目の桿体と錐体

定義

人間の目には、私たちが見ることができる2種類の光受容体があります。一方ではロッド受容体があり、他方では錐体受容体があり、これらは再び細分化されています：青、緑、赤の受容体。これらの光受容体は網膜の層を表しており、光の入射を検出すると、それらにリンクされた送信細胞に信号を送信します。錐体は明所視（色覚と日中の視力）に使用され、桿体は暗所視（暗所視）に使用されます。

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建設

人間の網膜も 網膜 と呼ばれる、合計200 µmの厚さで、さまざまなセル層で構成されています。外側には色素上皮細胞があり、これは代謝に非常に重要です。 網膜 死んだ光受容体と、視覚過程で発生する分泌細胞成分を吸収して分解することによるものです。

さらに内側には、桿体と錐体に分かれている実際の光受容体が続きます。両方とも、色素上皮を指し、またそれと接触している外肢を持っているという共通点があります。これに薄い繊毛が続き、それを通して外側のリンクと内側のリンクが接続されます。ロッドの場合、外側のリンクはコインのスタックに似た膜ディスクの層です。しかし、ほぞの場合、外側のリンクは膜の折り目で構成されているため、外側のリンクは縦断面で一種の髪の櫛のように見え、歯は個々の折り目を表しています。

外肢の細胞膜には、光受容体の視覚色素が含まれています。錐体の色はロドプシンと呼ばれ、糖タンパク質オプシンとビタミンA1の修飾である11-シスレチナールで構成されています。錐体の視覚色素は、ロドプシンとは異なり、オプシンの形態も異なりますが、網膜も持っています。膜ディスクと膜のひだの視覚色素は視覚プロセスによって消費され、再生する必要があります。メンブレンディスクと折り目は常に新しく形成されます。それらは内側のメンバーから外側のメンバーに移動し、最終的には色素上皮によって放出され、吸収され、分解されます。色素上皮の機能不全は、例えば、の病気の場合のように、細胞破片および視覚色素の沈着を引き起こす。 網膜色素変性症 です。

内側のメンバーは、光受容体の実際の細胞体であり、細胞核と細胞小器官を含んでいます。これは、DNAの読み取り、タンパク質または細胞メッセンジャー物質の生成などの重要なプロセスが行われる場所です。光受容体の場合、グルタメートがメッセンジャー物質です。

内肢は薄く、端にいわゆる受容体の足があり、それを介して細胞はいわゆる双極細胞（転送細胞）に接続されています。メッセンジャー物質であるグルタメートを含む伝達小胞は、受容体ベースに保存されます。これは、双極細胞に信号を送信するために使用されます。

光受容体の特別な特徴は、暗闇の中で、伝達物質が永久に放出され、それによって光が落ちると放出が減少することです。したがって、刺激が伝達物質の放出の増加につながることは、他の知覚細胞とは異なります。

桿体と錐体の双極細胞があり、これらは神経節細胞と相互接続されており、神経節細胞層を構成し、その細胞プロセスが一緒になって最終的に視神経を形成します。のセルの複雑な水平方向の相互接続もあります 網膜これは、水平セルとアマクリンセルによって実現されます。

網膜は、いわゆるミュラー細胞、グリア細胞によって安定化されています 網膜網膜全体に広がり、フレームワークとして機能します。

関数

人間の目の光受容体は、入射光を検出するために使用されます。目は400〜750 nmの波長の光線に敏感です。これは、青から緑、赤までの色に対応します。このスペクトルより下の光線は紫外線と呼ばれ、上の光線は赤外線と呼ばれます。どちらも人間の目には見えなくなり、目を傷つけたり、水晶体の混濁を引き起こしたりする可能性さえあります。

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錐体は色覚を担っており、信号を発するためにより多くの光を必要とします。色覚を実現するために、3種類の錐体があり、それぞれが異なる波長の可視光を担い、これらの波長で最大吸収を示します。したがって、光色素、つまり錐体の視覚色素のオプシンは異なり、3つのサブグループを形成します。吸収極大（AM）が420 nmの青い錐体、AMが535 nmの緑色の錐体、AMが付いた赤色の錐体です。この波長スペクトルの光が受容体に当たると、信号が渡されます。

