Retina ochiului (retina) Structura și funcția

Retina (lat. Retina) transformă lumina în impulsuri nervoase și sortează informațiile vizuale înainte de a fi transmise creierului prin nervul optic. Retina este formată din mai multe straturi de celule care au funcții diferite. Milioane de celule specializate lucrează împreună într-un spațiu foarte mic. Neurofiziologii se referă și la retină ca „ramura creierului”.

Unde se află retina?

Retina se află în interiorul ochiului. Pe de o parte, este fixat de coroida înconjurătoare de către vasele de sânge fine care îl alimentează și, în același timp, este presat prin vitros până la exteriorul globului ocular. În centru (pe partea opusă pupilei) se află macula (pata galbenă). În centrul maculei se află fovea, locul viziunii cele mai clare.

Structura retinei

Retina este formată din 6 straturi de celule, fiecare dintre ele având funcții diferite. Celulele senzoriale active la lumină (tije și conuri) nu sunt situate pe exteriorul retinei orientate către lumină (așa cum s-ar putea presupune), ci sunt pe partea deviată de lumină. Acolo sunt încorporați în epiteliul pigmentar retinian (RPE), un strat subțire care absoarbe excesul de lumină și separă retina de coroidă. Alte patru straturi se confruntă cu lumina - acestea atenuează zonele fotoactive și protejează celulele senzoriale de supra-stimulare.

Din punct de vedere al luminii, secvența straturilor de celule este inversată la funcțiile lor.

Celulele ganglionare (conduc impulsurile nervoase către creier), aproximativ 1 milion pe ochi
Celulele amacrine (Procesați informații din celulele bipolare și orizontale)
Celulele bipolare (Consolidați și grupați informațiile din celulele orizontale și fotoreceptorii)
Celule orizontale (Amplificați și grupați informații de la fotoreceptoare)
Fotoreceptorii (convertiți fotonii de lumină în impulsuri nervoase), aproximativ 126 milioane pe ochi
Epiteliul pigmentar retinal (RPE): Absorbția excesului de lumină, separând fotoreceptorii de coroida, care este bine alimentată cu sânge.

Funcția retinei (retină)

Forma scurtă: Die informații ușoare reflectate de lucruri sunt realizate de celulele senzoriale (prs) din impuls electric convertite, care pot fi procesate de celulele nervoase ale creierului. În straturile ulterioare ale retinei, aceste informații individuale sunt amplificate, grupate, comparate cu altele și grupate în așa-numitele câmpuri receptive. Aceste informații preprocesate sunt apoi transmise creierului prin intermediul celulelor ganglionare, ai căror axoni curg în nervul optic.

Straturile celulare individuale ale retinei au fiecare funcții specifice.

Epiteliul pigmentar retinal (RPE), un strat celular întunecat, pătat, format din melanozomi colorați în negru de melanină. Absoarbe excesul de lumină și acționează astfel ca un filtru de lumină. RPE previne astfel reflexiile de lumină perturbatoare în ochi. De asemenea, separă retina de membrana coroidală, care este bine alimentată cu sânge.
Fotoreceptorii (Tije și conuri) convertesc fotonii de lumină în impulsuri nervoase. O retină umană conține în jur de 126 de milioane de fotoreceptori.
Celule orizontale Mai întâi grupați informațiile de la fotoreceptorii individuali și amplificați-le.
Celulele bipolare amplificați și grupați informații din celulele orizontale și comparați-le cu cele ale fotoreceptorilor individuali.
Celulele amacrine procesează informațiile din bipolar prin gruparea și compararea acestora.
Interacțiunea celor trei straturi poate fi descrisă și sub forma așa-numitelor „câmpuri receptive”. Un anumit grup de fotoreceptoare este grupat, iar informațiile lor sunt amplificate (sau ignorate). Această metodă de procesare poate duce la „defecțiuni”, pe care le numim „iluzii optice”.
Celulele ganglionare colectați aceste informații preprocesate și transmiteți-le nervului optic sau creierului prin tracturile lor nervoase foarte lungi (axoni). Un ochi uman are în jur de 1 milion de celule ganglionare.

Funcția fotoreceptorilor

Fotoreceptorii pot transforma lumina în impulsuri nervoase. Lumina constă din fotoni care se mișcă pe o cale asemănătoare undelor cu o anumită frecvență. Suprafața unui obiect reflectorizant determină frecvența (adică distanța de la un vârf al undei la următorul).

Fotoreceptorii retinieni conțin așa-numita retină, o structură chimică care își schimbă structura spațială, când este lovit de un foton. Această schimbare este apoi amplificată printr-un proces foarte complex (așa-numitul. Cascada de excitație). Dacă un alt foton lovește o retină a acestei celule (fiecare celulă senzorială conține sute de ele), aceasta amplifică din nou impulsul. La sfârșitul celulei se află așa-numita sinapsă, trecerea la o celulă ulterioară. Dacă semnalul este suficient de puternic, acesta sare peste și trece la următoarea celulă. Informația luminoasă este astfel cvasi "a ajuns în sistem".

