक अतिरिक्त हिस्सा प्राप्त होता है। सच है, ऐसे प्रतिबिंब से छवि की स्पष्टता कम हो जाती है, लेकिन संवेदनशीलता बढ़ जाती है।

रंग धारणा

प्रत्येक दृश्य वर्णक अपने ऊपर पड़ने वाले प्रकाश के कुछ भाग को अवशोषित करता है और शेष को परावर्तित कर देता है। प्रकाश के एक फोटॉन को अवशोषित करके, दृश्य वर्णक अपना विन्यास बदलता है, और ऊर्जा जारी होती है, जिसका उपयोग रासायनिक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला को पूरा करने के लिए किया जाता है, जिससे तंत्रिका आवेग का उद्भव होता है।

एक व्यक्ति में पाया गया तीन प्रकार के शंकु, जिनमें से प्रत्येक का अपना दृश्य वर्णक होता है - तीन में से एक आयोडोप्सिन, नीले, हरे या के प्रति सबसे अधिक संवेदनशील पीली रौशनी. किसी न किसी प्रकार के शंकु के आउटपुट पर विद्युत संकेत फोटोपिगमेंट को उत्तेजित करने वाले क्वांटा की संख्या पर निर्भर करता है। रंग की अनुभूति स्पष्ट रूप से इन तीन प्रकार के शंकुओं में से प्रत्येक से तंत्रिका संकेतों के बीच संबंध से निर्धारित होती है।

तीन प्रकार के शंकु रंगद्रव्य-नीले, हरे और पीले-और तीन "प्राथमिक" रंगों-नीले, पीले और लाल के बीच स्पष्ट विसंगति को देखना आश्चर्यजनक हो सकता है। लेकिन हालांकि अवशोषण मैक्सिमादृश्य वर्णक और तीन प्राथमिक रंगों के साथ मेल नहीं खाते हैं, इसमें कोई महत्वपूर्ण विरोधाभास नहीं है, क्योंकि किसी भी तरंग दैर्ध्य का प्रकाश (साथ ही विभिन्न लंबाई की तरंगों के संयोजन से युक्त प्रकाश) उत्तेजना के स्तर के बीच एक अनूठा संबंध बनाता है। तीन प्रकार के रंग रिसेप्टर्स। यह अनुपात तंत्रिका तंत्र को, जो "तीन-वर्णक" रिसेप्टर प्रणाली से संकेतों को संसाधित करता है, स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग में किसी भी प्रकाश तरंगों की पहचान करने के लिए पर्याप्त जानकारी प्रदान करता है।

मनुष्यों और अन्य प्राइमेट्स में, शंकु रंग दृष्टि में शामिल होते हैं। इस संबंध में चॉपस्टिक के बारे में क्या कहा जा सकता है?

मानव रेटिना में चिपक जाती हैकेवल फव्वारे के बाहर मौजूद हैं और खेलते हैं महत्वपूर्ण भूमिकामुख्यतः कम रोशनी में। इसे दो परिस्थितियों द्वारा समझाया गया है। सबसे पहले, छड़ें शंकु की तुलना में प्रकाश के प्रति अधिक संवेदनशील होती हैं ( रोडोप्सिन में बहुत कुछ है विस्तृत श्रृंखलाअधिग्रहणों). दूसरे, शंकु के कनेक्शन की तुलना में उनके तंत्रिका कनेक्शन में अभिसरण अधिक स्पष्ट होता है, और यह कमजोर उत्तेजनाओं के योग की अधिक संभावना प्रदान करता है। चूँकि शंकु मनुष्यों में रंग दृष्टि के लिए जिम्मेदार होते हैं, बहुत कम रोशनी में हम केवल काले और भूरे रंगों में ही अंतर कर सकते हैं। और चूंकि फोविया में ज्यादातर शंकु होते हैं, हम फोविया के बाहर के क्षेत्रों पर पड़ने वाली कमजोर रोशनी को बेहतर ढंग से समझने में सक्षम होते हैं - जहां छड़ों की आबादी अधिक होती है। उदाहरण के लिए, आकाश में एक छोटा तारा हमें अधिक चमकीला लगता है यदि उसकी छवि छेद में नहीं, बल्कि उसके करीब हो।

जानवरों में रंग धारणा पर शोध चल रहा है विभेदीकरण विकसित करने की विधि वातानुकूलित सजगता - चमक की तीव्रता के अनिवार्य बराबरीकरण के साथ, विभिन्न रंगों में चित्रित वस्तुओं पर प्रतिक्रियाएँ। इस प्रकार, यह पाया गया कि कुत्तों और बिल्लियों में रंग दृष्टिखराब विकसित, चूहों और खरगोशों, घोड़ों और बड़े जानवरों में अनुपस्थित पशुलाल, हरे, नीले और के बीच अंतर करने में सक्षम पीले रंग; जाहिर तौर पर यह बात सूअरों पर भी लागू होती है.

अतिरिक्त सामग्री को इटैलिक और विशेष फ़ॉर्मेटिंग में हाइलाइट किया गया है।

1666 में आइजैक न्यूटन ने वह दिखाया सफ़ेद रोशनीइसे प्रिज्म से गुजारकर कई रंगीन घटकों में विघटित किया जा सकता है। ऐसा प्रत्येक वर्णक्रमीय रंग एकवर्णी है, अर्थात्। अब अन्य रंगों में विघटित होने में सक्षम नहीं है। हालाँकि, तब तक यह पहले से ही ज्ञात था कि एक कलाकार दो शुद्ध रंगों (जैसे लाल और पीला) को मिलाकर किसी भी वर्णक्रमीय रंग (जैसे नारंगी) को पुन: उत्पन्न कर सकता है, जिनमें से प्रत्येक उस वर्णक्रमीय रंग से भिन्न तरंग दैर्ध्य के प्रकाश को प्रतिबिंबित करता है। इस प्रकार, न्यूटन की अनगिनत रंगों के अस्तित्व की खोज और पुनर्जागरण कलाकारों की यह मान्यता कि तीन प्राथमिक रंगों - लाल, पीला और नीला - को मिलाकर कोई भी रंग प्राप्त किया जा सकता है - एक दूसरे के विपरीत प्रतीत होते थे।

यह 1802 का विरोधाभास है. थॉमस यंग द्वारा हल किया गया, जिन्होंने सुझाव दिया कि आंख के रिसेप्टर्स चुनिंदा तीन प्राथमिक रंगों को समझते हैं: लाल, पीला और नीला। उनके सिद्धांत के अनुसार, प्रत्येक प्रकार का रंग रिसेप्टर किसी भी तरंग दैर्ध्य के प्रकाश से अधिक या कम सीमा तक उत्तेजित होता है। दूसरे शब्दों में, जंग ने प्रस्तावित किया कि "नारंगी" की अनुभूति "लाल" और "पीले" रिसेप्टर्स की एक साथ उत्तेजना के परिणामस्वरूप उत्पन्न होती है। इस प्रकार, वह वर्णक्रमीय रंगों की अनंत विविधता के तथ्य को इस निष्कर्ष के साथ समेटने में सक्षम थे कि उन्हें सीमित संख्या में रंगों का उपयोग करके पुन: प्रस्तुत किया जा सकता है।

जंग के इस ट्राइक्रोमैटिक सिद्धांत की पुष्टि 19वीं सदी में जेम्स मैक्सवेल और हरमन हेल्महोल्ट्ज़ के कई मनोभौतिक अध्ययनों के परिणामों के साथ-साथ विलियम रशटन के बाद के आंकड़ों से हुई थी।

हालाँकि, तीन प्रकार के रंग रिसेप्टर्स के अस्तित्व का प्रत्यक्ष प्रमाण केवल 1964 में प्राप्त हुआ था, जब विलियम बी. मार्क्स (एडवर्ड एफ. मैकनिचोल के साथ) ने सुनहरी मछली के रेटिना से एकल शंकु के अवशोषण स्पेक्ट्रा का अध्ययन किया था। तीन प्रकार के शंकु खोजे गए जो प्रकाश तरंगों के वर्णक्रमीय अवशोषण शिखर में भिन्न थे और तीन दृश्य वर्णकों के अनुरूप थे। मानव और बंदर के रेटिना पर इसी तरह के अध्ययन से समान परिणाम मिले।

फोटोकैमिस्ट्री के सिद्धांतों में से एक के अनुसार, प्रकाश, विभिन्न तरंग दैर्ध्य की तरंग दैर्ध्य से मिलकर, प्रत्येक तरंग दैर्ध्य की प्रकाश तरंगों के अवशोषण के अनुपात में फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाओं को उत्तेजित करता है। यदि फोटॉन अवशोषित नहीं होता है, तो इसका वर्णक अणु पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है। अवशोषित फोटॉन अपनी ऊर्जा का कुछ भाग वर्णक अणु में स्थानांतरित करता है। ऊर्जा हस्तांतरण की इस प्रक्रिया का मतलब है कि विभिन्न तरंग दैर्ध्य एक फोटोरिसेप्टर सेल को उत्तेजित करेंगे (जैसा कि इसके एक्शन स्पेक्ट्रम में परिलक्षित होता है) उस सेल का वर्णक उन तरंगों को कितनी कुशलता से अवशोषित करता है (यानी, इसके प्रकाश अवशोषण स्पेक्ट्रम के अनुसार)।

सुनहरीमछली शंकुओं के माइक्रोस्पेक्ट्रोफोटोमेट्रिक अध्ययन से तीन अवशोषण स्पेक्ट्रा का पता चला, जिनमें से प्रत्येक एक विशिष्ट अधिकतम के साथ एक विशिष्ट दृश्य वर्णक से मेल खाता है। मनुष्यों में, संबंधित "दीर्घ-तरंग दैर्ध्य" वर्णक का वक्र अधिकतम लगभग 560 एनएम है, अर्थात, स्पेक्ट्रम के पीले क्षेत्र में।

अवशोषण स्पेक्ट्रा के अनुरूप क्रिया स्पेक्ट्रा के साथ तीन इलेक्ट्रोफिजियोलॉजिकल प्रकार के वर्णक के अस्तित्व पर डेटा द्वारा तीन प्रकार के शंकु वर्णक के अस्तित्व की पुष्टि की गई थी। इस प्रकार, वर्तमान में, यंग के ट्राइक्रोमैटिक सिद्धांत को शंकु वर्णक के आंकड़ों को ध्यान में रखते हुए तैयार किया जा सकता है।