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一方、ロッドは光の入射に特に敏感であるため、特に暗闇の中で、ごくわずかな光でも検出するために使用されます。明るい部分と暗い部分だけが区別され、色は区別されません。ロドプシンとも呼ばれる桿体細胞の視覚色素は、500nmの波長で最大吸収を示します。

タスク

すでに説明したように、錐体受容体は日中の視力に使用されます。 3種類の錐体（青、赤、緑）と加法混色のプロセスを通して、私たちが見る色を見ることができます。このプロセスは、たとえば画家の色を混合する場合など、物理的な減法混色とは異なります。

さらに、特に視界が最も鮮明な場所であるビューイングピットのコーンも、高解像度で鮮明な視力を実現します。これは、特にそれらの神経相互接続によるものでもあります。桿体よりも錐体が少ないと、それぞれの神経節ニューロンにつながります。したがって、解像度は箸よりも優れています。の中に 中心窩 1：1の転送もあります。

一方、ロッドの最大吸収は500 nmで、これは可視光範囲の真ん中にあります。したがって、それらは広いスペクトルからの光に反応します。ただし、ロドプシンしかないため、波長の異なる光を分離することはできません。ただし、それらの大きな利点は、コーンよりも感度が高いことです。ロッドの反応しきい値に達するには、光の入射が大幅に少ないことも十分です。したがって、人間の目が色覚異常のときに暗闇で見るために使用されます。ただし、解像度は錐体よりもはるかに劣ります。より多くの桿体が収束する、つまり収束すると、神経節ニューロンにつながります。これは、包帯のどのロッドが興奮しているかに関係なく、神経節ニューロンが活性化されることを意味します。したがって、ほぞのように良好な空間分離を行うことはできません。

ロッドアセンブリは、いわゆるマグノセルラーシステムのセンサーでもあり、動きと輪郭の知覚に関与していることに注意してください。

さらに、どちらか一方は、星が夜間の視野の焦点では​​なく、むしろ端にあることにすでに気付いているかもしれません。これは、フォーカスが視野に投影されているが、箸がないためです。これらはそれらの周りにあるので、視線中心の焦点の周りの星を見ることができます。

分布

それらの異なるタスクのために、目の錐体と桿体もそれらの密度に関して異なって分布しています。錐体は、日中の色の違いを伴う鮮明な視力のために使用されます。したがって、あなたはの中心にいます 網膜 最も一般的（黄色の斑点- 黄斑）と中央ピット（中心窩）が存在する唯一の受容体です（桿体はありません）。ビューイングピットは最も鮮明な視界の場所であり、日光を専門としています。桿体は、最大密度の傍中心窩、すなわち中央の視覚ピットの周りにあります。周辺部では、光受容体の密度が急速に低下し、それにより、より離れた部分では、ほとんどロッドのみが存在します。

サイズ

コーンと箸はある程度青写真を共有しますが、その後は異なります。一般的に、箸は錐体より少し長いです。

桿体視細胞は、最も密集した場所、すなわち桿体の傍中心窩領域で、平均長さが約50 µm、直径が約3 µmです。

錐体光受容体は桿体よりいくらか短く、中心窩、いわゆる視力のくぼみで最も密度の高い領域で直径2 µmを持っています。

数

人間の目には圧倒的な数の光受容体があります。片方の目だけで暗所視用の約1億2000万個の桿体受容体がありますが、昼間用の錐体受容体は約600万個あります。

両方の受容体は、信号を約100万個の神経節細胞に収束させます。これにより、これらの神経節細胞の軸索（細胞伸長）が視神経を束にして脳に引き込み、信号を中央で処理できるようにします。

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箸とコーンの比較

すでに説明したように、ロッドとコーンは構造にわずかな違いがありますが、これらは深刻ではありません。さらに重要なのは、それらの異なる機能です。

桿体は光に対してはるかに敏感であるため、光の入射が少ない場合でも検出できますが、明暗を区別するだけです。また、コーンよりもやや厚く、収束して伝わるため、分解能が低くなります。

一方、錐体はより多くの光の入射を必要としますが、3つのサブフォームがあるため、色覚を可能にすることができます。中心窩で最大1：1の透過率であるため、直径が小さく、透過率の収束が弱いため、優れた解像度があり、日中にのみ使用できます。