Există două tipuri de fotoreceptoare:

tijă (pentru viziunea lumină-întuneric)
Conuri (pentru viziunea culorilor)

Structura lor este similară: ambele constau dintr-un „segment interior” cu sinapsa de ieșire (conexiunea celulei nervoase), nucleul celulei (albastru) și organitele necesare metabolismului. Un segment exterior este atașat la acest segment interior.

Mitocondriile, „centralele electrice ale celulei”, sunt prezentate în verde. Ei transformă oxigenul care ajunge la celule prin sânge în molecule cu energie ridicată. „Fasolea” roșu-portocaliu reprezintă ribozomii, în care se formează proteine importante cu ajutorul ARN-ului (un fel de plan pentru informațiile genetice (ADN) din nucleul celulei). Tranziția, ciliul de legătură, este de culoare violet. Discurile sunt afișate în gri în tijă - deoarece sunt active numai în viziunea crepusculară și nu transmit nicio informație despre culoare. Discurile sunt afișate în galben în jurnal. Aceste discuri conțin opsine speciale care sunt deosebit de excitate la anumite lungimi de undă (prin urmare, se face distincția între conuri pentru albastru, verde și roșu, vezi mai jos). [Notă: culorile din grafic nu au nicio legătură cu o imagine microscopică „realistă”, ele sunt folosite doar pentru a face diferențierea.]

Bețișoare (viziune clar-întunecată)

În cazul bețișoarelor, acesta seamănă cu un cilindru relativ lung. Așa-numitele „discuri” sunt stivuite în el, asemănător monedelor. În membrana (învelișul) acestor discuri există o anumită moleculă proteică, așa-numita rodopsină („purpuriu vizual”). Lucrul special despre rodopsină: conține o structură (așa-numita retinală) care își schimbă structura spațială printr-un foton luminos. Când se întâmplă acest lucru, începe o așa-numită cascadă de excitație, în care semnalul este amplificat până când în cele din urmă rulează de-a lungul membranei nervoase ca impuls nervos.

Tijele sunt foarte sensibile (foarte multe molecule de opsină), deci sunt active mai ales atunci când există puțină lumină. Pentru că la amurg sau noaptea - în comparație cu lumina zilei - doar o parte din fotoni sunt în mișcare. La lumina zilei bețișoarele sunt „copleșite” și, prin urmare, nu mai funcționează.

Uneori, funcția tijelor este denumită și „lumină-întuneric-văzând”, dar acest lucru nu este corect deoarece „întunericul” nu este deloc văzut. Doar în creier are impresia "întuneric"adaugă. În lumina zilei, lansetele sunt copleșite și, prin urmare, nu funcționează deloc - prea ineficiente: ar fi activate permanent și ar consuma multă energie amurg sau când există puțină lumină, acestea devin active.

Conuri (viziune color)

După cum sugerează și numele, conurile au o formă ușor diferită. Segmentul său exterior este semnificativ mai scurt și conic, ca o pâlnie. Conurile sunt mult mai puțin sensibile, deoarece există de un milion de ori mai multă lumină în timpul zilei decât noaptea.

Există trei tipuri diferite de conuri a căror moleculă de opsină sare la lumină de lungimi de undă diferite.

Conuri albastre, care reacționează cel mai puternic la lumină la 420 nanometri
Conuri verzi, care reacționează cel mai puternic la lumină la 534 nanometri
Conuri roșii, care reacționează cel mai puternic la lumină la 564 nanometri

Numărul de tenoni este diferit:

Conuri roșii aprox.46%
Conuri verzi aprox.46%
Conuri albastre aprox.8%

Acest lucru se datorează în principal faptului că conurile albastre din pata galbenă (macula) sunt cu greu prezente. Aceasta este regiunea din centrul axei luminii (opusă lentilei ochiului), unde conurile sunt împachetate în mod dens pentru a obține o rezoluție ridicată.

Dacă oamenii nu au conuri pentru lumină roșie sau retina corespunzătoare nu funcționează corect, nu pot vedea roșu ca o culoare. Este la fel cu verde. Acesta este modul în care apare slăbiciunea pe scară largă roșu-verde. Vezi și: Ochelari roșii și verzi Pilestone.

Deoarece conurile nu funcționează noaptea, nu putem vedea culori în întuneric.

Vedere/percepție vizuală

Aproximativ 80 la sută din ceea ce știm (sau credem că știm) despre „lumea din jurul nostru” se bazează pe percepția vizuală. Cu toate acestea, din punct de vedere fiziologic, văzutul este extrem de complex și consumă multă energie. In general, aproximativ 60% din cortexul cerebral este implicat in perceptie, interpretare si reactie la stimuli vizuali. (Prof. Dr. Klagenfurter, sursă). Pentru a funcționa cât mai eficient posibil, informațiile luminoase incredibil de complexe care ne curg în ochi în fiecare secundă sunt preprocesate foarte eficient înainte de a fi transmise creierului prin acul „nervului optic”. Retina este specializată pentru a transmite doar ceea ce este important pentru creier - sau pentru oameni.

