Ретиномоторная реакция фоторецепторов

Материал из Циклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Рис. 1. (Лучи света снизу). Смещение гранул меланина, рецепторной части колбочек и палочек в сетчатке — при дневном освещении (дневное зрение; LA — состояние световой адаптации глаза)
Слева — микрофотография сечения сетчатки глаза рыбы, справа — схематическая прорисовка взаиморасположения органелл и фоторецепторов. Направление света, приходящего в сетчатку сквозь хрусталик: снизу-вверх.
На фото видно: днём палочки скрыты гранулами меланина; рецепторная часть колбочек выдвинута к свету (на фото — смещена вниз).[1]
Рис. 2. (Лучи света снизу). Движение колбочек, палочек и гранул в условиях слабого освещения (ночное зрение; DA — темновая адаптация глаза), микрофотография сечения сетчатки глаза рыбы.
Справа — схема перемещений органелл и изменения формы фоторецепторных клеток.
На фото видно: при недостатке света гранулы меланина открыли путь света к палочкам; рецепторная часть колбочек удалена от источника света, рецепторная часть палочек — приближена к нему (на фото — смещена вниз).[1]

Ретиномоторная реакция фоторецепторов — механические процессы в сетчатке глаза, связанные с перестройкой взаимного расположения фоторецепторов (палочек и колбочек) и гранул меланина в соответствии с уровнем освещённости

Общая информация[править]

Этот процесс, по сравнению со скоростью движения хрусталика, или реакцией глаза на движение, довольно медленный. Скорость адаптации легко оценить по времени, которое требуется нашим глазам для привыкания к резкой смене освещения (например, при переходе из солнечной комнаты — в тёмную, и наоборот, мы временно, на секунды, «слепнем»); но полная световая адаптация занимает 10‒30 минут. Такая саморегуляция функций организма — подстройка чувствительности органа к условиям освещённости, связана и с организацией циркадных ритмов[2] и обеспечивает адаптацию глаза к различным условиям окружающей среды, и переход от дневного, цветного зрения — к ночному, более светочувствительному, но монохроматическому. Наиболее ранние, а затем и самые подробные работы по изучению процесса ретиномоторной адаптации были проведены на рыбах.[3]

Регулировка функции и/или положения элементов нервной сети глаза — фоторецепторов сетчатки означает автоматическую настройку их положения при световом раздражении, в соответствии с общей яркостью, интегрированной в поле зрения.[4][5]

Особенно было важным открытием цветного видения в 2011 году — явления ретиномоторной реакции фоторецепторов у рыб. Исследуя зрение обиталей воды, учёные получили снимки зрительного процесса, где однозначно видна работа колбочек и палочек в условиях дневного и сумеречного освещения.

  • Было доказано, что при дневном освещении работают только колбочки. Основа принципа трихроматима состоит в том, что дневные лучи света на базе основных лучей RGB оппонентно выделяются колбочками из всего потока пучка лучей предметной точки в виде аналоговых сигналов наиболее ярких основных лучей (RGB), которые посылаются в мозг, где мы начинаем их видеть в цвете. Т.е колбочки работают с дневными лучами света, начиная с длин волн 498нм. Палочки работают с более сильными лучами (синими, ультрафиолетовыми) до границы 498нм. То есть работы лабораторий Р. Е. Марка, Джона А. Медеироса, Джеральда К. Хата по своим отличающимся методиками привели к одному выводу: только колбочки работают при цветно, что доказано в этом исследовании.

В итоге в 2011 году появился результат исследований зрительного процесса, например, рыб, который на снимках (см. рис.1, рис.2) показал работу колбочек и палочек, подтвердив:

  • Данные и утверждения учёных разных лабораторий сходятся в одном, что при цветном зрении работают только колбочки;
  • Палочки работают только в условиях сумеречного и ночного освещения с границей не более длин волн световых лучей 498нм — синих и ультрафиолетовых.
  • Исследована и показана работа колбочек и палочек в условиях ВКЛ(ON) и ВЫКЛ(OFF), которые между собой напрямую не связаны, а работают через амакриновые, билолярные и ганглиозные клетки сетчатки глаза (см. Фиг.18).
  • Автоматически нелинейная теория зрения С.Ременко оказалась не перспективной, нереальной и главный вывод и все приведенные данные исследований на элементах электроники, копирующие работу живых клеток привели к выводу, что при цветном зрении работают системы «колбочка+палочка», что не отражают действительность. Вот почему теория С.Ременко не призна в мире уже со времён её объявления. (В энциклопедях, кроме Традиции, Циклопедии её не освещают).

