Sietnica oka (sietnica): štruktúra a funkcia

Sieťka (lat. Retina) premieňa svetlo na nervové impulzy a triedi vizuálne informácie skôr, ako sa dostanú do mozgu optickým nervom. Sietnica je tvorená niekoľkými vrstvami buniek, ktoré majú rôzne funkcie. Milióny špecializovaných buniek spolupracujú na veľmi malom priestore. Neurofyziológovia tiež označujú sietnicu ako „vetvu mozgu“.

Kde sa nachádza sietnica?

Sietnica je umiestnená na vnútornej strane oka. Na jednej strane je pripevnený k okolitému choroidu jemnými krvnými cievami, ktoré ho zásobujú, a súčasne je tlačený cez sklovinu von z očnej gule. V strede (na strane oproti zrenici) je makula (žltá škvrna). V strede makuly je fovea, miesto najostrejšieho videnia.

Štruktúra sietnice

Sietnica pozostáva zo 6 vrstiev buniek, z ktorých každá má inú funkciu. Svetloaktívne senzorické bunky (tyčinky a kužele) nie sú umiestnené na svetelnej strane sietnice (ako by sa dalo predpokladať), ale sú na strane s odchýlkou od svetla. Tam sú zaliate v pigmentovom epiteli sietnice (RPE), tenkej vrstve, ktorá absorbuje prebytočné svetlo a oddeľuje sietnicu od choroidu. Štyri ďalšie vrstvy smerujú k svetlu - kvázi zoslabujú fotoaktívne oblasti a chránia senzorické bunky pred nadmernou stimuláciou.

Z hľadiska svetla je sled bunkových vrstiev opačný k ich funkciám.

Gangliové bunky (vedenie nervových impulzov do mozgu), približne 1 milión na oko
Amakrínové bunky (Spracovať informácie z bipolárnych a horizontálnych buniek)
Bipolárne bunky (Posilnite a zoskupte informácie z horizontálnych buniek a fotoreceptorov)
Horizontálne bunky (Zosilnite a zoskupte informácie z fotoreceptorov)
Fotoreceptory (premieňajú svetelné fotóny na nervové impulzy), približne 126 miliónov na oko
Retinálny pigmentový epitel (RPE): Absorbuje prebytočné svetlo a oddeľuje fotoreceptory od choroidnej membrány, ktorá je dobre zásobená krvou.

Funkcia sietnice (sietnice)

Krátka forma: Zomrieť svetelné informácie odrážajúce sa od vecí sú tvorené senzorickými bunkami (fotoreceptory) v elektrický impulz premenené, ktoré môžu spracovať nervové bunky mozgu. V ďalších vrstvách sietnice je táto individuálna informácia zosilnená, zoskupená, porovnaná s ostatnými a zoskupená do takzvaných receptívnych polí. Táto predspracovaná informácia sa potom prenáša do mozgu prostredníctvom gangliových buniek, ktorých axóny ústia do optického nervu.

Jednotlivé bunkové vrstvy sietnice majú špecifickú funkciu.

The Retinálny pigmentový epitel (RPE), tmavá škvrnitá bunková vrstva pozostávajúca z melanozómov zafarbených čiernou farbou melanínom. Pohlcuje prebytočné svetlo a funguje tak ako svetelný filter. RPE tak zabraňuje rušivým odrazom svetla v oku. Taktiež oddeľuje sietnicu od cievnatkovej membrány, ktorá je dobre zásobená krvou.
The Fotoreceptory (Tyčinky a kužele) premieňajú svetelné fotóny na nervové impulzy. Ľudská sietnica obsahuje asi 126 miliónov fotoreceptorov.
The Horizontálne bunky Najskôr zoskupte informácie z jednotlivých fotoreceptorov a zosilnite ich.
The Bipolárne bunky zosilniť a zhromaždiť informácie z horizontálnych buniek a porovnať ich s informáciami jednotlivých fotoreceptorov.
The Amakrínové bunky spracovávať informácie z bipolárneho systému ich zoskupením a porovnaním.
Interakciu týchto troch vrstiev možno tiež opísať vo forme takzvaných „receptívnych polí“. Určitá skupina fotoreceptorov je zoskupená a ich informácie sú zosilnené (alebo ignorované). Táto metóda spracovania môže viesť k „poruchám“, ktoré nazývame „optické ilúzie“.
The Gangliové bunky zhromaždiť túto predspracovanú informáciu a preniesť ju do optického nervu alebo do mozgu prostredníctvom ich veľmi dlhých nervových ciest (axónov). Ľudské oko má okolo 1 milióna gangliových buniek.