कशेरुकियों के सभी वर्गों के प्रतिनिधियों में रंग दृष्टि की पहचान की गई है। रंग दृष्टि में छड़ों और शंकुओं के योगदान के बारे में कोई सामान्यीकरण करना कठिन है। एक नियम के रूप में, यह रेटिना में शंकु की उपस्थिति से जुड़ा हुआ है, लेकिन कई मामलों में "रंगीन" प्रकार की छड़ें पाई गई हैं। उदाहरण के लिए, शंकु के अलावा, एक मेंढक में दो प्रकार की छड़ें होती हैं - "लाल" (जिसमें रोडोप्सिन होता है और नीली-हरी रोशनी को अवशोषित करता है) और "हरा" (एक वर्णक होता है जो स्पेक्ट्रम के नीले हिस्से से प्रकाश को अवशोषित करता है)। अकशेरुकी जीवों में, पराबैंगनी किरणों सहित रंगों को अलग करने की क्षमता कीड़ों में अच्छी तरह से विकसित होती है।

कार्य:

1. बताएं कि अभिसरण से कम रोशनी के प्रति आंख की संवेदनशीलता क्यों बढ़नी चाहिए।

2. बताएं कि रात में वस्तुएं बेहतर क्यों दिखाई देती हैं यदि आप उन्हें सीधे नहीं देखते हैं।

3. स्पष्ट करें जैविक आधारकह रहा है: "रात में सभी बिल्लियाँ भूरे रंग की होती हैं।"

छड़ों और शंकुओं की संरचना

छड़ें और शंकु संरचना में बहुत समान हैं और इसमें चार खंड होते हैं:

बाहरी खंड.

यह प्रकाश संवेदनशील क्षेत्र है जहां प्रकाश ऊर्जा रिसेप्टर क्षमता में परिवर्तित हो जाती है। छड़ों का पूरा बाहरी खंड प्लाज़्मा झिल्ली से बनी और अलग हुई झिल्लीदार डिस्क से भरा होता है। छड़ियों में इन डिस्कों की संख्या 600-1000 होती है; ये चपटी झिल्लीदार थैलियाँ होती हैं और सिक्कों के ढेर की तरह व्यवस्थित होती हैं। शंकुओं में कम झिल्लीदार डिस्क होती हैं, और वे अलग-अलग तह नहीं होते हैं प्लाज्मा झिल्ली. साइटोप्लाज्म के सामने झिल्ली डिस्क और सिलवटों की सतह पर प्रकाश-संवेदनशील रंगद्रव्य होते हैं।

गद्दी.

यहां बाहरी झिल्ली के आक्रमण से बाहरी खंड आंतरिक खंड से लगभग पूरी तरह से अलग हो जाता है। दो खंडों के बीच का संबंध साइटोप्लाज्म और सिलिया की एक जोड़ी के माध्यम से एक खंड से दूसरे खंड में गुजरता है। सिलिया में सूक्ष्मनलिकाएं के केवल 9 परिधीय दोहरे भाग होते हैं: सिलिया की विशेषता वाली केंद्रीय सूक्ष्मनलिकाएं की जोड़ी अनुपस्थित होती है।

आंतरिक खंड.

यह सक्रिय चयापचय का क्षेत्र है; यह माइटोकॉन्ड्रिया से भरा होता है, जो दृष्टि प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा की आपूर्ति करता है, और पॉलीराइबोसोम, जिस पर झिल्ली डिस्क के निर्माण और दृश्य वर्णक के संश्लेषण में शामिल प्रोटीन को संश्लेषित किया जाता है। कोर उसी क्षेत्र में स्थित है।

सिनैप्टिक क्षेत्र.

इस क्षेत्र में, कोशिका द्विध्रुवी कोशिकाओं के साथ सिनैप्स बनाती है। विसरित द्विध्रुवी कोशिकाएं कई छड़ों के साथ सिनैप्स बना सकती हैं।यह घटना, जिसे सिनैप्टिक कन्वर्जेंस कहा जाता है, दृश्य तीक्ष्णता को कम कर देती है लेकिन आंख की प्रकाश संवेदनशीलता को बढ़ा देती है। मोनोसिनेप्टिक द्विध्रुवी कोशिकाएं एक शंकु को एक नाड़ीग्रन्थि कोशिका से जोड़ती हैं, जो छड़ों की तुलना में अधिक दृश्य तीक्ष्णता प्रदान करता है। क्षैतिज और अमैक्राइन कोशिकाएँ कई छड़ों या शंकुओं को एक साथ जोड़ती हैं. इन कोशिकाओं के लिए धन्यवाद, दृश्य जानकारी रेटिना छोड़ने से पहले ही कुछ प्रसंस्करण से गुजरती है; ये कोशिकाएँ, विशेष रूप से, पार्श्व अवरोध में शामिल होती हैं।

पार्श्व अवरोध – दृश्य प्रणाली में फ़िल्टरिंग का एक रूप कंट्रास्ट को बढ़ाने का काम करता है।

चूँकि समय या स्थान में उत्तेजना की शक्ति या गुणवत्ता में परिवर्तन, एक नियम के रूप में, जानवर पर प्रभाव डालता है बडा महत्वविकास की प्रक्रिया में, ऐसे परिवर्तनों पर "जोर" देने के लिए तंत्रिका तंत्र का गठन किया गया था। आप चित्र पर एक त्वरित नज़र डालकर बढ़े हुए दृश्य कंट्रास्ट का अंदाज़ा लगा सकते हैं:

ऐसा लगता है कि हर ऊर्ध्वाधर पट्टीपड़ोसी गहरे रंग की पट्टी के साथ इसकी सीमा पर कुछ हद तक हल्का। इसके विपरीत, जहां इसकी सीमा हल्की पट्टी पर होती है, वहां यह अधिक गहरा दिखाई देता है। यह ऑप्टिकल भ्रम; वास्तव में, इसकी पूरी चौड़ाई में धारियों को समान रूप से (अच्छी प्रिंट गुणवत्ता के साथ) चित्रित किया गया है। यह सुनिश्चित करने के लिए, एक को छोड़कर सभी पट्टियों को कागज से ढक देना पर्याप्त है।

यह भ्रम कैसे उत्पन्न होता है? फोटोरिसेप्टर (रॉड या शंकु) द्वारा प्रेषित सिग्नल अमैक्राइन सेल को उत्तेजित करता है, जो पड़ोसी रिसेप्टर्स से सिग्नल के संचरण को रोकता है, जिससे छवि स्पष्टता बढ़ जाती है ("चमक बुझती है")।

पार्श्व अवरोध के लिए पहला शारीरिक स्पष्टीकरण घोड़े की नाल केकड़े की मिश्रित आँख के अध्ययन से आया। हालाँकि ऐसी आँख का संगठन कशेरुकी रेटिना की तुलना में बहुत सरल है, घोड़े की नाल केकड़े में व्यक्तिगत ओम्माटिडिया के बीच भी परस्पर क्रियाएँ मौजूद होती हैं। इसकी खोज पहली बार 1950 के दशक के मध्य में रॉकफेलर विश्वविद्यालय में एच. सी. हार्टलाइन की प्रयोगशाला में की गई थी। सबसे पहले, एक व्यक्तिगत ओम्माटिडियम की विद्युत गतिविधि को एक अंधेरे कमरे में दर्ज किया गया था जब केवल उस ओम्माटिडियम पर निर्देशित प्रकाश की एक उज्ज्वल किरण द्वारा उत्तेजित किया गया था। जब कमरे में सामान्य रोशनी भी चालू की गई, तो इस अतिरिक्त उत्तेजना ने न केवल ओम्माटिडिया द्वारा प्रसारित निर्वहन की आवृत्ति में वृद्धि नहीं की, बल्कि, इसके विपरीत, इसमें कमी आई। इसके बाद, यह पाया गया कि इस ओम्माटिडिया के अवरोध (आवेगों की आवृत्ति में कमी) का कारण कमरे की बिखरी हुई रोशनी द्वारा आसपास के ओम्माटिडिया का उत्तेजना था। यह घटना, जिसे पार्श्व निषेध कहा जाता है, बाद में अन्य जानवरों के दृश्य तंत्र के साथ-साथ कई जानवरों में भी देखी गई संवेदी प्रणालियाँएक अलग प्रकार का.

छड़ों में फोटोरिसेप्शन का तंत्र

आइए हम खुद से पूछें: रेटिना में न्यूरॉन्स कहां से आते हैं: द्विध्रुवी, गैंग्लियन कोशिकाएं, साथ ही क्षैतिज और अमैक्राइन कोशिकाएं?

आइए याद रखें कि रेटिना का विकास एक वृद्धि के रूप में होता है अग्रमस्तिष्क. इसलिए, यह तंत्रिका ऊतक है। विरोधाभासी रूप से, छड़ें और शंकु भी न्यूरॉन्स हैं, यद्यपि संशोधित हैं। इसके अलावा, न केवल न्यूरॉन्स, बल्कि स्वचालित रूप से सक्रिय न्यूरॉन्स: प्रकाश के बिना, उनकी झिल्ली विध्रुवित होती है, और वे ट्रांसमीटरों का स्राव करते हैं, और प्रकाश झिल्ली के निषेध और हाइपरपोलराइजेशन का कारण बनता है! आइए उदाहरण के तौर पर छड़ियों का उपयोग करके यह पता लगाने का प्रयास करें कि यह कैसे होता है।

छड़ों में प्रकाश संवेदी वर्णक रोडोप्सिन स्थित होता है बाहरी सतहझिल्ली डिस्क. रोडोप्सिन, या विज़ुअल पर्पल, एक जटिल अणु है जो ऑप्सिन प्रोटीन के प्रकाश-अवशोषित कैरोटीनॉइड रेटिनल (विटामिन ए, रेटिनॉल का एल्डिहाइड रूप) के एक छोटे अणु से प्रतिवर्ती बंधन द्वारा बनता है। ऑप्सिन दो आइसोमर्स में मौजूद हो सकता है। जबकि ऑप्सिन रेटिनल से जुड़ा हुआ है, यह रासायनिक रूप से निष्क्रिय आइसोमर के रूप में मौजूद है, क्योंकि रेटिनल, इसके अणु की सतह पर एक निश्चित क्षेत्र पर कब्जा करके, परमाणुओं के प्रतिक्रियाशील समूहों को अवरुद्ध करता है।