Creierul nostru vorbește propriul limbaj - cel al impulsurilor nervoase. Acestea sunt semnale electrice care se deplasează de-a lungul fibrelor nervoase. Celulele senzoriale sunt capabile să convertească informațiile „din alte limbi” în impulsuri nervoase:

Lumină (văzând)
Undele sonore (auz)
Presiune (senzație, simțul atingerii)
Substanțe chimice (miros, gust)

Câmpuri receptive

Un ochi uman este format din rotund 126 de milioane de fotoreceptori. Dacă fiecare schimbare vizuală a acestor 126 de milioane de celule ar fi transmisă creierului într-o zi normală, atunci capetele noastre, în mod figurat, ar exploda. Prin urmare, informațiile de la fotoreceptoare sunt primele preprocesat. Un anumit număr de fotoreceptori au fiecare așa-numitele. Celulă orizontală conectat. Aceste legături foarte complexe se suprapun și grupează informațiile pe scară largă.

Impulsurile presortate sunt apoi trimise către Celulele bipolare și Celulele amacrine redirecționat, care la rândul său grupează și sortează informațiile vizuale. Acest grup și sortare este, de asemenea, cunoscut sub numele de câmpuri receptive: fiecare dintre acestea este o zonă specifică a retinei (câteva zeci până la sute de mii de fotoreceptori) care conține chintesența informațiilor vizuale.

Celulele ganglionare și nervul optic

Această chintesență vizuală devine atunci prin intermediul celulelor ganglionare în creier înaintat. Ei formează astfel Nervul optic (Nervul optic). Celulele ganglionare au un braț celular foarte lung care se extinde în creier sau în chiasmă (punctul de intersecție din creier unde se compară informațiile din ochiul stâng și drept, vezi viziunea stereoscopică).

Pata galbenă (macula)

Dacă vă imaginați o rază de lumină ca o linie dreaptă care pătrunde în centrul ochiului, atunci așa-numita pată galbenă, numită și macula, stă pe spatele ochiului pe retină. Fotoreceptorii sunt deosebit de dens în această regiune, deci nu există vase de sânge fine acolo. Dacă privești retina din exterior, aceasta nu este roșie, ci galbenă - de unde și denumirea de pata galbenă.

Fovea - locul viziunii cele mai clare

În centrul maculei există o mică indentare, așa-numita. Fovea. În această regiune există doar conuri (aproximativ 60.000 de bucăți). Densitatea ridicată a fotoreceptorilor determină o specialitate rezoluție bună. Fovea din macula este, prin urmare, regiunea celei mai clare viziuni. Doar informațiile luminoase proiectate aici de aparatul dioptric (în special corneea și lentila ochiului) sunt recunoscute ca fiind ascuțite.

De la fovea numai din conuri există (în principal conuri roșii și verzi), nu mai puteți vedea atât de clar în amurg sau în condiții de lumină întunecată. Acest lucru este deosebit de vizibil la citire. În special persoanele de la vârsta de 25 de ani, care se observă încet la bătrânețe, ar trebui să se asigure că există suficientă lumină atunci când citește.

Punct orb

Terminațiile nervoase ale aproximativ 1 milion de celule ganglionare trebuie să părăsească retina la un moment dat și să conducă în creier ca nerv optic. Acest punct este ușor sub macula și ușor decalat spre interior (spre nas). Ea se numeste Punct orb pentru că acolo nu există fotoreceptori - în consecință, tot ceea ce este proiectat în această regiune nu poate fi văzut.

Fișe de lucru "Retina" pentru predare (gratuit)

Pentru profesori și elevi: Următoarele foi de lucru pot fi descărcate gratuit și utilizate în clasă. Licență CreativeCommons: CC-BY-SA (poate fi partajată și descărcată gratuit, în special în scopuri școlare. Dacă este utilizată pe un site web, se dorește o referință.)

1. Foaia de lucru „Retina: Structură”

Descărcați foaia de lucru "Retina: Structură" (PDF, aproximativ 200 kb)

2. Foaie de lucru „Retină, fotoreceptoare”

Dacă doriți să descărcați grafica individual, vă rugăm:

Retina eye (grafic pentru foaia de lucru, PNG, aproximativ 60 kb)
Structura/straturile retinei (grafic pentru foaia de lucru, aprox. 90 kb)
Fotoreceptori, tije și conuri de retină (grafic pentru foaia de lucru, aprox. 60 kb)
Conuri de retină, sensibilitate la lumină (grafic pentru foaia de lucru, aprox. 40 kb)

Rezumat retină/retină

Retina se află în interiorul ochiului și este formată din 5 straturi. În stratul exterior, informațiile despre lumină sunt transformate în impulsuri nervoase. În următoarele trei straturi, informațiile de la aproximativ 126 de milioane de fotoreceptori sunt grupate și sortate înainte de a fi transmise la creier prin intermediul celulelor ganglionare ca nerv optic.