Строение сетчатки, светочувствительный аппарат глаза, фоторецепторы и зрительные пигменты, фотохимические процессы при действии света. Трехкомпонентная теория цветового зрения

Световоспринимшощий, или рецепторный, аппарат глаза Он представлен сетчаткой. Фоторецепторные клетки - палочки и колбочки состоят из двух сегментов — наружного, чувствительного к действию света и содержащего зрительный пигмент, и внутреннего, в котором находятся ядро и митохондрии,отвечающие за энергетический процесс в клетке. Особенностьтопографии палочек и колбочек состоит в том, что они обращены

своими наружными светочувствительными сегментами к слою пигментных клеток, т.е. в сторону, противоположную свету. Палочки более чувствительны к свету, чем колбочки. Так, палочку может возбудить всего один квант света, а колбочку — больше сотни квантов. При ярком дневном свете максимальной чувствительностью обладают колбочки, которые сконцентрированы в области желтого пятна или центральной ямки. При слабом освещении в сумерках наиболее чувствительна к свету периферия сетчатки, где находятся в основном палочки. При действии кванта света в рецепторах сетчатки происходит цепь фотохимических реакций, связанных с распадом зрительных пигментов родопсина и йодопсина и их ресинтез в темноте.

Родопсин — пигмент палочек — высокомолекулярное соединение, состоящее из ретияоля - альдегида витамина А и белка олеина. При поглощении кванта света молекулой родопсина 11-цис-ретиналь выпрямляется и превращается в транс-ретиналь, это происходит в течение 12сек. Белковая часть молекулы обесцвечивается и переходит в состояние метародопсина II, который взаимодействует с примембранным белком гуанозинтрифосфатсвязанным белком трансдуцином, Последний запускает реакцию обмена гуанозиндифосфата (ГДФ) на гуанозинтрифосфат (ГТФ),что приводит к усилению светового сигнала.

ГТФ вместе с трансдуцином активирует молекулу примембранного белка — фермента фосфодиэстеразы (ФДЭ), который разрушает молекулу циклического гуанозинмоно фосфата

(цГМф), вызывая еще большее усиление светового сигнала. Падает содержание цГМФ и закрываются каналы для Nа* и Са2+, что приводит к гиперполяризации мембраны фоторецептора и возникновению рецепторного потенциала. Возникновение гиперполяризации на мембране фоторецептора отличает его от других рецепторов, например слуховых, вестибулярных, где возбуждение связано с деполяризацией мембраны.

Гиперполяризационный рецепторный потенциал возникает на мембране наружного сегмента, далее распространяется вдоль клетки до ее пресинаптического окончания и приводит к уменьшению скорости выделения медиатора-глутамшпа, .Для того чтобы рецепторная клетка могла ответить на следующий световой сигнал, необходим ресинтез родопсина, который происходит в темноте (темповая адаптация) из цис-изомера витамина А,, поэтому при недостатке в организме витамина AJ развивается недостаточность сумеречного зрения («куриная слепота»).

Фоторецепторы сетчатки связаны с биполярной клеткой с помощью синапса, При действии света уменьшение глутамата в пресинаптическом окончании фоторецептора приводит к гиперполяризации постсинаптической мембраны биполярной нервной клетки, которая также синаптически связана с ганглиозными клетками. В этих синапсах выделяется ацетилхолин, вызывающий деполяризацию постсинаптической мембраны ганглиозиой клетки. В аксональном холмике этой клетки возникает потенциал действия, Аксоны ганглиозных клеток образуют волокна зрительного нерва, по которым в мозг устремляются электрические им-

пульсы. Различают три основных типа ганглиозных клеток, отвечающих на включение света {on-ответ}; на выключение света (off-ответ) и на то и другое (on/off-ответ) учащением фоновых разрядов.

В центральной ямке каждая колбочка связана с одной биполярной клеткой, которая, в свою очередь - с одной ганглиозной. Это обеспечивает высокое пространственное разрешение, но

резко уменьшает световую чувствительность. К периферии от центральной ямки с одной биполярной клеткой контактирует множество палочек и несколько колбочек, а с ганглиозной — множество биполярных, образующих рецептивное поле ганглиозной клетки. Это повышает световую чувствительность, но ухудшает пространственное разрешение, В слое биполярных клеток располагаются два типа тормозных нейронов горизонтальные и амакриновые клетки, ограничивающие распространение возбуждения в сетчатке.

Суммарный электрический потенциал всех элементов сетчатки называется электроретинограммой (ЭРГ). Она может быть зарегистрирована как от целого глаза, так и непосредственно от сетчатки. По ЭРГ можно судить об интенсивности цвета, размере

и длительности действия светового сигнала. Она широко используется в клинике для диагностики и контроля лечения заболеваний сетчатки.

Трехкомпонентная теория цветоощущения Г. Гельмгольца пользуетсянаибольшим признанием. Согласно этой теории в сетчатке имеются три вида колбочек, отдельно воспринимающих красный, зеленый и сине-фиолетовый цвета. Различные сочетания возбуждения колбочек приводят к ощущению промежуточных цветов. Равномерное возбуждение всех трех видов колбочек дает ощущениебелого цвета. Черный цвет ощущается в том случае, если колбочки не возбуждаются.

В основном дальтонизмом страдают мужчины (8%) и только 0,5% - женщины. Ее возникновение связано с отсутствием определенных генов в половой непарной у мужчин х-хромосоме.

Различают три типа нарушений цветового зрения: 1. Протаиопия, или дальтонизм - слепота накрасный и зеленый цвета,оттенки красного и зеленого цвета не различаются, сине-голубые

лучи кажутся бесцветными. 2. Дейтеранопия - слепота на красный и зеленый цвета. Нет отличий зеленого цвета от темно-красного и голубого. 3. Тританопия - редко встречающаяся аномалия, не различаются синий и фиолетовый цвета. 4. Ахромазия -полная цветовая слепота при поражении колбочкового аппарата сетчатки. Все цвета воспринимаются как оттенки серого.