A rudak a retina fotoreceptorai, amelyek felelősek a fényérzékeny monokromatikus éjszakai látásért és a perifériás látásért. A fő koncentráció rúd kívül van sárga folt (fovea centralis) a retina központjában helyezkedik el, amely főleg három különböző típusú kúppal van benépesítve, amelyek nappal színesek és éles látóképességűek, fényes szürkületben.
Mik azok a rudak?
A retinán található mintegy 110 millió rúd fotoreceptor, amely sokkal érzékenyebb a fényimpulzusokra, mint a körülbelül 6 millió kúp. A rudak ennélfogva előre vannak beállítva éjszakai látáshoz (scotopikus látás) és sötét szürkületben való látáshoz. Mivel csak egyfajta rúd létezik, amely különösen érzékeny a fényre a kék-zöld spektrális tartományban, a látás egy fényerő alatt monokromatikusvá válik. A különböző színeket már nem érzékelik. A magas fényérzékenység részben a kontraszt rovására megy. Mivel akár 20 rúd is jelzi ugyanennek a fényimpulzusokat idegdúc bipoláris sejteken keresztül, a látóközpont a agy már nem tudja olyan pontosan meghatározni a fényimpulzust, mint a kúpoknál, amelyek gyakran 1: 1 arányban kapcsolódnak „ganglionjaikhoz”. Noha a fényimpulzusok elektromos idegjelekké történő átalakításának elve a rudak és a kúpok esetében elvileg szinte azonos, a rudakról érkező üzenetek lényegesen gyorsabbak, mint a kúpoké, mert kevesebb a közbenső kapcsolat. Ennek eredményeként a rudak nemcsak a fényre, hanem a perifériás látómező mozgó tárgyaira is rendkívül érzékenyek.
Anatómia és felépítés
A rudak szerkezete hasonló a kúpokéhoz, de a rudak karcsúbbak és vizuális pigmentjükként rodopszint használnak, amelynek legnagyobb érzékenysége a kék-zöld tartományban 498 nanométer. A rudak sejttestből, szinapszisból, belső szakaszból, összekötő ciliumból és külső szegmensből állnak. A belső szegmens biztosítja a sejtek anyagcseréjét, és ezrével mitokondrium a magban, energia anyagcserét, míg a külső szegmensen történik a fényimpulzusok elektromos idegjelekké történő átalakítása, vizuális jelátvitel. A külső szegmens több mint 1,000 úgynevezett lemezt tartalmaz, amelyekben a vizuális pigment rodopszint tárolják. A lemezek olyan korábbi membráninaginációkból fejlődtek ki, amelyek az evolúció során leváltak a külső membránról. Ezzel szemben a kúpok külső szegmenseiben lévő membráninaginációk még mindig felismerhetők, mivel a membrán részei maradtak. A nem összekötő mikrotubulusokból (9 oldalas sokszög) álló perem összekötő cilium a belső és a külső szegmens közötti kapcsolat mechanikus stabilizálására, valamint az anyag szállítására szolgál a két szegmens között.
Funkció és feladatok
A rudak fő feladata a (gyenge) fényimpulzusok átalakítása elektromos idegimpulzusokká. A folyamat komplex jelátviteli kaszkádot foglal magában, és főleg a külső szegmensben történik. Az első szakasz a vizuális pigment ropopsin reakciójából áll, amely opszinból és a 11-cisz-retina karotinoidból áll. Fény hatására a 11-cisz-retina izomerizálódik az all-transz izomerré, és ismét leválik a rodopszinról. Ellentétben más idegsejtek aktivációjával, amelyeket általában stimulálnak az a neurotranszmitter rövid -65 mV és +10 - + 30 mV közötti depolarizációval ez fordítva működik a fotoreceptorokban; a szinapszisok, amelyek negatív töltésűek -40 mV mellett, rövid ideig hiperpolarizálódnak -65 mV-ra, ami rövid ideig csökkenti vagy leállítja a felszabadulást glutamát, specifikus neurotranszmitterük. Így a megfelelő idegi impulzus keletkezése nem a neurotranszmitter, hanem a kibocsátás csökkentésével. Ha a receptorokat nem éri fény (nyugalmi helyzet), glutamát folyamatosan kiadják a szinapszisok a fotoreceptorok közül. Ennek az az előnye, hogy a downstream ganglionok az idegi ingert fokozatosan változtathatják a erő a fénybeesés, vagyis egyfajta analóg jelet generál, amely lehetővé teszi a látóközpontok számára, hogy ne csak térben rendeljék hozzá a fényfoltokat, hanem meghatározzák azok fényerejét is. A rudak azon tulajdonsága, hogy rendkívül érzékenyen reagálnak a perifériás látómezőben lévő, a környezetükhöz képest mozgó tárgyakra, eredetileg a mi védelmünket szolgálta. Az oldalról közeledő ellenségeket vagy ragadozókat korán észrevették. Ma ez a botok képessége szerepet játszik a vizuális repülésben, mivel korán észreveszik az oldalirányosan közeledő tárgyakat, és kitérő manővereket kezdeményeznek.
Betegségek
A bot diszfunkciója leginkább az éjszakai látás zavara esetén figyelhető meg. Elterjedt megfordítható éjszaka vakság alulkínálattal jelentkezik A-vitamin mert elégtelen vizuális pigment rodopszin rakódhat le a rudaknál a rudak külső szegmensében. A rudak diszfunkciójának tünetei a megnövekedett tükröződés érzékenységével is felismerhetők, például a szembejövő forgalom miatt. Attól eltekintve A-vitamin hiány és a traumatikus miatti idegelváltozások agy sérülés (SHT), agytumor vagy egyéb sérülések esetén a bot működési zavara leginkább genetikai hibáknak köszönhető. Ezek általában genetikai hibák, amelyek vezet különféle típusú retina dystrophiákhoz, és a retina fotoreceptorainak fokozatos megsemmisülését okozzák. Retinitis pigmentosa a retina disztrófiája, amely kívülről halad előre. Ez azt jelenti, hogy a rudak érintik először és a tipikus éjszakai vakság és a tükröződés érzékenysége kialakul, bár a nappali látás (még mindig) nem sérült az élesség és a színlátás szempontjából. A retina egyéb disztrófiái, például a kúp-rúd disztrófia (ZSD) belülről kifelé haladnak, így először a kúpok, később a rudak érintettek.
