फोटोरिसेप्टर - शंकु और छड़

फोटोरिसेप्टर क्या हैं

फोटोरिसेप्टर तंत्रिका कोशिकाएं हैं जो रेटिना पर पाई जाती हैं। ये तत्व प्रकाश की तरंगों के प्रति संवेदनशील होते हैं और एक महत्वपूर्ण पारगमन कार्य करते हैं, अर्थात वे प्रकाश को बदलने में सक्षम होते हैं जो आंख के नीचे एक सूचना (पहले रासायनिक, फिर विद्युत) तक पहुंचता है और ऑप्टिक तंत्रिका के माध्यम से मस्तिष्क में प्रेषित होता है।

रेटिना के फोटोरिसेप्टर शंकु और छड़ में अलग हैं। उनके संरचनात्मक अंतर महत्वपूर्ण कार्यात्मक विशेषताओं से संबंधित हैं। उदाहरण के लिए, छड़, एक कम स्पष्ट छवि संचारित करते हैं, लेकिन शंकु की तुलना में अधिक फोटोप्रिगम होते हैं और कम रोशनी की स्थिति में अधिक संवेदनशील होते हैं। सभी छड़ों में एक ही फोटोपिगमेंट (रोडोप्सिन) भी होता है, जबकि शंकु सभी समान नहीं होते हैं। बाद के फोटोरिसेप्टर उपस्थित होते हैं, वास्तव में, तीन अलग-अलग प्रकार के प्रकाश के प्रति संवेदनशील पिगमेंट (आयोडॉप्सिन), जो विभिन्न रंगों के भेदभाव की गारंटी देते हैं (रेटिना के प्रत्येक शंकु में तीन फोटोपिगमेंट में से केवल एक होता है)। इसके अलावा, शंकु दिन दृष्टि के लिए जिम्मेदार हैं और विवरणों को सटीक रूप से कैप्चर करते हैं।

सुविधाएँ और कार्य

शंकु और छड़ बहुत ही विशिष्ट कोशिकाएं हैं, जिनमें प्रकाश प्राप्त करने और इसे मस्तिष्क में संचारित करने के लिए अनुकूल करने का कार्य होता है।

दृष्टि की प्रक्रिया में, फोटोरिसेप्टर कार्यों को विभाजित करते हैं:

• शंकु को स्पष्ट और केंद्रीय दृष्टि के लिए प्रस्तुत किया जाता है, जिससे आप बारीक विवरण देख सकते हैं और मुख्य रूप से दिन के समय (फोटोपिक) या कृत्रिम प्रकाश स्रोतों की उपस्थिति में उपयोग किया जाता है। तीन प्रकार के शंकु होते हैं, जिनमें से प्रत्येक में एक वर्णक होता है जो उन्हें दृश्यमान स्पेक्ट्रम में विभिन्न तरंग दैर्ध्य के प्रति संवेदनशील बनाता है; विशेष रूप से, उनके पास 420, 530 और 560 एनएम पर चोटियां हैं, जो क्रमशः नीले, हरे और लाल रंग के अनुरूप हैं। इसके लिए, शंकु रंगों को महसूस करने में सक्षम हैं।
• दूसरी ओर, छड़ें प्रकाश के प्रति एक बड़ी संवेदनशीलता प्रस्तुत करती हैं और आपको रात में भी देखने की अनुमति देती हैं और कम प्रकाश की तीव्रता (स्कोप्टिक या मस्तिष्क संबंधी दृष्टि) की उपस्थिति में। ये फोटोरिसेप्टर, हालांकि, अच्छी गुणवत्ता की छवियों का निर्माण करने में सक्षम नहीं हैं और रंगों को अलग करने में असमर्थ हैं। छड़ हस्तक्षेप करते हैं, वास्तव में, अवर्णी दृष्टि में, केवल सफेद, काले और भूरे रंग के रंगों की विशेषता है।

शंकु और छड़ इसलिए पूरक हैं और सिंक में उनका काम एक आदर्श दृष्टि की गारंटी देता है।

रेटिना में वितरण

पूरे रेटिना पर फोटोरिसेप्टर समान रूप से वितरित नहीं होते हैं। शंकु पूरे रेटिना में लगभग 6 मिलियन हैं, इसलिए वे छड़ से कम कई हैं; उनके पास मैकुलर क्षेत्र (रेटिनल प्लेन का मध्य क्षेत्र) में बहुत अधिक घनत्व होता है और वे केवल फोटोरिसेप्टर होते हैं जो फोवे में मौजूद होते हैं।

