Лекция 11 часть 3 Тема Зрительная система

Лекция № 11 часть 3 Тема: Зрительная система Фармацевтический факультет 2011 / 2012 учебный год 13 мая 2012 г.

Вопрос 8 Фоторецепция

Имплантант сетчатки подарит слепым зрение

Глаз и сетчатка «Сетчатка – это часть мозга, помещенная в глаз» / Рамон-и-Кахал, 1901 г/

Полная схема оболочек глаза

Белковая оболочка - толстая, прочная, непрозрачная, белая, защищает глаз от механических и химических повреждений (подробнее)

Сосудистая оболочка -состоит из ткани насыщенной сосудами и поддерживает питание всего глаза.

Мембрана - перегородка разделяющая сосудистую оболочку и пигментный слой

Пигментный слой - красящее вещество-черный пигмент, который поглощает лучи света, пробивающиеся внутрь глаза не через зрачок, а через открытые части белковой и радужной оболочек, и транспортируют кислород, питающий сетчатку

Фоторецепторы сетчатки - особые клетки, преобразующие свет в импульсы, поступающие в мозг; по назначению они делятся: на "колбочки"( для дневного зрения) и "палочки"(для зрения в темноте)

Нервные клетки сетчатки - посылают самые разные импульсы нашему мозгу; в зрительных центрах мозга на основании полученной информации формируется зрительный образ.

Полная схема оболочек глаза

Фоторецепторы сетчатки: электронная микроскопия Наружный сегмент палочки Одиночная колбочка Двойная колбочка Колбочка

Палочки и колбочки: световая микроскопия, флуоресцентная краска Модель палочки и колбочки

Клеточная организация сетчатки позвоночных Пигментный эпителий Слои наружных и внутренних сегментов палочек и колбочек Ядра биполярных, горизонтальных и амакриновых клеток Глиальная Мюллеровская клетка Ядра ганглиозных клеток

Нейральная часть сетчатки (без фоторецепторов) наружный синаптический слой горизонтальные, биполярные и амакриновые клетки внутренний синаптический слой ганглиозные клетки с аксонами

Вопрос 9 Молекулярный механизм фоторецепции

Родопсин От палочки до родопсина Белковая часть (опсин) С 22: 6 11 -цис ретиналь – хромофорная группа родопсина, полностью-транс ретиналь – фототоксический агент

Двух – и трёхмерные (2, 8 А) модели молекулы родопсина (Овчинников и др, . 1982) (Palczewski et al, 2000)

Хромофорный центр родопсина Функции ретиналя как хромофорной группы: Спектральная настройка зрительных пигментов. Фотоизомеризация: время – фемтосекунды, квантовый выход – 0, 67. Лиганд-антагонист в темноте Лиганд– агонист на свету 11 -цис ретиналь показан фиолетовым цветом

Подвижность 11 -цис ретиналя в хромофорном центре опсина при 200 С: компьютерное моделирование (Холмуродов, Фельдман, Островский, Рос. Физиол. Журн. им Сеченова, 2006) t=0 11 -цис ретиналь 10 Å 3, 5 Å t=3. 0 ns

Фотолиз родопсина: I стадия XXI век Три ключевых стадии : 1. фотоизомеризация 11 -цис ретиналя свет 200 фс - 0. 67 F. Boll, 1876 1

Рис. 3. Изомеризация хромофора 11 -цис-ретиналя в полностью транс-ретиналь в результате поглощения молекулой зрительного пигмента (родопсина) кванта света

Фотолиз родопсина: II стадия 11 -цис ретиналь в родопсине – мощный лиганд-антагонист, полностью-транс ретиналь в метародопсине II -- мощный лиганд- агонист Три ключевых стадии : 1. фотоизомеризация 11 -цис ретиналя 2. образование метародопсина II и его взаимодействие с G-белком 2

Фотолиз родопсина: III стадия Три ключевых стадии : Темновая регенерация родопсина 1. фотоизомеризация 11 -цис ретиналя 2. взаимодействие метародопсина II с G-белком 3 3. разрыв связи полностью-транс ретиналя с белком и высвобождение полностью-транс ретиналя из белка 2 1

Рис. 14. 7. Фотохимические процессы в палочковом аппарате сетчатки. С. 217

Рис. 14. 7. Фотохимические процессы в палочковом аппарате сетчатки. С. 217 А — фрагмент фоторецепторного диска; Б — ионные токи через наружную мембрану палочки в темноадаптированном состоянии. Р — молекула родопсина; Р' — молекула родопсина в фоторецепторной мембране диска; М — метародопсин II; БО — белок-обменник; ИК — ионный канал; Т — трансдуцин; ФДЭ — фосфодиэстераза; ГЦ — гуанилатциклаза; ц. ГМФ — циклический гуанозиимонофосфат; ГМФ — гуанозинфонофосфат; ГДФ — гуанозиндифосфат; ГТФ — гуанозинтрифосфат; Д — диск; СН — соединительная ножка; ЯЧ — ядерная часть; ПП — пресинаптические пузырьки; НС — наружный сегмент; ВС — внутренний сегмент; ПСК — пресинаптический комплекс; Я — ядро.