प्रकाश के संपर्क में आने पर, रोडोप्सिन "फीका" हो जाता है - यह ऑप्सिन और रेटिना में नष्ट हो जाता है। यह प्रक्रिया प्रतिवर्ती है. विपरीत प्रक्रिया ही आधार है अंधेरा अनुकूलन. पूर्ण अंधेरे में, सभी रोडोप्सिन को पुन: संश्लेषित करने और आंखों (अधिक सटीक रूप से, छड़ें) को अधिकतम संवेदनशीलता प्राप्त करने में लगभग 30 मिनट लगते हैं।

यह स्थापित किया गया है कि एक फोटॉन भी रोडोप्सिन के लुप्त होने का कारण बन सकता है। जारी ऑप्सिन अपनी संरचना बदल देता है, प्रतिक्रियाशील हो जाता है, और प्रक्रियाओं का एक झरना शुरू कर देता है। आइए हम क्रमिक रूप से अन्योन्याश्रित प्रक्रियाओं की इस श्रृंखला पर विचार करें।

अंधेरे में:

1) rhodopsinसही - सलामत, निष्क्रिय;

2) फोटोरिसेप्टर के साइटोप्लाज्म में काम करता हैएंजाइम ( गनीलेट साइक्लेज़), न्यूक्लियोटाइड्स में से एक को परिवर्तित करना - गुआनाइलेट (गुआनोसिन मोनोफॉस्फोरिक एसिड - जीएमपी) को रैखिक से चक्रीय रूप में परिवर्तित करना - सीजीएमपी (जीएमपी → सीजीएमपी) ;

3) सीजीएमपी रखरखाव के लिए जिम्मेदार है Na + चैनलों की खुली अवस्थाफोटोरिसेप्टर प्लाज्मा झिल्ली (सीजीएमपी-निर्भर Na + चैनल);

4) Na + आयन कोशिका में स्वतंत्र रूप से प्रवेश करते हैं - झिल्ली विध्रुवित होती है, कोशिका उत्तेजना की स्थिति में होती है;

5) उत्तेजना की स्थिति में, फोटोरिसेप्टर एक ट्रांसमीटर स्रावित करेंसिनैप्टिक फांक में.

प्रकाश में:

1) प्रकाश अवशोषण rhodopsinउसे बुलाता है मलिनकिरण, ऑप्सिन अपनी संरचना बदलता है और गतिविधि प्राप्त करता है।

2) ऑप्सिन के सक्रिय रूप की उपस्थिति भड़काती है सक्रियणनियामक जी प्रोटीन(यह झिल्ली-बद्ध प्रोटीन विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं में नियामक एजेंट के रूप में कार्य करता है)।

3) बदले में सक्रिय जी प्रोटीन को सक्रिय करता हैबाहरी खंड के साइटोप्लाज्म में एंजाइम होता है फोस्फोडाईस्टेरेज. ये सभी प्रक्रियाएँ डिस्क झिल्ली के तल में होती हैं।

4) सक्रिय फॉस्फोडिएस्टरेज़ साइटोप्लाज्म में चक्रीय ग्वानोसिन मोनोफॉस्फेट को सामान्य रैखिक रूप में परिवर्तित करता है (सीजीएमपी → जीएमपी).

5) साइटोप्लाज्म में सीजीएमपी की सांद्रता में कमी आती है Na + चैनलों का बंद होना, अँधेरी धारा प्रवाहित करना, और झिल्ली अतिध्रुवीकृत हो जाती है.

6) अतिध्रुवीकृत अवस्था में, कोशिका मध्यस्थों को गुप्त नहीं करता.

जब अंधेरा फिर से आता है, पहले से बताए गए के प्रभाव में गनीलेट साइक्लेज़- सीजीएमपी पुनर्जनन होता है। सीजीएमपी स्तर में वृद्धि से चैनल खुल जाते हैं, और रिसेप्टर करंट अपने पूर्ण "अंधेरे" स्तर पर बहाल हो जाता है।

एक कशेरुकी छड़ में फोटोट्रांसफॉर्मेशन का मॉडल।

रोडोप्सिन (पीओ) के फोटोआइसोमेराइजेशन से जी प्रोटीन सक्रिय होता है, जो बदले में फॉस्फोडिएस्टरेज़ (पीडीई) को सक्रिय करता है। बाद वाला सीजीएमपी को रैखिक जीएमपी में हाइड्रोलाइज करता है। चूँकि cGMP Na + चैनलों को अंधेरे में खुला रखता है, प्रकाश में cGMP का GMP में रूपांतरण इन चैनलों को बंद कर देता है और डार्क करंट कम हो जाता है। परिणामी हाइपरपोलराइजेशन क्षमता के प्रसार के परिणामस्वरूप इस घटना के बारे में संकेत आंतरिक खंड के आधार पर प्रीसानेप्टिक टर्मिनल को प्रेषित किया जाता है।

इस प्रकार, फोटोरिसेप्टर्स में जो होता है वह आम तौर पर अन्य रिसेप्टर कोशिकाओं में जो देखा जाता है उसके बिल्कुल विपरीत होता है, जहां उत्तेजना हाइपरपोलराइजेशन के बजाय विध्रुवण का कारण बनती है। हाइपरपोलराइजेशन छड़ों से उत्तेजक ट्रांसमीटर की रिहाई को धीमा कर देता है, जो अंधेरे में सबसे बड़ी मात्रा में जारी होता है।

सिग्नल को बढ़ाने के लिए प्रक्रियाओं का ऐसा जटिल कैस्केड आवश्यक है। जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, रॉड के आउटपुट पर एक फोटॉन के अवशोषण का भी पता लगाया जा सकता है। एक फोटोपिगमेंट अणु के फोटोइसोमेराइजेशन से प्रतिक्रियाओं का एक हिमस्खलन-जैसा झरना होता है, जिनमें से प्रत्येक पिछले एक के प्रभाव को काफी बढ़ाता है। इसलिए, यदि फोटोपिगमेंट का एक अणु जी-प्रोटीन के 10 अणुओं को सक्रिय करता है, जी-प्रोटीन का एक अणु फॉस्फोडिएस्टरेज़ के 10 अणुओं को सक्रिय करता है, और फॉस्फोडिएस्टरेज़ का प्रत्येक अणु बदले में सीजीएमपी के 10 अणुओं को हाइड्रोलाइज करता है, तो पिगमेंट के एक अणु का फोटोइसोमेराइजेशन 1000 अणुओं को निष्क्रिय कर सकता है। सीजीएमपी का. इन मनमाने, बल्कि कम आंके गए आंकड़ों से, यह समझना मुश्किल नहीं है कि कैसे एक संवेदी संकेत को एंजाइमी प्रतिक्रियाओं के एक समूह द्वारा बढ़ाया जा सकता है।

यह सब हमें कई घटनाओं की व्याख्या करने की अनुमति देता है जो पहले रहस्यमय थीं।

सबसे पहले, यह लंबे समय से ज्ञात है कि पूर्ण अंधकार के लिए अनुकूलित व्यक्ति प्रकाश की इतनी कमजोर चमक को देखने में सक्षम है कि कोई भी रिसेप्टर एक से अधिक फोटॉन प्राप्त नहीं कर सकता है। गणना से पता चलता है कि फ्लैश का अनुभव करने के लिए, लगभग छह निकट दूरी वाली छड़ों को थोड़े समय में फोटॉन द्वारा उत्तेजित करने की आवश्यकता होती है। अब यह स्पष्ट हो गया है कि कैसे एक फोटॉन एक छड़ को उत्तेजित कर सकता है और इससे पर्याप्त शक्ति का संकेत उत्पन्न हो सकता है।

दूसरे, अब हम रोशनी में परिवर्तन पर प्रतिक्रिया करने में छड़ों की असमर्थता की व्याख्या कर सकते हैं यदि प्रकाश पहले से ही पर्याप्त उज्ज्वल है। जाहिर है, छड़ों की संवेदनशीलता इतनी अधिक है कि, उदाहरण के लिए, तेज़ रोशनी में, सूरज की रोशनी, सभी सोडियम छिद्र बंद हो जाते हैं, और प्रकाश के आगे प्रवर्धन से कोई उत्पादन नहीं हो सकता है अतिरिक्त प्रभाव. फिर वे कहते हैं कि लकड़ियाँ भर गयी हैं।

व्यायाम:

सैद्धांतिक जीव विज्ञान के नियमों में से एक - जैविक प्रयोजनशीलता का नियम या अरस्तू का नियम - को अब डार्विन के रचनात्मक भूमिका के सिद्धांत में एक स्पष्टीकरण मिला है प्राकृतिक चयन, में प्रकट हुआ अनुकूली प्रकृति जैविक विकास. यह समझाने की कोशिश करें कि अंधेरे में फोटोरिसेप्टर की सहज गतिविधि अनुकूलनीय क्यों है, यह देखते हुए कि मध्यस्थों के संश्लेषण और स्राव पर बहुत अधिक ऊर्जा (एटीपी) खर्च होती है।

38. फोटोरिसेप्टर (छड़ और शंकु), उनके बीच अंतर। फोटोरिसेप्टर्स में प्रकाश की मात्रा के अवशोषण के दौरान होने वाली बायोफिजिकल प्रक्रियाएं। छड़ों और शंकुओं के दृश्य वर्णक। रोडोप्सिन का फोटोइसोमेराइजेशन। रंग दृष्टि का तंत्र.