Исторический очерк[править]

Ретиномоторная реакция была обнаружена в середине 50-х гг. ХХ века, при исследованиях физиологии и ультраструктуры глаза позвоночных животных в различных условиях освещения[6][7][8].

В 2006[9] году при помощи трансмиссионной электронной микроскопии пигментного слоя сетчатки исследован эпителий клеток сетчатки глаза, где вырабатывается пигмент меланин (коричневого и чёрного цвета), который обеспечивает открытие и закрытие зон освещения колбочек и палочек в зависимости от вида освещения. При дневном освещении данный пигмент блокирует работу палочек, которые ко всему ещё уходят в зону под колбочки. И наоборот, при сумеречном освещении палочки выходят из под прикрытия зоны прохождения синих и ультрафиолетовых лучей меланином, а колбочки опускаются в зону ниже палочек и находятся под прикрытием меланина. (См. рис. C). В конечном итоге подтверждено открытие явления ретиномоторной реакции фоторецепторов, работы колбочек и палочек в условиях дневного и ночного освещения учёными Е. О. Загальской и В. П. Гнюбкиной из Института Биологии Моря ДВО РАН, Владивосток.

Это подтвердило открытия учёных в этой области, то есть:

1) При дневном освещении работают только колбочки;
2) При сумеречном и ночном освещении работают палочки.

Ретиномоторные движения — морфологические изменения во внешней сетчатке в ответ на изменяющиеся условия освещения.

Они могут быть разделены в два компонента:

  • Перемещение гранул пигмента в пределах микроворсинок сетчатки глаза (в пигментном эпителии);
  • Позиционные изменения формы фоторецепторных клеток. Эти позиционные изменения оптимизируют освещённость колбочек и палочек для дневного и ночного зрения.
Рис. С. Сетчатка глаза рыбы состоит из светочувствительных рецепторов «палочек» и «колбочек». Ночное зрение рыбам обеспечивают «палочки», благодаря которым рыбы видят чёрно-белое изображение предметов в сумерках, колбочки (сморщенные, уменьшенные по высоте) находятся в зоне под палочками вне освещения, мембраны которых притянуты к ядру клетки.

Цель этого исследования состояла в том, чтобы проанализировать ретиномоторные движения у взрослых рыб (zebrafish) и процесс созревания ретиномоторной реакции, в его развитии у молодняка рыб. Показано, что ретиномоторные движения используются как адаптация зрения в условиях тёмно/светового механизм адаптации у рыбы-зебры. У взрослых особей гранулы меланоцитов RPE мигрируют с постоянной скоростью и достигают полного экранирования палочек приблизительно через 1 час. Приблизительно две трети смещений заканчиваются в течение 5 минут, и полностью заканчиваются в течение 10 — 20 мин. В периоде развития можно выделить три критические стадии созревания ретиномоторной реакции в ответ на свет: через 5 dpf (дней после рождения), когда начинается перемещение гранул пигмента, через 20 dpf, которые уплотняют гранулы пигмента в апикальной части микроворсинок RPE, и через 28 dpf — функциональным созреванием палочек, происходит двойной контракт колбочек как во взрослых сетчатках.

Ретиномоторная реакция является, по-видимому, общим свойством зрительного аппарата как для насекомых,[10] так и для позвоночных животных. Особенно активно изучалась ретиномоторная реакция рыб.[11] По данным Наумова и Карташева (1979) у костистых рыб «на свету пигментные клетки расширяются и прикрывают находящиеся около них палочки; колбочки подтягиваются к ядрам клеток и таким образом передвигаются к свету. В темноте к ядрам подтягиваются палочки (и оказываются ближе к поверхности); колбочки приближаются к пигментному слою, а сократившиеся в темноте пигментные клетки прикрывают их»,.[12][13]

Вследствие ретиномоторной реакции палочки, отличающиеся от колбочек более высокой светочувствительностью, экранируются пигментными гранулами от излишнего возбуждения светом.

