A fotoreceptorok a fényre specializálódott érzékszervi sejtek az emberi retinán. Elnyelik a különféle elektromágneses fényhullámokat, és ezeket az ingereket bioelektromos gerjesztéssé alakítják. Örökletes betegségekben, mint pl retinitis pigmentosa vagy kúp-rúd disztrófia esetén a fotoreceptorok apránként elpusztulnak vakság bekövetkezik.
Mik a fotoreceptorok?
A fotoreceptorok fényérzékeny szenzoros sejtek, amelyek a vizuális folyamatra specializálódtak. A szem érzékelő sejtjeiben lévő fényből elektromos potenciál keletkezik. Az emberi szem három különböző típusú fotoreceptort tartalmaz. A rudak mellett kúpokat és fényérzékenyeket is tartalmaznak idegdúc sejtek. A biológia megkülönbözteti a gerincesek és a gerinctelenek fotocelláit. A depolarizáció a gerinctelenek fotocelláiban történik. Ez azt jelenti, hogy a sejtek feszültségük csökkentésével reagálnak a fényre. Ezzel szemben a hiperpolarizáció a gerincesekénél megy végbe. Fotoreceptoraik ezért növelik a feszültséget, ha fénynek vannak kitéve. A gerinctelenekétől eltérően a gerincesek fotoreceptorai másodlagos receptorok. Az inger átalakulása an akciós potenciál ezért a receptoron kívül zajlik. Az emberek és az állatok mellett a növények fotoreceptorokat is tartalmaznak, hogy szembeszálljanak a fény beesésével.
Anatómia és felépítés
Körülbelül 120 millió rúd van a a szem retinája. A kúpok kb. 6 milliót tesznek ki a körülbelül egymillióból idegdúc a szem sejtjei, körülbelül egy százaléka fényérzékeny. A fényérzékeny fotoreceptorok a rudak. Az érzéketlenség A szem nem tartalmaz receptorokat, kivéve a kúpokat. Ezért egy személynek valóban látnia kell egy lyukat, ahol a érzéketlenség található. Ez nem csak azért van így, mert a agy észlelési emlékekkel tölti ki a hiányt. A retina rudai úgynevezett korongokat tartalmaznak. A kúpok viszont membránredőket tartalmaznak. Ezeken a területeken úgynevezett vizuális lilával vannak felszerelve. Összességében a rudak és a kúpok szerkezete hasonló. Mindegyiküknek van egy külső szegmense, amelyben a legfontosabb feladataikat ellátják. A kúpok külső szegmensei kúposak és szélesebbek, mint a rudak hosszú és keskeny külső szakaszai. A cilium vagy plazma membrán kiemelkedés köti össze a receptorok külső és belső szegmensét. A belső szegmensek mindegyike az ellipszoidból és az endoplazmatikus retikulummal rendelkező myoidból áll. A fotoreceptorok külső szemcsés rétege összeköti a sejttestet a maggal. An axon szinaptikus véggel szalag vagy lemez formában kapcsolódik az egyes sejttestekhez. Ezek szinapszisok szalagnak is nevezik.
Funkció és feladatok
Az elektromágneses fényhullámokat az emberi szem fotoreceptorai bioelektromos gerjesztéssé alakítják. Így mind a három fotoreceptor típusának a funkciója a fény elnyelése és átalakítása. Ezt a folyamatot fototranszdukciónak is nevezik. Ehhez a receptorok elnyelik a fény fotonjait, és komplex, biokémiai reakciót indítanak a membránpotenciál megváltoztatására. A potenciál változása megfelel a gerincesek hiperpolarizációjának. A három különböző receptor típus különböző abszorpció határokat, és így különböznek bizonyos hullámhosszak iránti érzékenységükben. Ennek fő oka az egyes sejttípusok eltérő vizuális pigmentje. Így a három típus funkciójukban némileg eltér egymástól. Az idegdúc a sejtek például szabályozzák a nappali-éjszakai ritmust. A rudak és a kúpok viszont szerepet játszanak a képfelismerésben. A rudak elsősorban a világos-sötét látásért felelősek. A kúpok viszont csak napfényben játszanak szerepet, és lehetővé teszik a színfelismerést. A fototranszdukció a fotoreceptorok minden külső szegmensében zajlik. Sötétségben a legtöbb fotoreceptor stimulálatlan állapotban van, és nyitott membránja miatt alacsony a nyugalmi membránpotenciálja. nátrium csatornák. Nyugalmi állapotban végleg elengedik a neurotranszmitter glutamát. Amint azonban a fény bejut a szemébe, a nyitott nátrium csatornák záródnak. Ennek eredményeként a sejtek potenciálja megnő és hiperpolarizáció megy végbe. A hiperpolarizáció során a receptor aktivitása gátolt és kevesebb adó szabadul fel. Ez a retrográd kiadása glutamát megnyitja a downstream bipoláris és vízszintes sejtek ioncsatornáit. A fotoreceptorok impulzusát a nyitott csatornákon keresztül továbbítják az idegsejtekbe, amelyek aztán maguk aktiválják a ganglion és az amakrin sejteket. Így a receptorokból származó jel továbbításra kerül a agy, ahol vizuális emlékek segítségével értékelik.
Betegségek
Az emberi szem fotoreceptoraival kapcsolatban sokféle panasz és betegség fordulhat elő. Ezek közül sok a fokozatos látásvesztésként nyilvánul meg. Például a kúp-rúd dystrophia az örökletes retina dystrophia egyik formája, amely a fotoreceptorok pusztulását okozza. Ebben az örökletes betegségben a páciens folyamatosan elveszíti a kúpokat és a rudakat a retina pigment lerakódása miatt. Ez a folyamat a korai szakaszban csökkent látásélességként, növekvő fényérzékenységként és kezdő színként jelentkezik vakság. Az érzékenység a központi látómezőben csökken. A későbbi lefolyás során a betegség a perifériás látómezőt is megtámadja. Tünetek, például éjszaka vakság kialakulhat. Egy idő után a beteg valószínűleg teljesen megvakul. A retina pigmentosát, más néven rúd-kúp dystrophiát meg kell különböztetni ettől a betegségtől. A retinabetegség ezen formájában a tünetek megegyeznek a kúp-rudas disztrófiával, de a tünetek megfordulnak. Ez azt jelenti retinitis pigmentosa először abban nyilvánul meg éjszakai vakság, míg az éjszakai vakság kúp-bot betegség esetén csak később jelentkezik. A retina pigmentosa lefolyása általában kevésbé súlyos, mint a kúp-rúd dystrophiaé. Ezen degeneratív betegségek mellett a látórendszer szenzoros sejtjeit is befolyásolhatja gyulladás vagy balesetek károsíthatják.