.3. रेटिना में प्रकाश बोध की बायोफिज़िक्स रेटिना की संरचना

आँख की वह संरचना जो छवि बनाती है, कहलाती है रेटिना(रेटिना)। इसकी सबसे बाहरी परत में फोटोरिसेप्टर कोशिकाएं होती हैं - छड़ें और शंकु। अगली परत द्विध्रुवी न्यूरॉन्स द्वारा बनाई जाती है, और तीसरी परत नाड़ीग्रन्थि कोशिकाओं (छवि 4) द्वारा बनाई जाती है। छड़ (शंकु) और द्विध्रुवी के डेंड्राइट के बीच, साथ ही द्विध्रुवी और नाड़ीग्रन्थि कोशिकाओं के अक्षतंतु के बीच हैं synapses. नाड़ीग्रन्थि कोशिकाओं के अक्षतंतु बनते हैं नेत्र - संबंधी तंत्रिका. रेटिना के बाहर (आंख के केंद्र से गिनती करते हुए) पिगमेंट एपिथेलियम की एक काली परत होती है, जो रेटिना 5* से गुजरने वाले अप्रयुक्त विकिरण (फोटोरिसेप्टर द्वारा अवशोषित नहीं) को अवशोषित करती है। रेटिना के दूसरी तरफ (केंद्र के करीब) है रंजित, रेटिना को ऑक्सीजन और पोषक तत्वों की आपूर्ति।

छड़ें और शंकु दो भागों (खंडों) से बने होते हैं . आंतरिक खंडएक नाभिक, माइटोकॉन्ड्रिया (फोटोरिसेप्टर में उनमें से बहुत सारे हैं) और अन्य संरचनाओं के साथ एक साधारण कोशिका है। बाहरी खंड. लगभग पूरी तरह से फॉस्फोलिपिड झिल्लियों द्वारा निर्मित डिस्क से भरी हुई (छड़ में 1000 डिस्क तक, शंकु में लगभग 300)। डिस्क की झिल्लियों में लगभग 50% फॉस्फोलिपिड और 50% एक विशेष दृश्य वर्णक होता है, जिसे छड़ में कहा जाता है rhodopsin(अपने गुलाबी रंग में; रोडोस ग्रीक में गुलाबी है), और शंकु में आयोडोप्सिन. नीचे, संक्षिप्तता के लिए, हम केवल छड़ियों के बारे में बात करेंगे; शंकु में प्रक्रियाएं समान हैं। शंकु और छड़ के बीच अंतर पर दूसरे अनुभाग में चर्चा की जाएगी। रोडोप्सिन प्रोटीन से बना होता है ऑप्सिन, जिससे एक समूह जुड़ा हुआ है जिसे कहा जाता है रेटिना. . अपनी रासायनिक संरचना में रेटिनल विटामिन ए के बहुत करीब है, जिससे यह शरीर में संश्लेषित होता है। इसलिए, विटामिन ए की कमी से दृष्टि हानि हो सकती है।

छड़ और शंकु के बीच अंतर

1. संवेदनशीलता में अंतर. . छड़ों में प्रकाश को महसूस करने की सीमा शंकु की तुलना में बहुत कम है। यह, सबसे पहले, इस तथ्य से समझाया गया है कि छड़ों में शंकु की तुलना में अधिक डिस्क होती हैं और इसलिए, प्रकाश क्वांटा को अवशोषित करने की अधिक संभावना होती है। हालाँकि, मुख्य कारण अलग है। विद्युत सिनैप्स के माध्यम से पड़ोसी छड़ें। को कॉम्प्लेक्स में संयोजित किया जाता है जिसे कहा जाता है ग्रहणशील क्षेत्र .. विद्युत सिनैप्स ( संबंध) खुल और बंद हो सकता है; इसलिए, ग्रहणशील क्षेत्र में छड़ों की संख्या रोशनी के स्तर के आधार पर व्यापक रूप से भिन्न हो सकती है: प्रकाश जितना कमजोर होगा, ग्रहणशील क्षेत्र उतना ही बड़ा होगा। बहुत कम रोशनी की स्थिति में, एक हजार से अधिक छड़ें एक क्षेत्र में एकजुट हो सकती हैं। इस संयोजन का मुद्दा यह है कि यह शोर अनुपात के लिए उपयोगी सिग्नल को बढ़ाता है। थर्मल उतार-चढ़ाव के परिणामस्वरूप, छड़ों की झिल्लियों पर एक अव्यवस्थित रूप से बदलता संभावित अंतर दिखाई देता है, जिसे शोर कहा जाता है। कम रोशनी की स्थिति में, शोर का आयाम उपयोगी संकेत से अधिक हो सकता है, अर्थात, हाइपरपोलराइजेशन की मात्रा जिसके कारण होती है प्रकाश की क्रिया. ऐसा लग सकता है कि ऐसी परिस्थितियों में प्रकाश का ग्रहण असंभव हो जाएगा। हालाँकि, एक अलग छड़ द्वारा नहीं, बल्कि एक बड़े ग्रहणशील क्षेत्र द्वारा प्रकाश की धारणा के मामले में, शोर और एक उपयोगी संकेत के बीच एक बुनियादी अंतर है। इस मामले में उपयोगी संकेत एक प्रणाली में एकजुट छड़ों द्वारा बनाए गए संकेतों के योग के रूप में उत्पन्न होता है - ग्रहणशील क्षेत्र . ये संकेत सुसंगत हैं, ये एक ही चरण में सभी छड़ों से आते हैं। तापीय गति की अराजक प्रकृति के कारण, शोर संकेत असंगत होते हैं; वे यादृच्छिक चरणों में आते हैं। दोलनों के योग के सिद्धांत से यह ज्ञात होता है कि सुसंगत संकेतों के लिए कुल आयाम बराबर होता है : असुमम् = ए 1 एन, कहाँ ए 1 - एकल सिग्नल का आयाम, एन- संकेतों की संख्या। असंगत लोगों के मामले में। संकेत (शोर) Asumm=A 1 5.7n. उदाहरण के लिए, मान लीजिए कि उपयोगी सिग्नल का आयाम 10 μV है, और शोर का आयाम 50 μV है। यह स्पष्ट है कि सिग्नल पृष्ठभूमि शोर के विरुद्ध खो जाएगा। यदि 1000 छड़ों को एक ग्रहणशील क्षेत्र में संयोजित किया जाता है, तो कुल उपयोगी संकेत 10 μV होगा

10 mV, और कुल शोर 50 μV 5. 7 = 1650 μV = 1.65 mV, यानी सिग्नल 6 गुना अधिक शोर होगा। इस रवैये से, सिग्नल को आत्मविश्वास से पहचाना जाएगा और प्रकाश की अनुभूति पैदा होगी। कोन अच्छी रोशनी में काम करते हैं, जब एक कोन में भी सिग्नल (पीआरपी) शोर से कहीं अधिक होता है। इसलिए, प्रत्येक शंकु आमतौर पर दूसरों से स्वतंत्र रूप से द्विध्रुवी और नाड़ीग्रन्थि कोशिकाओं को अपना संकेत भेजता है। हालाँकि, यदि रोशनी कम हो जाती है, तो शंकु ग्रहणशील क्षेत्रों में भी संयोजित हो सकते हैं। सच है, एक क्षेत्र में शंकुओं की संख्या आमतौर पर छोटी (कई दर्जन) होती है। सामान्य तौर पर, शंकु दिन के समय दृष्टि प्रदान करते हैं, छड़ें गोधूलि दृष्टि प्रदान करती हैं।

2.संकल्प में अंतर.. आंख के रिज़ॉल्यूशन को न्यूनतम कोण की विशेषता होती है जिस पर किसी वस्तु के दो आसन्न बिंदु अभी भी अलग-अलग दिखाई देते हैं। रिज़ॉल्यूशन मुख्य रूप से आसन्न फोटोरिसेप्टर कोशिकाओं के बीच की दूरी से निर्धारित होता है। दो बिंदुओं को एक में विलीन होने से रोकने के लिए, उनकी छवि दो शंकुओं पर पड़नी चाहिए, जिनके बीच एक और शंकु होगा (चित्र 5 देखें)। औसतन, यह लगभग एक मिनट के न्यूनतम दृश्य कोण से मेल खाता है, यानी शंकु दृष्टि का रिज़ॉल्यूशन अधिक है। छड़ें आमतौर पर ग्रहणशील क्षेत्रों में संयुक्त होती हैं। वे सभी बिंदु जिनकी छवियां एक ग्रहणशील क्षेत्र पर पड़ती हैं, उन्हें देखा जाएगा

एक बिंदु की तरह शपथ लें, क्योंकि संपूर्ण ग्रहणशील क्षेत्र केंद्रीय तंत्रिका तंत्र को एक एकल कुल संकेत भेजता है। इसीलिए संकल्प (दृश्य तीक्ष्णता)छड़ी (गोधूलि) दृष्टि के साथ यह कम है। जब अपर्याप्त रोशनी होती है, तो छड़ें भी ग्रहणशील क्षेत्रों में एकजुट होने लगती हैं, और दृश्य तीक्ष्णता कम हो जाती है। इसलिए, दृश्य तीक्ष्णता का निर्धारण करते समय, तालिका को अच्छी तरह से रोशन किया जाना चाहिए, अन्यथा एक महत्वपूर्ण गलती हो सकती है।

3. प्लेसमेंट में अंतर. जब हम किसी वस्तु को बेहतर ढंग से देखना चाहते हैं, तो हम मुड़ते हैं ताकि वह वस्तु देखने के क्षेत्र के केंद्र में हो। चूंकि शंकु उच्च रिज़ॉल्यूशन प्रदान करते हैं, शंकु रेटिना के केंद्र में प्रबल होते हैं - यह अच्छी दृश्य तीक्ष्णता में योगदान देता है। चूंकि शंकुओं का रंग पीला होता है, इसलिए रेटिना के इस क्षेत्र को मैक्युला मैक्युला कहा जाता है। इसके विपरीत, परिधि पर कई और छड़ें हैं (हालाँकि शंकु भी हैं)। वहां, दृश्य तीक्ष्णता दृश्य क्षेत्र के केंद्र की तुलना में काफी खराब है। सामान्य तौर पर, शंकु की तुलना में छड़ें 25 गुना अधिक होती हैं।

4. रंग धारणा में अंतर.रंग दृष्टि केवल शंकुओं में अंतर्निहित होती है; छड़ियों द्वारा निर्मित छवि एकवर्णी होती है।

रंग दृष्टि तंत्र

एक दृश्य संवेदना उत्पन्न होने के लिए, यह आवश्यक है कि प्रकाश क्वांटा फोटोरिसेप्टर कोशिकाओं में, या अधिक सटीक रूप से, रोडोप्सिन और आयोडोप्सिन में अवशोषित हो। प्रकाश अवशोषण प्रकाश की तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करता है; प्रत्येक पदार्थ का एक विशिष्ट अवशोषण स्पेक्ट्रम होता है। शोध से पता चला है कि विभिन्न अवशोषण स्पेक्ट्रा के साथ आयोडोप्सिन तीन प्रकार के होते हैं। यू

एक प्रकार का, अवशोषण अधिकतम स्पेक्ट्रम के नीले भाग में होता है, दूसरा - हरे रंग में और तीसरा - लाल रंग में (चित्र 5). प्रत्येक शंकु में एक वर्णक होता है, और उस शंकु द्वारा भेजा गया संकेत उस वर्णक द्वारा प्रकाश के अवशोषण से मेल खाता है। अलग-अलग रंगद्रव्य वाले शंकु अलग-अलग संकेत भेजेंगे। रेटिना के किसी दिए गए क्षेत्र पर आपतित प्रकाश के स्पेक्ट्रम के आधार पर, विभिन्न प्रकार के शंकुओं से प्राप्त संकेतों का अनुपात भिन्न होता है, और सामान्य तौर पर प्राप्त संकेतों की समग्रता दृश्य केंद्रकेंद्रीय तंत्रिका तंत्र कथित प्रकाश की वर्णक्रमीय संरचना की विशेषता बताएगा, जो देता है रंग की व्यक्तिपरक अनुभूति.