Яркость света и яркость цвет[править]

При рассмотрении вопросов визуального цветного зрения следует различать и отличать понятия яркость света — физическая величина от яркости цвета — биологическая величина.

Яркость цвета связана с цветным зрением, нашим личным, биологическим восприятием световых видимых более слабых лучей (электромагнитных колебаний) (см. дневное зрение). Так с колбочками S,M,L, (синих, зелёных, красных) с пиком длиной волны более 496 нм, которые нашим глазом воспринимаются как очень яркие (вопросы приспосабливаемости и выживания живых организмомв), хотя они физически по энергетике более слабые. У них частота колебаний волн более низкая, чем у синих, УФ лучей (длина волн менее 496нм). Дневной образ жизни животных связан с окружающей средой обитания, где в основном все объекты освещены дневными лучами света, а прямой и отражённый видимый спектр света содержит основные видимые лучи S,M,L,, которые более слабые, но биологически отбираются как наиболее яркие. Понятно, почему мы не видим Уф лучи, рентгеновские лучи и т. д. Природа выбрала свой вариант восприятия среды обитания и защиты глаза от ненужных ей сильных УФ, фиолетовых, высокочастотных синих лучей с длинами волн менее 498 нм. Например, синие, УФ лучи с длинами волн менее 496 нм для глаза являются не яркими, и колбочками не воспринимаются, так как они блокируются от попадания на колбочки ганглиозными и биполярными клетками сетчатки глаза, хотя они более мощные! (Парадокс). (См. рис. Ф).

Для восприятия лучей света при слабом освещении в условиях сумеречного и ночного зрения — «монохромных лучей» с длинами волн менее 498нм, в условиях «ночного видения» служат экстерорецепторы, называемые палочками, которые имеют пик чувствительности вокруг 496 нм и менее с фотопигментом высокой чувствительности при слабом освещении родопсином к лучам синим и УФ с высокой частотой колебаний (менее 496нм). (Колбочки их не воспринимают).

Откуда биологические понятия яркости и контрастности цвета при зрении отличаются от физическbх понятий яркости и контрастности света.

Передача сигнала ON(ВКЛ) OFF(ВЫКЛ) во взрослой сетчатке[править]

Фоторецепторные клетки Колбочки, Палочки и ганглиозные клетки ipRGC

(Свет снизу)

Рис. Ф.[14]

Стрелка и пунткирна линия — внешняя пограничная мембрана

Рис. 13. ВКЛ\ВЫКЛ схема во взрослой сетчатке. Происходит оппонентный отбор биосигналов наиболее ярких в условиях дневного освещения и биосигалов с длиной волны более 498нм. Биосигналы синего и УФ цвета с длиной волны менее 498нм тормозятся в режиме ВЫКЛ(OFF). (Иллюстрации постоянно меняются, Нельсон и др., 1978).[15]

Две суб-схемы, которые были хорошо изучены во взрослой сетчатке являются пути ВКЛ(ON) и ВЫКЛ(OFF). Классы биполярных клеток, которые передают ответы с наступлением света (по отзывам) отличаются от тех, которые передают ответы при прекращении света (ответы OFF). Эти схемы включения и выключения это дендриты клеток нервного узла, это процессы амакринных клеток A и входов биполярных клеток Bi, которые физически отделены друг от друга в так называемые слои и выключения во внутреннем слое сетчатки глаза IPL. Формирование этих схем включения и выключения предполагает созревание дендритных типов ганглиозных клеток ipRGC G.

Для примера подкругооборотов, которые были хорошо охарактеризованы во взрослой сетчатке, — НА и ОТ троп. Различные классы биполярных клеток передают ответы на начало света (НА ответах) через отличный кругооборот от клеток, которые передают прекращение передачи света (OFF ответов). Дендриты ячейки нервного узла, amacrine процессы клетки и входы биполярной ячейки для этих двух кругооборотов являются физически отделёнными друг от друга в том, что называют НА(ON) и ОТ(OFF) слоев IPL.