黄色い点

ザ・ 黄斑イエローポイントとも呼ばれる、は、人々が主に見る網膜上の場所です。この名前は、眼底のこの点の黄色がかった色によって付けられました。黄色い斑点はの場所です 網膜 ほとんどの光受容体で。を除いて 黄斑 明暗を区別することになっているロッドだけがほとんど残っています。

ザ・ 黄斑 中央にいわゆるビジュアルピットがまだありますが、 中心窩。これが最も鮮明な視界のポイントです。ビューイングピットには、最大充填密度の錐体のみが含まれ、その信号は1：1で送信されるため、ここでの解像度が最適です。

ジストロフィー

ジストロフィー、体組織の病理学的変化は、 網膜 通常、遺伝的に固定されています。つまり、親から継承するか、新しい突然変異によって取得することができます。一部の薬は、網膜ジストロフィスに似た症状を引き起こす可能性があります。病気は、症状が人生の過程でのみ現れるという共通点があり、慢性的ですが進行性の経過をたどります。ジストロフィーの経過は病気によって大きく異なりますが、病気の中で大きく変動することもあります。コースは影響を受ける家族内でさえ異なる可能性があるため、一般的な声明を出すことはできません。ただし、一部の疾患では、失明に進行する可能性があります。

病気によっては、視力が急速に低下したり、数年かけて徐々に悪化したりすることがあります。中心視野が最初に変化するか、視野の喪失が外側から内側に進行するかどうかの症状も、病気によって異なります。

網膜ジストロフィの診断は、最初は難しい場合があります。ただし、診断を可能にする診断手順は多数あります。ここに小さな選択があります：

• 検眼鏡検査：眼底の沈着物などの目に見える変化がしばしば現れる
• 光刺激に対する網膜の電気的応答を測定する網膜電図
• 眼球運動、眼球が動いたときの網膜の電位の変化を測定します。

残念ながら、現在のところ、ほとんどの遺伝的に引き起こされたジストロフィー性疾患の原因となる治療または予防的治療は知られていない。しかし、これらの治療法は現在研究段階にあるだけですが、現在、遺伝子工学の分野で多くの研究が行われています。

視覚色素

人間の視覚色素は、オプシンと呼ばれる糖タンパク質と、ビタミンA1の化学修飾であるいわゆる11-シス-レチナールで構成されています。これはまた、視力のためのビタミンAの重要性を説明しています。重度の欠乏症状は夜盲症につながる可能性があり、極端な場合には失明症につながる可能性があります。

11-cisレチナールと一緒に、桿体と3つの錐体タイプ（「錐体オプシン」）のさまざまな形で存在する体自身のオプシンが細胞膜に組み込まれています。光にさらされると、複合体が変化します。11-cis網膜がall-trans網膜に変化し、オプシンも変化します。たとえば、桿体の場合、メタロドプシンIIが生成されます。これは、シグナルカスケードを動かし、光の入射を報告します。

赤緑の弱点

赤緑色の脱力感または失明は、先天性であり、浸透度が不完全なX連鎖遺伝である色覚の機能不全です。しかし、それは新しい突然変異である可能性もあり、したがって、親の誰もこの遺伝的欠陥を持っていません。男性はX染色体を1つしかないため、病気にかかりやすく、男性人口の最大10％に影響を及ぼします。しかし、女性の0.5％だけが影響を受けます。これは、欠陥のあるX染色体を健康な2番目の染色体で補うことができるためです。

赤緑の弱点は、緑または赤のアイソフォームのいずれかで視覚タンパク質オプシンに遺伝子変異が起こったという事実に基づいています。これにより、オプシンが敏感になる波長が変化するため、赤と緑の色調を十分に区別することができません。突然変異は、緑の視力のオプシンでより頻繁に発生します。

たとえば、コーディング遺伝子が存在しなくなった場合、一方の色の色覚が完全に失われる可能性もあります。赤い弱さや失明は呼ばれます 1型3色覚 または。 1型2色覚 （緑の場合： 2型3色覚 または。 先天赤緑異常).

特別な形は青い円錐形のモノクロです。つまり、青い円錐形と青い視覚だけが機能します。その場合、赤と緑も分離できません。

トピックの詳細を読む：

• 赤緑の弱点
• 色覚異常
• 赤緑の弱さのテスト
• 色覚の検査