एक व्यक्ति अपने आस-पास की दुनिया के बारे में 90% जानकारी दृष्टि के अंग के माध्यम से प्राप्त करता है। रेटिना की भूमिका दृश्य कार्य है। रेटिना में एक विशेष संरचना के फोटोरिसेप्टर होते हैं - शंकु और छड़ें।

छड़ें और शंकु फोटोग्राफिक रिसेप्टर्स हैं उच्च डिग्रीसंवेदनशीलता, वे रूपांतरित हो जाते हैं प्रकाश संकेत, बाहर से आने वाले, केंद्रीय तंत्रिका तंत्र - मस्तिष्क द्वारा समझे जाने वाले आवेगों में।

रोशनी होने पर - दिन के उजाले के दौरान - शंकु बढ़े हुए तनाव का अनुभव करते हैं। गोधूलि दृष्टि के लिए छड़ें जिम्मेदार होती हैं - यदि वे पर्याप्त सक्रिय नहीं हैं, तो रतौंधी होती है।

आंख की रेटिना में शंकु और छड़ें होती हैं भिन्न संरचना, क्योंकि उनके कार्य अलग-अलग हैं।

मानव दृश्य अंग की संरचना

दृष्टि का अंग भी शामिल है संवहनी भागऔर नेत्र - संबंधी तंत्रिका, बाहर से प्राप्त संकेतों को मस्तिष्क तक पहुंचाना। मस्तिष्क का वह भाग जो सूचना प्राप्त करता है और परिवर्तित करता है, दृश्य प्रणाली के भागों में से एक माना जाता है।

छड़ें और शंकु कहाँ स्थित हैं? उन्हें सूची में क्यों नहीं दिखाया गया? ये रिसेप्टर्स हैं तंत्रिका ऊतकरेटिना की रचना. शंकु और छड़ों के लिए धन्यवाद, रेटिना को कॉर्निया और लेंस द्वारा दर्ज की गई एक छवि प्राप्त होती है। आवेग छवि को केंद्रीय तंत्रिका तंत्र तक पहुंचाते हैं, जहां सूचना प्रसंस्करण होता है। यह प्रक्रिया कुछ ही सेकंड में पूरी हो जाती है - लगभग तुरंत।

अधिकांश संवेदनशील फोटोरिसेप्टर मैक्युला में स्थित होते हैं, जिसे रेटिना का तथाकथित केंद्रीय क्षेत्र कहा जाता है। मैक्युला का दूसरा नाम आंख का पीला धब्बा है। मैक्युला को यह नाम इसलिए मिला क्योंकि इस क्षेत्र की जांच करने पर एक पीला रंग स्पष्ट रूप से दिखाई देता है।

रेटिना के बाहरी भाग की संरचना में रंगद्रव्य शामिल होता है, और आंतरिक भाग में प्रकाश-संवेदनशील तत्व होते हैं।

आँख में शंकु

शंकु को यह नाम इसलिए मिला क्योंकि उनका आकार बिल्कुल फ्लास्क जैसा होता है, केवल बहुत छोटा। एक वयस्क में, रेटिना में इनमें से 7 मिलियन रिसेप्टर्स शामिल होते हैं।

प्रत्येक शंकु में 4 परतें होती हैं:

• बाहरी - रंग वर्णक आयोडोप्सिन के साथ झिल्लीदार डिस्क; यह वह वर्णक है जो विभिन्न लंबाई की प्रकाश तरंगों को समझते समय उच्च संवेदनशीलता प्रदान करता है;
• कनेक्टिंग टियर - दूसरी परत - एक संकुचन जो एक संवेदनशील रिसेप्टर के आकार के गठन की अनुमति देता है - इसमें माइटोकॉन्ड्रिया होता है;
• आंतरिक भाग - बेसल खंड, कनेक्टिंग लिंक;
• सिनैप्टिक क्षेत्र.

वर्तमान में, इस प्रकार के फोटोरिसेप्टर में केवल 2 प्रकाश-संवेदनशील वर्णक का पूरी तरह से अध्ययन किया गया है - क्लोरोलैब और एरिथ्रोलैब। पहला पीले-हरे वर्णक्रमीय क्षेत्र की धारणा के लिए जिम्मेदार है, दूसरा - पीला-लाल।

आँखों में चिपक जाती है

रेटिना की छड़ों का आकार बेलनाकार होता है, लंबाई व्यास से 30 गुना अधिक होती है।

छड़ियों में निम्नलिखित तत्व होते हैं:

• झिल्ली डिस्क;
• सिलिया;
• माइटोकॉन्ड्रिया;
• तंत्रिका ऊतक.

अधिकतम प्रकाश संवेदनशीलता वर्णक रोडोप्सिन (दृश्य बैंगनी) द्वारा प्रदान की जाती है। वह रंगों के रंगों में अंतर नहीं कर सकता, लेकिन वह बाहर से प्राप्त प्रकाश की न्यूनतम चमक पर भी प्रतिक्रिया करता है। रॉड रिसेप्टर एक फ्लैश से भी उत्तेजित होता है जिसकी ऊर्जा केवल एक फोटॉन होती है। यह वह क्षमता है जो आपको शाम को देखने की अनुमति देती है।

रोडोप्सिन दृश्य वर्णक के समूह से एक प्रोटीन है और क्रोमोप्रोटीन से संबंधित है। शोध के दौरान इसे इसका दूसरा नाम - विजुअल पर्पल - मिला। अन्य रंगों की तुलना में, यह चमकीले लाल रंग के साथ स्पष्ट रूप से उभरता है।

रोडोप्सिन में दो घटक होते हैं - एक रंगहीन प्रोटीन और एक पीला रंगद्रव्य।

प्रकाश किरण पर रोडोप्सिन की प्रतिक्रिया इस प्रकार है: प्रकाश के संपर्क में आने पर, वर्णक विघटित हो जाता है, जिससे ऑप्टिक तंत्रिका की उत्तेजना होती है। में दिनआंख की संवेदनशीलता नीले क्षेत्र में स्थानांतरित हो जाती है, रात में - दृश्य बैंगनी 30 मिनट के भीतर बहाल हो जाता है।

इस समय के दौरान, मानव आंख गोधूलि के अनुकूल हो जाती है और आसपास की जानकारी को अधिक स्पष्ट रूप से समझना शुरू कर देती है। यही वह बात है जो स्पष्ट कर सकती है कि लोग समय के साथ अंधेरे में अधिक स्पष्ट रूप से क्यों देखना शुरू कर देते हैं। जितनी कम रोशनी आती है, गोधूलि दृष्टि उतनी ही तीव्र हो जाती है।

आँख के शंकु और छड़ें - कार्य

फोटोरिसेप्टर्स को अलग से नहीं माना जा सकता है - दृश्य तंत्र में वे एक संपूर्ण बनाते हैं और दृश्य कार्यों के लिए जिम्मेदार होते हैं रंग धारणा. दोनों प्रकार के रिसेप्टर्स के समन्वित कार्य के बिना, केंद्रीय तंत्रिका तंत्र विकृत जानकारी प्राप्त करता है।

रंग दृष्टि छड़ों और शंकुओं के सहजीवन द्वारा प्रदान की जाती है। छड़ें स्पेक्ट्रम के हरे भाग में संवेदनशील होती हैं - 498 एनएम, इससे अधिक नहीं, और फिर शंकु के साथ अलग - अलग प्रकारवर्णक.

पीले-लाल और नीले-हरे रंग की रेंज का मूल्यांकन करने के लिए, विस्तृत प्रकाश संवेदनशील क्षेत्रों और इन क्षेत्रों के आंतरिक ओवरलैप वाले लंबे और मध्यम-तरंग शंकु का उपयोग किया जाता है। अर्थात्, फोटोरिसेप्टर सभी रंगों पर एक साथ प्रतिक्रिया करते हैं, लेकिन वे अपने रंगों के प्रति अधिक तीव्रता से उत्तेजित होते हैं।

रात में रंगों को अलग करना असंभव है; एक रंग वर्णक केवल प्रकाश चमक पर प्रतिक्रिया कर सकता है।

रेटिना में फैली हुई बायोपोलर कोशिकाएं एक साथ कई छड़ों के साथ सिनैप्स (न्यूरॉन और सिग्नल प्राप्त करने वाली कोशिका के बीच या दो न्यूरॉन्स के बीच संपर्क का बिंदु) बनाती हैं - इसे सिनैप्टिक कन्वर्जेन्स कहा जाता है।

प्रकाश विकिरण की बढ़ी हुई धारणा शंकु को नाड़ीग्रन्थि कोशिका से जोड़ने वाली मोनोसिनेप्टिक द्विध्रुवी कोशिकाओं द्वारा प्रदान की जाती है। गैंग्लियन कोशिका एक न्यूरॉन है जो आंख की रेटिना में स्थित होती है और तंत्रिका आवेग उत्पन्न करती है।

छड़ें और शंकु मिलकर अमैक्रेलिक और क्षैतिज कोशिकाओं को जोड़ते हैं, जिससे सूचना का पहला प्रसंस्करण रेटिना में ही होता है। यह किसी व्यक्ति की उसके आस-पास क्या हो रहा है, उस पर त्वरित प्रतिक्रिया सुनिश्चित करता है। अमैक्रेलिक और क्षैतिज कोशिकाएं पार्श्व अवरोध के लिए जिम्मेदार हैं - यानी, एक न्यूरॉन की उत्तेजना पैदा होती है "शांत"दूसरे पर कार्रवाई, जिससे सूचना धारणा की तीक्ष्णता बढ़ जाती है।