Photocurrent (decrease of “dark current”) Hyperpolarization Circulating current (“dark current”) in a Rod

Рис. 14. 7. Фотохимические процессы в палочковом аппарате сетчатки. С. 217

Рис. 14. 7. Фотохимические процессы в палочковом аппарате сетчатки. С. 217 А — фрагмент фоторецепторного диска; Б — ионные токи через наружную мембрану палочки в темноадаптированном состоянии. Р — молекула родопсина; Р' — молекула родопсина в фоторецепторной мембране диска; М — метародопсин II; БО — белок-обменник; ИК — ионный канал; Т — трансдуцин; ФДЭ — фосфодиэстераза; ГЦ — гуанилатциклаза; ц. ГМФ — циклический гуанозиимонофосфат; ГМФ — гуанозинфонофосфат; ГДФ — гуанозиндифосфат; ГТФ — гуанозинтрифосфат; Д — диск; СН — соединительная ножка; ЯЧ — ядерная часть; ПП — пресинаптические пузырьки; НС — наружный сегмент; ВС — внутренний сегмент; ПСК — пресинаптический комплекс; Я — ядро.

Вопрос 10 Рецептивные поля ганглиозных клеток

Нобелевская премия по физиологии и медицине, 1981 г.

Рис. 14. 9. Импульсация двух ганглиозных клеток сетчатки (А и Б) и их концентрические рецептивные поля (РП).

On-центр

Off-периферия

Off-центр

On-периферия

Обработка сигналов в первичной зрительной коре

Дирекциональная чувствительность (Д. Хьюбел, Т. Визел)

Синапс между сенсорными и биполярными клетками • Медиатор – глутамат • При возбуждении (гиперполяризации) I нейрона – секреция глутамата уменьшается

Синапс между сенсорными и биполярными клетками • On-биполяры растормаживаются (возбуждаются) – метаботропные рецепторы • Off -биполяры тормозятся – ионотропные рецепторы

Синапс между биполярами и ганглиозными клетками • Медиатор - ацетилхолин

Горизонтальные клетки • Латеральное торможение (медиатор – ГАМК) • Эфферентное торможение

Амакриновые клетки • Генерируют ПД • Эфферентное торможение • Диффузные рецепторные поля

Вопрос 10 Острота зрения

Острота зрения • способность глаза раздельно воспринимать точки, расположенные друг от друга на минимальном расстоянии. • Эталон остроты зрения – 1 минута

Таблица Головина — Сивцева

Таблица Головина — Сивцева • — мира, используемая для определения остроты зрения человека. • Таблица была разработана и предложена советским офтальмологом Сивцевым Д. А. , учеником Сергея Головина.

Ми ра • пластинка с нанесённым на неё специальным рисунком, использующаяся для определения частотно-контрастной характеристики и разрешающей способности оптических приборов

• С. С. Головин, 1866 -1931, сов. офтальмолог • Д. А. Сивцев, 1875 -1940, сов. офтальмолог • таблицы для определения остроты зрения, состоящие из 12 рядов букв русского алфавита и колец Ландольта разного размера.

с помощью известной таблицы, разработанной в 1862 г. Германом Снелленом.

http: //www. ireadisucceed. org/images/e yeexam. gif

Herman Snellen (February 19, 1834, Zeist - January 18, 1908) was a Dutch ophthalmologist who introduced the Snellen chart to study visual acuity (1862). He took over directorship of the Netherlands Hospital for Eye Patients after Dr. Frans Cornelis Donders.

Herman Snellen

Расстояние чтения и дистанция Хармона

• Эта величина (установленная немецким офтальмологом Г. Гельмгольцем • Herman Von Helmholtz, 18211894) была принята в качестве универсальной точки отсчета.

Вопрос 11 Цветоощущение

Цветовое зрение: теории Трёкомпонентная Юнг, Максвелл, Гельмгольц Оппонентных цветов Макс, Геринг

Цветоощущение

Оппонентные (дополнительные) цвета

?

!!! !!!

Последействие

Вопрос 12 Латеральное торможение

Подчеркивание контуров латеральным торможением (border enhancement) Нобелевская премия - 1944 Hartline H. K. (1938) Amer. J. Physiol. , 121: 400.

Выделение контуров В результате латерального торможения в мозг передаётся наиболее существенная информация

Вопрос 13 Поле зрения

? ? ? ? ? ?

Дефекты поля зрения при нарушениях зрительного пути на различном уровне

Полная слепота ипсилатерального глаза

Гетеронимная (разноименная) битемпоральная гемианопсия

Гомонимная (одноименная) гемианопсия

Вопрос 14 Бинокулярное зрение

Бинокулярное зрение • зрение двумя глазами, при условии, что изображение, падающее на макулярную область в коре головного мозга сливается в единый корковый образ. • Благодаря бинокулярному зрению мы определяем расстояние от предмета до предмета, объем, взаимное расположение предметов.

Косоглазие

Вопрос 15 Оптические иллюзии

Оптические иллюзии (более узко — зрительные иллюзии) — ошибки в зрительном восприятии, вызванные неточностью или неадекватностью процессов неосознаваемой коррекции зрительного образа.

Физическая иллюзия. Соломинка кажется сломанной

Физиологическая «иллюзия решётки»

Психологическая иллюзия — «Уткозаяц»

Найдите на картинке птичку

Выявление зоны активация различных зон коры левого полушария методом ПЭТ. Зрительное восприятие слов.

Нобелевская премия по физиологии и медицине, 1981 г.

Гиперколонка (по Хьюбелу и Визелю)

По А. М. Иваницкому (1997)

10 - 12 недель: Ребенок так мал, что мог бы стоять, на мизинце своего отца. Но малыш реагирует на свет, он двигает глазами. 14 недель: Если на ребёнка направить яркий свет, он закроет лицо руками.

Слева — репродукция с картины художника Богданова «Ждёт» . Справа — копия этой репродукции, выполненная художником с цветовой слепотой на красный цвет. Рисунки из коллекции профессора Е. Б. Рабкина.

Слева — копия тибетской иконы, выполненная художником с нормальным цветоощущением. Справа — та же репродукция, выполненная художником с цветовой слепотой на зелёный цвет. Рисунки из коллекции профессора Е. Б. Рабкина.