Funkcia fotoreceptorov

Fotoreceptory môžu premieňať svetlo na nervové impulzy. Svetlo sa skladá z fotónov, ktoré sa pohybujú na vlnovej dráhe s určitou frekvenciou. Povrch reflexného objektu určuje frekvenciu (t. J. Vzdialenosť od jedného vrcholu vlny k ďalšiemu).

Sieťové fotoreceptory obsahujú takzvaný sietnicu, chemickú štruktúru, ktorá mení jej priestorovú štruktúru, keď je zasiahnutý fotónom. Táto zmena je potom zosilnená veľmi zložitým procesom (tzv. Excitačná kaskáda). Ak ďalší fotón zasiahne sietnicu tejto bunky (každá zmyslová bunka ich obsahuje stovky), impulz sa to opäť zosilní. Na konci bunky sa nachádza takzvaná synapsia, prechod do nasledujúcej bunky. Ak je signál dostatočne silný, preskočí a presunie sa do ďalšej bunky. Svetelná informácia je teda kvázi “dorazil do systému„.

Existujú dva typy fotoreceptorov:

tyč (pre videnie svetlo-tma)
Šišky (pre farebné videnie)

Ich štruktúra je podobná: obidve pozostávajú z „vnútorného segmentu“ s odchádzajúcou synapsiou (spojenie nervových buniek), bunkového jadra (modrá) a organel potrebných pre metabolizmus. K tomuto vnútornému segmentu je pripojený vonkajší segment.

Mitochondrie, „elektrárne bunky“, sú zobrazené zelenou farbou. Premieňajú kyslík, ktorý sa krvou dostáva do buniek, na vysokoenergetické molekuly. Oranžovočervené „fazule“ predstavujú ribozómy. V nich sa tvoria dôležité proteíny pomocou RNA (druh plánu genetickej informácie (DNA) z bunkového jadra). Prechod, spájajúce cilium, je sfarbený do fialova. Disky sú na tyči zobrazené sivou farbou - pretože sú aktívne iba pri súmraku a neprenášajú žiadne farebné informácie. Disky sú v kolíku zobrazené žltou farbou. Tieto disky obsahujú špeciálne opsíny, ktoré sú obzvlášť vzrušené pri určitých vlnových dĺžkach (rozlišuje sa preto medzi kužeľmi pre modrú, zelenú a červenú, pozri nižšie). [Poznámka: Farby v grafike nemajú nič spoločné s „realistickým“ mikroskopickým obrazom, slúžia iba na rozlíšenie.]

Paličky (videnie svetlo-tma)

V prípade paličiek to pripomína pomerne dlhý valec. Sú v ňom naukladané takzvané „disky“, podobne ako mince. V membráne (obale) týchto diskov je určitá molekula proteínu, takzvaný rhodopsín („vizuálna fialová“). Zvláštnosť rhodopsínu: obsahuje štruktúru (tzv. Sietnicu), ktorá mení svoju priestorovú štruktúru prostredníctvom svetelného fotónu. Keď k tomu dôjde, začne sa takzvaná excitačná kaskáda, počas ktorej sa signál zosilňuje, až nakoniec prebehne pozdĺž nervovej membrány ako nervový impulz.

Tyčinky sú veľmi citlivé (veľa molekúl opsínu), takže sú obzvlášť aktívne pri slabom svetelnom žiarení. Pretože za súmraku alebo v noci - v porovnaní s denným svetlom - je v pohybe iba zlomok fotónov. Za denného svetla sú paličky „preťažené“, a preto prestávajú fungovať.