फोटोरिसेप्टर की विभिन्न संरचनाओं के बावजूद, वे एक-दूसरे के कार्यों के पूरक हैं। उनके समन्वित कार्य के लिए धन्यवाद, एक स्पष्ट और स्पष्ट छवि प्राप्त करना संभव है।

छड़ें और शंकु रेटिना के फोटोरिसेप्टर उपकरण हैं। उनके पास प्रकाश ऊर्जा से तंत्रिका आवेग के गठन जैसी सुविधा है, जो तब ऑप्टिक तंत्रिका के साथ प्रसारित होती है। छड़ें रात्रि दृष्टि के लिए जिम्मेदार होती हैं, अर्थात वे प्रकाश और अंधेरे का अनुभव करती हैं, और शंकु रंग धारणा और दृश्य तीक्ष्णता के लिए जिम्मेदार होते हैं। इनमें से प्रत्येक फोटोरिसेप्टर की एक विशेष संरचना होती है जो उन्हें एक दूसरे से अलग करती है।

छड़ों की संरचना एक सिलेंडर के आकार की होती है, जो इन कोशिकाओं को उनका नाम देती है।

इसके चार खंड हैं:

• बाहरी;
• उसकी पलकों से बाँधने वाला;
• माइटोकॉन्ड्रिया के साथ आंतरिक जो ऊर्जा उत्पन्न करता है;
• बेसल, जो तंत्रिका कोशिकाओं को एक दूसरे से जोड़ता है।

महत्वपूर्ण! यहां तक ​​कि एक फोटॉन की ऊर्जा भी छड़ों को उत्तेजित कर सकती है, जिसे आंख प्रकाश के रूप में समझती है और शाम के समय दृष्टि प्रदान करती है, जब प्रकाश का स्तर बेहद कम होता है।

इसका मुख्य कारण इन कोशिकाओं में केवल रोडोप्सिन की उपस्थिति है, जो प्रकाश की केवल दो चरम तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करता है।

शंकु का आकार प्रयोगशाला फ्लास्क जैसा होता है। इनमें भी छड़ियों की तरह चार खंड होते हैं। ऐसी प्रत्येक कोशिका में आयोडोप्सिन होता है, एक एंजाइम जिसके वेरिएंट हरे और लाल रंगों की धारणा में मध्यस्थता करते हैं (नीले रंग की धारणा के लिए जिम्मेदार वर्णक की अभी तक पहचान नहीं की गई है)।

कार्य

छड़ों और शंकुओं का मुख्य कार्य फोटोरिसेप्शन है, यानी प्रकाश की धारणा और उसके बाद एक दृश्य छवि का निर्माण। हालाँकि, इनमें से प्रत्येक तंत्रिका कोशिकाएंइसका अपना है कार्यात्मक विशेषताएं. इस प्रकार, छड़ें आपको गोधूलि में वस्तुओं की जांच करने की अनुमति देती हैं।

इसलिए, उनकी विकृति के साथ, यह प्रक्रिया, जिसे रात्रि दृष्टि कहा जाता है, बाधित हो जाती है। जब शंकु स्पष्ट दृष्टि प्रदान करते हैं सामान्य स्तररोशनी, और रंग की धारणा के लिए भी जिम्मेदार हैं।

इस प्रकार, छड़ों को प्रकाश-बोधक उपकरण और शंकु को रंग-बोधक उपकरण माना जाना चाहिए। यह विभेदक निदान का आधार है।

पैथोलॉजिकल प्रक्रियाएं

संभावित रोग जो फोटोरिसेप्टर तंत्र को प्रभावित करते हैं:

• - कुछ रंगों को अलग करने में असमर्थता (वंशानुगत शंकु विकृति विज्ञान);

छड़ियों में अधिकतम प्रकाश संवेदनशीलता होती है, जो न्यूनतम बाहरी प्रकाश चमक के प्रति भी उनकी प्रतिक्रिया सुनिश्चित करती है। रॉड रिसेप्टर एक फोटॉन की ऊर्जा प्राप्त करने पर भी काम करना शुरू कर देता है। यह सुविधा छड़ों को गोधूलि दृष्टि प्रदान करने की अनुमति देती है और शाम के घंटों में वस्तुओं को यथासंभव स्पष्ट रूप से देखने में मदद करती है।

हालाँकि, चूंकि रेटिना की छड़ों में केवल एक वर्णक तत्व होता है, जिसे रोडोप्सिन या दृश्य बैंगनी कहा जाता है, शेड और रंग भिन्न नहीं हो सकते हैं। रॉड प्रोटीन रोडोप्सिन प्रकाश उत्तेजनाओं पर उतनी तेजी से प्रतिक्रिया नहीं कर सकता जितना शंकु के वर्णक तत्व करते हैं।

कोन

छड़ों और शंकुओं का समन्वित कार्य, इस तथ्य के बावजूद कि उनकी संरचना काफी भिन्न होती है, एक व्यक्ति को संपूर्ण आसपास की वास्तविकता को पूर्ण गुणात्मक मात्रा में देखने में मदद करती है। दोनों प्रकार के रेटिनल फोटोरिसेप्टर अपने काम में एक-दूसरे के पूरक हैं, इससे यथासंभव स्पष्ट, स्पष्ट और उज्ज्वल छवि प्राप्त करने में मदद मिलती है।

शंकु को यह नाम इसलिए मिला क्योंकि उनका आकार विभिन्न प्रयोगशालाओं में उपयोग किए जाने वाले फ्लास्क के समान होता है। वयस्क रेटिना में लगभग 7 मिलियन शंकु होते हैं।
एक शंकु, एक छड़ की तरह, चार तत्वों से बना होता है।

• रेटिना के शंकु की बाहरी (पहली) परत झिल्ली डिस्क द्वारा दर्शायी जाती है। ये डिस्क आयोडोप्सिन, एक रंग वर्णक से भरी होती हैं।
• रेटिना में शंकु की दूसरी परत कनेक्टिंग टियर है। यह एक संकुचन के रूप में कार्य करता है, जो इस रिसेप्टर के एक निश्चित आकार के निर्माण की अनुमति देता है।
• शंकु का आंतरिक भाग माइटोकॉन्ड्रिया द्वारा दर्शाया जाता है।
• रिसेप्टर के केंद्र में एक बेसल खंड होता है जो एक कनेक्टिंग लिंक के रूप में कार्य करता है।

आयोडोप्सिन को कई प्रकारों में विभाजित किया गया है, जो प्रकाश स्पेक्ट्रम के विभिन्न हिस्सों को समझते समय दृश्य मार्ग के शंकु की पूर्ण संवेदनशीलता की अनुमति देता है।

प्रभुत्व से अलग - अलग प्रकारवर्णक तत्व, सभी शंकुओं को तीन प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है। ये सभी प्रकार के शंकु एक साथ मिलकर काम करते हैं, और यह एक व्यक्ति को ऐसा करने की अनुमति देता है सामान्य दृष्टिवह जिन वस्तुओं को देखता है उनके रंगों की सारी समृद्धि की सराहना करता है।

रेटिना की संरचना

में सामान्य संरचनारेटिना की छड़ें और शंकु पूरी तरह से व्याप्त हो जाते हैं विशिष्ट स्थान. रेटिना बनाने वाले तंत्रिका ऊतक पर इन रिसेप्टर्स की उपस्थिति प्राप्त प्रकाश प्रवाह को आवेगों के एक सेट में जल्दी से परिवर्तित करने में मदद करती है।

रेटिना छवि प्राप्त करता है, जिसे कॉर्निया और लेंस के नेत्र क्षेत्र द्वारा प्रक्षेपित किया जाता है। इसके बाद, संसाधित छवि आवेगों के रूप में दृश्य मार्ग के माध्यम से मस्तिष्क के संबंधित भाग तक पहुंचती है। आंख की जटिल और पूरी तरह से बनी संरचना कुछ ही क्षणों में जानकारी के पूर्ण प्रसंस्करण की अनुमति देती है।

अधिकांश फोटोरिसेप्टर मैक्युला में केंद्रित होते हैं - रेटिना का मध्य क्षेत्र, जिसे इसके पीले रंग के कारण आंख का मैक्युला भी कहा जाता है।

छड़ों और शंकुओं के कार्य

छड़ों की विशेष संरचना उन्हें रोशनी की न्यूनतम डिग्री पर थोड़ी सी भी प्रकाश उत्तेजना का पता लगाने की अनुमति देती है, लेकिन साथ ही ये रिसेप्टर्स प्रकाश स्पेक्ट्रम के रंगों को अलग नहीं कर सकते हैं। इसके विपरीत, शंकु हमें हमारे चारों ओर की दुनिया के रंगों की समृद्धि को देखने और सराहने में मदद करते हैं।

इस तथ्य के बावजूद कि, वास्तव में, छड़ और शंकु के अलग-अलग कार्य होते हैं, केवल रिसेप्टर्स के दोनों समूहों की समन्वित भागीदारी ही पूरी आंख के सुचारू कामकाज को सुनिश्चित कर सकती है।

इस प्रकार, दोनों फोटोरिसेप्टर हमारे दृश्य कार्य के लिए महत्वपूर्ण हैं। यह हमें मौसम की स्थिति और दिन के समय की परवाह किए बिना हमेशा एक विश्वसनीय तस्वीर देखने की अनुमति देता है।

रोडोप्सिन - संरचना और कार्य

रोडोप्सिन दृश्य वर्णक का एक समूह है, जो क्रोमोप्रोटीन से संबंधित प्रोटीन की संरचना है। रोडोप्सिन या विज़ुअल पर्पल को इसका नाम इसके चमकीले लाल रंग के कारण मिला है। रेटिना की छड़ों का बैंगनी रंग कई अध्ययनों में खोजा और सिद्ध किया गया है। रेटिनल प्रोटीन रोडोप्सिन में दो घटक होते हैं - एक पीला रंगद्रव्य और एक रंगहीन प्रोटीन।