См. также[править]

Источники[править]

  1. ↑ 1,0 1,1 AnatRec
  2. ↑ Pierce ME, Besharse JC (1985) Circadian regulation of retinomotor movements. I. Interaction of melatonin and dopamine in the control of cone length. J Gen Physiol 86:671‒689
  3. ↑ http://www.molvis.org/molvis/v14/a44 Identification of differentially expressed genes in carp rods and cones Molecular Vision 2008; 14:358‒369
  4. ↑ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16721865
  5. ↑ http://varles.narod.ru/index.html?http://varles.narod.ru/lekzii1/404.htm
  6. ↑ M. A. Ali THE OCULAR STRUCTURE, RETINOMOTOR AND PHOTO-BEHAVIORAL RESPONSES OF JUVENILE PACIFIC SALMON Can. J. Zool. 37(6): 965—996 (1959)
  7. ↑ http://jgp.rupress.org/content/86/5/671.full.pdf Circadian Regulation of Retinomotor Movements/ I. Interaction of Melatonin and Dopamine in the Control of Cone Length //THE JOURNAL OF GENERAL PHYSIOLOGY V. 86 November 1, 1985
  8. ↑ Kawamura, G. Retinomotor movement of all spectral cone types of red sea bream Pagrus major in response to monochromatic stimuli and UV sensitivity //Fisheries Science. Apr 1997
  9. ↑ http://eps.dvo.ru/bm/2006/1/pdf/bm-055-059.pdf
  10. ↑ В. П. Тыщенко ФИЗИОЛОГИЯ НАСЕКОМЫХ М., «ВЫСШАЯ ШКОЛА» 1986, с. 223
  11. ↑ Загальская, Е. О. Морфологические особенности ретиномоторной реакции у молоди симы (oncorhynchus masou) в магнитном поле и красном свете / Е. О. Загальская, В. П. Гнюбкина, А. А. Максимович // Морфология : научно-теоретический медицинский журнал. — 2004. — Том 126,N 6 . — С. 32‒36.
  12. ↑ http://zoometod.com/ixt/ixtiolog_63.html Анисимова И. М., Лавровский В. В. Ихтиология
  13. ↑ http://clck.yandex.ru/redir/AiuY0DBWFJ4ePaEse6rgeAjgs2pI3DW99KUdgowt9Xt0dmymRAsAFAC41YGK3IYaGvvsyeXdZeHQNpszBsrsqZIe04jRS7Q_-UGVS_eXc43ES6DTijTRmmmHQAhjEN6B9_b0UYDggTd1O0pMdSGPHLJk-QS9esTl7vOPp-wBR0SDO7MxYWW-sQ?data=UlNrNmk5WktYejR0eWJFYk1LdmtxdmdzQ3hIMGVkazluRW9jUlZqeVhkSzNNMXM0amVVYTBXR2h3dFFKZ2xMWDhNY3p5NS1iUUV5aGhjdWlpNFI2OGpRTmlRNEV1ekw5LWpxRm1mYldzWUt2c3VHR1dQVmJYOUlpaVlGUnRmVXdwaGhFaU5ycjIzNA&b64e=2&sign=032480085342e016d3fecd85afeb18ec&keyno=8&l10n=ru&mc=4017&w=862&h=399 Е. О. Загальская, В. П. Гнюбкина. Ультраструктура пигментного эпителия сетчатки глаз молоди симы Oncorhynchus Masou. Биология моря, 2006, том 32, № 1, с. 55‒59
  14. ↑ http://commons.wikimedia.org/wiki/User:%D0%AE%D0%BA%D0%B0%D1%82%D0%B0%D0%BD#mediaviewer/File:Retina_layers.svg
  15. ↑ http://webvision.med.utah.edu/DEV2.html

Литература[править]

  • Дж. Дудел, М. Циммерман, Р. Шмидт, О. Грюссер и др. Физиология человека, 2 том, перевод с английского — М.: «Мир», 1985
  • Гл. Ред. Б. В. Петровский. Популярная медицинская энциклопедия, ст. «Зрение», «Цветовое зрение» — М.: «Советская энциклопедия», 1988
  • В. Г. Елисеев, Ю. И. Афанасьев, Н. А. Юрина. Гистология — М.: «Медицина», 1983