Niekedy sa funkcia tyčí označuje aj ako „svetlo-tma-videnie“, čo však nie je správne, pretože „tma“ nie je vôbec viditeľná. Iba v mozgu vyvoláva dojem “tmavý"dodáva. Za denného svetla sú prúty preťažené, a preto vôbec nepracujú - príliš neúčinné: boli by trvale aktivované a spotrebovali by obrovské množstvo energie." súmrak alebo keď je málo svetla, stanú sa aktívnymi.

Šišky (farebné videnie)

Ako už názov napovedá, šišky majú trochu odlišný tvar. Ich vonkajší segment je výrazne kratší a zúžený ako lievik. Šišky sú oveľa menej citlivé, pretože cez deň je miliónkrát viac svetla ako v noci.

Existujú tri rôzne typy kužeľov, ktorých molekula opsínu preskočí na svetlo rôznych vlnových dĺžok.

Modré šišky, ktoré najsilnejšie reagujú na svetlo pri 420 nanometroch
Zelené šišky, ktoré najsilnejšie reagujú na svetlo pri 534 nanometroch
Červené šišky, ktoré najsilnejšie reagujú na svetlo pri 564 nanometroch

Počet čapov je iný:

Červené šišky cca 46%
Zelené šišky cca 46%
Modré šišky cca 8%

Je to spôsobené najmä skutočnosťou, že modré kužele v žltej škvrne (makule) sú ťažko prítomné. Toto je oblasť v strede osi svetla (oproti očnej šošovke), kde sú kužele obzvlášť husto zabalené, aby sa dosiahlo vysoké rozlíšenie.

Ak ľudia nemajú šišky na červené svetlo alebo príslušná sietnica nefunguje správne, nevidia červenú farbu. Rovnako je to aj so zelenou farbou. Takto vzniká rozšírená červeno-zelená slabosť. Pozri tiež: Červené a zelené okuliare Pilestone.

Keďže šišky v noci nefungujú, v tme nevidíme žiadne farby.

Zrak/vizuálne vnímanie

Asi 80 percent toho, čo vieme (alebo veríme, že vieme) o „svete okolo nás“, je založených na vizuálnom vnímaní. Z fyziologického hľadiska je však videnie mimoriadne zložité a spotrebuje veľa energie. „Celkovo je asi 60% mozgovej kôry zapojených do vnímania, interpretácie a reakcie na vizuálne podnety.“ (Prof. Dr. Klagenfurter, zdroj). Aby sme mohli pracovať čo najefektívnejšie, neuveriteľne zložitá informácia o svetle, ktorá prúdi do našich očí každú sekundu, je veľmi efektívne predspracovaná predtým, ako sa prenesie do mozgu ihlou „optického nervu“. Sieťka je špecializovaná na prenos iba toho, čo je dôležité pre mozog - alebo pre ľudí.

Náš mozog hovorí vlastným jazykom - jazykom nervových impulzov. Sú to elektrické signály, ktoré sa šíria pozdĺž nervových vlákien. Senzorické bunky sú schopné prevádzať informácie „z iných jazykov“ na nervové impulzy:

Svetlo (videnie)
Zvukové vlny (sluch)
Tlak (pocit, hmat)
Chemické látky (vôňa, chuť)

Receptívne polia

Ľudské oko je zložené z okrúhleho 126 miliónov fotoreceptorov. Keby sa každá vizuálna zmena v týchto 126 miliónoch buniek preniesla do mozgu v bežný deň, potom by naše hlavy, obrazne, praskli. Preto sú informácie z fotoreceptorov prvé predspracované. Určitý počet fotoreceptorov je každý opatrený tzv. Horizontálna bunka pripojený. Tieto veľmi zložité odkazy sa navzájom prekrývajú a združujú.