प्रकाश के प्रभाव में, रोडोप्सिन विघटित हो जाता है, और इसके अपघटन के उत्पादों में से एक दृश्य उत्तेजना की घटना को प्रभावित करता है। पुनर्स्थापित रोडोप्सिन गोधूलि प्रकाश में कार्य करता है, और प्रोटीन इस समय रात्रि दृष्टि के लिए जिम्मेदार होता है। तेज़ रोशनी में, रोडोप्सिन विघटित हो जाता है और इसकी संवेदनशीलता दृष्टि के नीले क्षेत्र में स्थानांतरित हो जाती है। मनुष्यों में रेटिनल प्रोटीन रोडोप्सिन लगभग 30 मिनट में पूरी तरह से बहाल हो जाता है। इस समय के दौरान, गोधूलि दृष्टि अपनी अधिकतम सीमा तक पहुँच जाती है, अर्थात व्यक्ति अंधेरे में अधिक स्पष्ट रूप से देखना शुरू कर देता है।

फोटोरिसेप्टर दो प्रकार के होते हैं: छड़ें, जिनके प्रति संवेदनशील होते हैं कम स्तरप्रकाश व्यवस्था, और शंकु, जो स्पेक्ट्रम के विभिन्न क्षेत्रों में प्रकाश के प्रति संवेदनशील हैं।

आँख में अधिकांश फोटोरिसेप्टर छड़ें हैं। अनुमान है कि रेटिना में लगभग 120 मिलियन छड़ें और केवल 6 मिलियन शंकु होते हैं। इसके अलावा, छड़ें शंकु की तुलना में प्रकाश के प्रति लगभग 300 गुना अधिक संवेदनशील होती हैं।

रात्रि दृष्टि

उनकी प्रचुरता और उच्च प्रकाश संवेदनशीलता छड़ों को शाम और कम रोशनी के स्तर पर देखने के लिए एक आदर्श उपकरण बनाती है। हालाँकि, छड़ें मस्तिष्क तक केवल कम-परिभाषा वाली श्वेत-श्याम छवियां भेजती हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि "छड़ की संख्या, विशेष रूप से रेटिना की परिधि में, द्विध्रुवी कोशिकाओं की संख्या से काफी अधिक है, जो बदले में, गैंग्लियन न्यूरॉन्स की एक छोटी संख्या के माध्यम से मस्तिष्क में विद्युत आवेगों को संचारित करती है।
इस प्रकार, यह पता चला है कि एक नाड़ीग्रन्थि कोशिका, ऑप्टिक तंत्रिका के माध्यम से आंख से जानकारी संचारित करती है, मस्तिष्क को एकत्रित जानकारी देती है बड़ी संख्या मेंचीनी काँटा इसीलिए गोधूलि के समय दिखाई देने वाली छवि बड़ी संख्या में बड़े भूरे धब्बों से बनी हुई प्रतीत होती है।

छड़ों के समूह का इलेक्ट्रॉन माइक्रोग्राफ (हरे रंग में दिखाया गया है)। छड़ियाँ प्रकाश के प्रति बहुत संवेदनशील होती हैं और इसलिए इनका उपयोग मुख्य रूप से शाम के समय किया जाता है।

दिवास्वप्न

छड़ों के विपरीत, शंकु मुख्य रूप से तेज़ रोशनी में काम करते हैं और मस्तिष्क को उच्च गुणवत्ता वाली रंगीन छवि बनाने की अनुमति देते हैं। यह इस तथ्य से सुगम होता है कि प्रत्येक व्यक्तिगत शंकु में मस्तिष्क से जुड़ने वाली एक "सीधी रेखा" होती है: एक शंकु एक द्विध्रुवी कोशिका से जुड़ा होता है, जो बदले में, केवल एक नाड़ीग्रन्थि न्यूरॉन के साथ संपर्क करता है। इस प्रकार, मस्तिष्क प्रत्येक व्यक्तिगत शंकु की गतिविधि के बारे में जानकारी प्राप्त करता है।

छड़ों और शंकुओं का आकार वास्तव में एक जैसा होता है। रिसेप्टर्स के बीच मुख्य अंतर है। उनमें कौन सा रंगद्रव्य होता है.

रेटिना के शंकु नेत्रगोलक- फोटोरिसेप्टर के प्रकारों में से एक, प्रकाश संवेदनशीलता के लिए जिम्मेदार परत में स्थित है। शंकु सबसे जटिल और में से एक हैं महत्वपूर्ण संरचनाएँमानव आंख की संरचना, रंगों को अलग करने की क्षमता के लिए जिम्मेदार है। प्राप्त प्रकाश ऊर्जा को विद्युत आवेगों में परिवर्तित करके, वे किसी व्यक्ति को घेरने वाली दुनिया के बारे में मस्तिष्क के कुछ हिस्सों में जानकारी भेजते हैं। न्यूरॉन्स आने वाले सिग्नल को प्रोसेस करते हैं और पहचानते हैं एक बड़ी संख्या कीरंग और उनके रंग, लेकिन इन सभी प्रक्रियाओं का आज अध्ययन नहीं किया गया है।

शंकुओं को उनका नाम इस तथ्य के कारण मिला है कि वे उपस्थितिएक सामान्य प्रयोगशाला फ्लास्क के समान।

छड़ें और शंकु आंख की रेटिना में संवेदनशील रिसेप्टर्स हैं जो प्रकाश उत्तेजना को तंत्रिका उत्तेजना में बदल देते हैं।

शंकु की लंबाई 0.05 मिलीमीटर और चौड़ाई 0.004 है। शंकु के सबसे संकीर्ण बिंदु का व्यास 0.001 मिलीमीटर है। इस तथ्य के बावजूद कि उनका आकार बहुत छोटा है, रेटिना पर शंकुओं का संचय लाखों में होता है। यह फोटोरिसेप्टर, अपने सूक्ष्म आकार के बावजूद, सबसे जटिल शारीरिक रचना में से एक है और इसमें कई खंड शामिल हैं:

1. बाहरी भाग मेंप्लाज़्मालेमा का एक समूह होता है जिससे अर्ध-डिस्क बनती है। दृष्टि के अंगों में ऐसे संचयों की संख्या सैकड़ों में अनुमानित है। बाहरी भाग में वर्णक आयोडोप्सिन भी होता है, जो रंग दृष्टि के तंत्र में शामिल होता है।
2. लिंकिंग विभाग- शंकु का निकटतम भाग। विभाग में स्थित साइटोप्लाज्म की संरचना बहुत पतली रस्सी के समान होती है। एक ही खंड में असामान्य संरचना वाली दो पलकें हैं।
3. में आंतरिक विभाग रिसेप्टर के कामकाज के लिए जिम्मेदार कोशिकाएं स्थित हैं। यहाँ केन्द्रक, माइटोकॉन्ड्रिया और राइबोसोम भी स्थित हैं। यह निकटता संकेत दे सकती है कि आंतरिक खंड में, फोटोरिसेप्टर के समुचित कार्य के लिए आवश्यक ऊर्जा के उत्पादन में गहन प्रक्रियाएं होती हैं।
4. सिनैप्टिक विभाग, प्रकाश-संवेदनशील रिसेप्टर्स और तंत्रिका कोशिकाओं के बीच एक कड़ी के रूप में कार्य करता है। यह इस खंड में है कि पदार्थ जो खेलता है मुख्य भूमिकाजब प्रकाश धारणा के लिए जिम्मेदार रेटिना की परत से आने वाले आवेगों को ऑप्टिक तंत्रिका तक प्रेषित किया जाता है।

फोटोरिसेप्टर कैसे काम करते हैं

शंकु गतिविधि की प्रक्रिया अभी भी अस्पष्ट बनी हुई है। आज दो प्रमुख संस्करण हैं जो इस प्रक्रिया का सबसे सटीक वर्णन कर सकते हैं।

शंकु दृश्य तीक्ष्णता और रंग धारणा (दिन के समय दृष्टि) के लिए जिम्मेदार हैं

तीन-भाग दृष्टि परिकल्पना

इस संस्करण के अनुयायियों का कहना है कि मानव आंख की रेटिना में विभिन्न प्रकार के रंगद्रव्य वाले कई प्रकार के शंकु होते हैं। आयोडोप्सिन शंकु के बाहरी भाग में स्थित मुख्य वर्णक है, इसकी 3 किस्में हैं:

• एरिथ्रोलैब;
• क्लोरोलैब;
• सायनोलैब;

और यदि पहले दो प्रकार के वर्णक का पहले ही विस्तार से अध्ययन किया जा चुका है, तो तीसरे का अस्तित्व केवल सिद्धांत में होता है, और इसके अस्तित्व की पुष्टि विशेष रूप से अप्रत्यक्ष तथ्यों से होती है। तो रेटिना शंकु किस रंग के प्रति संवेदनशील होते हैं? यदि हम इस सिद्धांत को मुख्य सिद्धांत के रूप में उपयोग करें तो हम निम्नलिखित कह सकते हैं। जिन शंकुओं में एरिथ्रोलैब होता है वे केवल लंबी तरंगों वाले विकिरण को समझने में सक्षम होते हैं, और यह स्पेक्ट्रम का पीला-लाल हिस्सा है। विकिरण होना औसत लंबाईया स्पेक्ट्रम का पीला-हरा भाग, क्लोरोलैब युक्त शंकु द्वारा समझा जाता है।

यह कथन कि ऐसे शंकु हैं जो शॉर्ट-वेव विकिरण (नीले रंग के शेड्स) को संसाधित करते हैं, तर्क से रहित नहीं है, और यह इस कथन पर है कि संरचना का तीन-घटक सिद्धांत बनाया गया है रेटिना.