Predtriedené impulzy sa potom pošlú do Bipolárne bunky a Amakrínové bunky preposlané, čo ďalej ďalej zhromažďuje a triedi vizuálne informácie. Toto zoskupovanie a triedenie je tiež známe ako receptívne polia: každé z nich je špecifickou zónou sietnice (niekoľko desiatok až stotisíc fotoreceptorov), ktorá obsahuje kvintesenciu vizuálnych informácií.

Gangliové bunky a zrakový nerv

Táto vizuálna kvintesencia sa potom stáva cez gangliové bunky do mozgu preposlaný. Tvoria tak Optický nerv (Optický nerv). Gangliové bunky majú veľmi dlhé bunkové rameno, ktoré siaha do mozgu alebo do chiasmu (priesečník v mozgu, kde sa porovnávajú informácie z ľavého a pravého oka, pozri stereoskopické videnie).

Žltá škvrna (makula)

Ak si predstavíte lúč svetla ako priamku, ktorá preniká do stredu oka, potom na zadnej strane oka na sietnici sedí takzvaná žltá škvrna, známa tiež ako makula. Fotoreceptory sú v tejto oblasti obzvlášť husto zabalené, takže tam nie sú žiadne jemné krvné cievy. Ak sa pozriete na sietnicu zvonku, v tomto okamihu nie je červená, ale žltá - odtiaľ pochádza aj názov žltá škvrna.

Fovea - miesto najostrejšieho videnia

V strede makuly je malé zahĺbenie, tzv. Fovea. V tomto regióne sú iba kužele (cca 60 000 kusov). Vysoká hustota fotoreceptorov spôsobuje zvláštnosť dobré rozlíšenie. Fovea v makule je preto oblasťou najostrejšieho videnia. Iba svetelná informácia, ktorá sa tu premieta pomocou dioptrického prístroja (najmä rohovky a šošovky oka), je rozpoznaná ako ostrá.

Od fovey iba zo šišiek existuje (hlavne červené a zelené kužele), už za súmraku alebo v tmavom svetle nevidíte tak zreteľne. Je to zvlášť viditeľné pri čítaní. Hlavne ľudia vo veku od 25 rokov, ktorí sú v starobe pomaly viditeľní, by mali zabezpečiť dostatok svetla pri čítaní.

Slepá škvrna

Nervové zakončenia približne 1 milióna gangliových buniek musia v jednom bode opustiť sietnicu a viesť do mozgu ako optický nerv. Tento bod je mierne pod makulou a mierne posunutý dovnútra (smerom k nosu). Volajú ju Slepá škvrna pretože tam nie sú žiadne fotoreceptory - teda všetko, čo sa premieta do tejto oblasti, nie je možné vidieť.

Pracovné listy „Retina“ na vyučovanie (zadarmo)

Pre učiteľov a študentov: Nasledujúce pracovné listy si môžete bezplatne stiahnuť a použiť ich v triede. Licencia CreativeCommons: CC-BY-SA (môže byť zdieľaná a sťahovaná bezplatne, najmä na školské účely. Ak sa použije na webovej stránke, ocení sa zdroj.)

1. Pracovný list „Sietnica: štruktúra“

Stiahnite si pracovný list "Retina: Štruktúra" (PDF, približne 200 kb)

2. Pracovný list „Sietnica, fotoreceptory“

Ak si chcete grafiku stiahnuť jednotlivo, postupujte takto:

Sieťové oko (grafika pre pracovný list, PNG, približne 60 kB)
Štruktúra/vrstvy sietnice (grafika pre pracovný hárok, približne 90 kB)
Sieťové fotoreceptory, tyčinky a kužele (grafika pre pracovný list, približne 60 kB)
Kužele sietnice, citlivosť na svetlo (grafika pre pracovný list, približne 40 kb)

Súhrnná sietnica/sietnica

Sieťka je umiestnená na vnútornej strane oka a skladá sa z 5 vrstiev. Vo vonkajšej vrstve sa svetelná informácia prevádza na nervové impulzy. V nasledujúcich troch vrstvách sú informácie z približne 126 miliónov fotoreceptorov zhromaždené a triedené predtým, ako sú prenesené do mozgu prostredníctvom gangliových buniek ako optický nerv.