अरेखीय दो-घटक सिद्धांत

इस सिद्धांत के समर्थक तीसरे प्रकार के वर्णक के अस्तित्व को पूरी तरह से नकारते हैं। वे इस तथ्य से उचित हैं कि स्पेक्ट्रम के शेष हिस्सों की सामान्य प्रकाश धारणा के लिए, छड़ जैसे तंत्र की उपस्थिति पर्याप्त है। इसके आधार पर, यह तर्क दिया जा सकता है कि नेत्रगोलक की रेटिना संपूर्ण रंग सरगम ​​को तभी समझने में सक्षम होती है जब शंकु और छड़ें एक साथ काम करते हैं। इस सिद्धांत का यह भी तात्पर्य है कि इन संरचनाओं की परस्पर क्रिया से सरगम ​​में पीले रंगों की उपस्थिति निर्धारित करने की क्षमता उत्पन्न होती है दृश्यमान रंग. आज इस बात का कोई उत्तर नहीं है कि रेटिना के शंकु किस रंग के चयनात्मक रूप से संवेदनशील होते हैं, क्योंकि यह प्रश्न हल नहीं हुआ है।

एक स्वस्थ वयस्क के रेटिना में लगभग 7 मिलियन शंकु होते हैं।

यह वैज्ञानिक रूप से सिद्ध हो चुका है कि जिन लोगों को... दुर्लभ विसंगति- रेटिना का एक अतिरिक्त शंकु. इसका मतलब यह है कि इस घटना वाले लोगों में, नेत्रगोलक में एक और फोटोरिसेप्टर स्थित होता है। इस विसंगति वाले लोग किसी व्यक्ति की तुलना में 10 गुना अधिक रंगों को अलग करने में सक्षम होते हैं सामान्य मात्रारिसेप्टर्स. परस्पर विरोधी अध्ययन निम्नलिखित डेटा प्रदान करते हैं।

पहचानी गई विकृति केवल 2% आबादी में और केवल महिलाओं में होती है। हालाँकि, दूसरे शोध समूह का दावा है कि आज पृथ्वी की एक चौथाई आबादी में ऐसी विशेषता की पहचान की गई है।

रेटिना, नेत्रगोलक की रेटिना, पूरी तरह से जानकारी ग्रहण करने में तभी सक्षम होती है जब सभी आंतरिक तंत्र सही ढंग से काम कर रहे हों। यदि कोई घटक उत्पादन नहीं करता है आवश्यक पदार्थ, तो रंग स्पेक्ट्रम की धारणा काफी कम हो जाती है। यह घटना प्राप्त हुई है साधारण नामरंग अन्धता। इस निदान वाले मरीज़ कुछ रंगों में अंतर करने में असमर्थ होते हैं, क्योंकि यह रोग आनुवंशिक है और इसका कोई विशिष्ट उपचार नहीं है।

एक स्वस्थ व्यक्ति तंत्र में आँखों के महत्व के बारे में सोचता भी नहीं है मानव शरीर. अपनी आँखें बंद करने और कुछ मिनटों के लिए बैठने की कोशिश करें, और तुरंत जीवन अपनी सामान्य लय खो देता है, मस्तिष्क, रेटिना द्वारा भेजे गए आवेगों को प्राप्त नहीं कर पाता है, नुकसान में है, उसके लिए अन्य अंगों को नियंत्रित करना मुश्किल है, उदाहरण के लिए, हाड़ पिंजर प्रणाली।

यदि हम किसी व्यक्ति के लिए समझने योग्य भाषा में आंखों के काम का वर्णन करते हैं, तो यह पता चलता है कि आंख के कॉर्निया और लेंस से टकराने वाली प्रकाश की किरण अपवर्तित होती है और एक पारदर्शी तरल द्रव्यमान से होकर गुजरती है ( कांच का) और रेटिना से टकराता है। रेटिना के बीच एक परत होती है आँख का खोलऔर कांच जैसा द्रव्यमान। इसमें दस परतें होती हैं, जिनमें से प्रत्येक अपना कार्य करता है।

रेटिना में दो प्रकार की अति संवेदनशील कोशिकाएँ होती हैं - छड़ें और शंकु। प्रकाश स्पंदन रेटिना से टकराता है और छड़ों में मौजूद पदार्थ अपना रंग बदल लेता है। यह रासायनिक प्रतिक्रिया ऑप्टिक तंत्रिका को उत्तेजित करती है, जो चिड़चिड़ा आवेग को मस्तिष्क तक पहुंचाती है।

रेटिना की छड़ें और शंकु

जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, रेटिना में दो प्रकार की संवेदी कोशिकाएँ होती हैं - छड़ें और शंकु - जिनमें से प्रत्येक अपने कार्यों को पूरा करता है. छड़ें प्रकाश बोध के लिए जिम्मेदार हैं, शंकु रंग बोध के लिए। जानवरों के दृष्टि अंगों में छड़ों और शंकुओं की संख्या समान नहीं होती है। रात्रिचर जानवरों और पक्षियों की आंखों में अधिक छड़ें होती हैं, इसलिए वे गोधूलि में अच्छी तरह से देखते हैं और व्यावहारिक रूप से रंगों में अंतर नहीं करते हैं। दैनिक पक्षियों और जानवरों की रेटिना में अधिक शंकु होते हैं (निगल मनुष्यों की तुलना में रंगों को बेहतर ढंग से अलग करते हैं)।

रेटिना की छड़ें

एक मानव आंख में है सौ मिलियन से अधिक छड़ियाँ. वे अपने नाम को पूरी तरह से सही ठहराते हैं, क्योंकि उनकी लंबाई उनके व्यास से तीस गुना अधिक है, और उनका आकार एक लम्बे सिलेंडर जैसा दिखता है।

छड़ें प्रकाश स्पंदनों के प्रति संवेदनशील होती हैं; छड़ को उत्तेजित करने के लिए एक फोटॉन पर्याप्त होता है। उनमें वर्णक रोडोप्सिन होता है, जिसे विज़ुअल पर्पल भी कहा जाता है। आयोडोप्सिन के विपरीत, जो शंकु में पाया जाता है, रोडोप्सिन प्रकाश के प्रति अधिक धीमी गति से प्रतिक्रिया करता है। छड़ों के लिए गतिमान वस्तुओं में अंतर करना कठिन होता है।

रेटिना के शंकु

रेटिना तंत्रिका कोशिकाओं में एक अन्य प्रकार का फोटोरिसेप्टर शंकु है। उनका कार्य रंग धारणा के लिए जिम्मेदार होना है। इनका यह नाम इसलिए रखा गया है क्योंकि इनका आकार एक प्रयोगशाला फ्लास्क जैसा दिखता है। मानव आँख में इनकी संख्या छड़ों से काफी कम होती है, लगभग छह मिलियन. वे तेज़ रोशनी में उत्साहित होते हैं और शाम के समय निष्क्रिय हो जाते हैं। यह इस तथ्य को स्पष्ट करता है कि अंधेरे में हम रंगों को नहीं, बल्कि केवल वस्तुओं की रूपरेखा को पहचानते हैं। दुनिया काली और धूसर हो जाती है।

शंकु में चार परतें होती हैं:

जैविक वर्णक आयोडोप्सिन को बढ़ावा देता है तेजी से प्रसंस्करणचमकदार प्रवाह, और एक स्पष्ट छवि को भी प्रभावित करता है।

रेटिना के शंकु किस रंग के प्रति चयनात्मक रूप से संवेदनशील होते हैं?

इन्हें तीन प्रकारों में विभाजित किया गया है:

• लाल रंग की धारणा के लिए: उनमें वर्णक एरिथ्रोलैब के साथ आयोडोप्सिन होता है;
• हरे रंग की धारणा के लिए: उनमें वर्णक क्लोरोल के साथ आयोडोप्सिन होता है;
• नीले रंग की धारणा के लिए: इनमें सायनोलैब वर्णक के साथ आयोडोप्सिन होता है।

यदि तीन प्रकार के शंकु एक ही समय में उत्तेजित होते हैं, तो हमें सफेद रंग दिखाई देता है। आंख की रेटिना पर असर पड़ता है विभिन्न लंबाई की प्रकाश तरंगें, और प्रत्येक प्रकार के शंकु को अलग तरह से उत्तेजित किया जाता है। इसके आधार पर, तरंग दैर्ध्य को एक अलग रंग के रूप में माना जाता है। अलग - अलग रंगहम देखते हैं कि क्या शंकु असमान रूप से परेशान हैं। प्राथमिक रंगों के ऑप्टिकल मिश्रण के माध्यम से विभिन्न रंग और शेड प्राप्त किए जाते हैं: लाल, नीला और हरा।

में गर्मी का समयतेज धूप में या सर्दियों में, जब सफेद बर्फ हमारी आंखों को अंधा कर देती है, तो हमें चश्मा पहनने और सेवन सीमित करने के लिए मजबूर होना पड़ता है तेज प्रकाश. चश्मा लाल प्रकाश प्रसारित नहीं करता है; लाल रंग की धारणा के लिए शंकु आराम पर हैं। हर किसी ने देखा है कि जंगल में आंखें कितनी आरामदायक होती हैं, ऐसा इसलिए है क्योंकि केवल हरे शंकु ही काम करते हैं, और शंकु जो लाल और लाल रंग का अनुभव करते हैं नीला रंग, आराम कर रहा हूँ।

वे भी हैं रंग धारणा में विचलन.

ऐसा ही एक विचलन है रंग अंधापन। रंग अंधापन मानव आंख की एक या अधिक रंगों को समझने में विफलता या उनके रंगों की गड़बड़ी है। इसका कारण रेटिना में एक निश्चित रंग के शंकु की कमी है।

रंग अंधापन जन्मजात या अधिग्रहित हो सकता है। यह वृद्ध लोगों में या इसके कारण हो सकता है पिछली बीमारियाँ. यह किसी व्यक्ति की भलाई को प्रभावित नहीं करता है, लेकिन उत्पन्न हो सकता है। पेशा चुनने में प्रतिबंध(एक रंग-अंध व्यक्ति वाहन नहीं चला सकता)।

आदर्श से एक और विचलन है, ये वे लोग हैं जो रंगों के उन रंगों को देखने और अलग करने में सक्षम हैं जो दृष्टि के अधीन नहीं हैं समान्य व्यक्ति. ऐसे लोगों को टेट्राक्रोमैट्स कहा जाता है। मानव आँख द्वारा रंग धारणा के इस पहलू का अभी तक पर्याप्त अध्ययन नहीं किया गया है।

में चिकित्सा संस्थानऐसी विशेष तालिकाएँ हैं जो रंग देखने और किसी भी दृश्य दोष का पता लगाने की आपकी क्षमता की जांच करने में आपकी सहायता करेंगी।

शंकुओं के लिए धन्यवाद, हम दुनिया को उसकी सारी सुंदरता, रंगों और रंगों की विविधता में देखते हैं। उनके बिना, वास्तविकता के बारे में हमारी धारणा एक श्वेत-श्याम फिल्म के समान होगी।