हालांकि, छड़, पूरे रेटिना पर कब्जा कर लेते हैं (foveal क्षेत्र के अपवाद के साथ) और शंकु की तुलना में बहुत अधिक हैं (प्रत्येक रेटिना में औसतन 120 मिलियन)। छड़ का प्रतिशत बढ़ जाता है, विशेष रूप से, जब तक कि फोवे से दूरी बढ़ जाती है, जब तक कि यह रेटिना के चरम परिधि पर अधिकतम तक नहीं पहुंचता। यह कारण बताता है कि, मंद प्रकाश की उपस्थिति में, हम वस्तुओं का बेहतर निरीक्षण कर सकते हैं यदि हम उन्हें सीधे नहीं देखते हैं।

रंगों की दृष्टि

रंगों को देखने की क्षमता तीन प्रकार के शंकुओं की उपस्थिति पर आधारित है, जो दृश्य प्रकाश के क्षेत्र में विशेष तरंग दैर्ध्य पर प्रतिक्रिया करते हैं। इन फोटोरिसेप्टर में, वास्तव में, तीन प्रकार के प्रोटीन (ऑप्सिन) होते हैं, जो क्रमशः 420 एनएम (नीले स्पेक्ट्रम के प्रति संवेदनशील), 530 एनएम (हरा) और 560 एनएम (लाल) के उत्तेजना के प्रति संवेदनशील होते हैं।

प्रेक्षित वस्तु द्वारा उत्सर्जित विकिरण की वर्णक्रमीय संरचना के आधार पर, तीन प्रकार के शंकु विभिन्न संयोजनों और प्रतिशत में सक्रिय होते हैं।

इस बातचीत और अंतिम मस्तिष्क प्रसंस्करण परिणामों से, इसलिए, विभिन्न रंगों को अलग करने की क्षमता है। शंकु के समकालीन और अधिकतम उत्तेजना सफेद की धारणा प्रदान करती है।

विशिष्ट प्रकार के शंकु के बिना लोग स्पष्ट रूप से कुछ रंगों को देखने की क्षमता खो देते हैं, जैसा कि कलर ब्लाइंडनेस में होता है।

ध्यान दें । प्रत्येक प्रकार के शंकु एक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर बेहतर तरीके से कब्जा कर लेते हैं, लेकिन इनमें से प्रत्येक भी एक निश्चित परिवर्तन के भीतर, उसी स्पेक्ट्रम के भीतर प्रतिक्रिया करने में सक्षम है।

इसके अलावा, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि तीन प्रकार के शंकु के अवशोषण स्पेक्ट्रा आंशिक रूप से ओवरलैप करते हैं, इसलिए कई रंगों को माना जा सकता है।

तथ्य कैसे हैं

फोटोरिसेप्टर की संरचनात्मक विशेषताएं

पिगमेंटेड एपिथेलियम कोशिकाओं, एक बाहरी फाइबर, नाभिक, एक अक्षतंतु (या आंतरिक फाइबर) और एक सिनैप्टिक समाप्ति के संबंध में एक बाहरी खंड और एक आंतरिक खंड के उत्तराधिकार में मौजूद फोटोरिसेप्टर।

शंकु के बाहरी खंड में एक छंटनी पिरामिड का आकार है, जबकि छड़ बेलनाकार और लम्बी है; दोनों मामलों में, इस भाग को लैमेला के एक स्तरीकृत श्रृंखला की विशेषता है, जो कोशिका के कोशिका द्रव्य में डूबे हुए झिल्लीदार, चपटा और विखंडित जेब को परिसीमित करता है। इन "डिस्क" में पिगमेंट होते हैं जो प्रकाश पर प्रतिक्रिया करते हैं और फोटोरिसेप्टर की झिल्ली क्षमता में बदलाव का कारण बनते हैं (शंकु के लिए छड़ और आयोडोप्सिन के लिए रोडोप्सिन)। शंकु और छड़ का बाहरी खंड पिगमेंटेड एपिथेलियम, रेटिना की बाहरी परत के संपर्क में है, जो महत्वपूर्ण है क्योंकि यह फोटोट्रांसक्शन प्रक्रिया के लिए एक मौलिक अणु प्रदान करता है: रेटिना।

आंतरिक खंड को इंट्रासेल्युलर ऑर्गेनेल की उपस्थिति की विशेषता है, जैसे कि माइटोकॉन्ड्रिया और ग्रैन्यूलर एंडोप्लाज़मिक रेटिकुलम की झिल्ली, सेलुलर चयापचय के लिए अपरिहार्य। वास्तव में, वे नए वर्णक अणुओं के उत्पादन के लिए जिम्मेदार हैं क्योंकि वे विभाजित हैं। यह भाग एक बाहरी तंतु में सिकुड़ता रहता है, जिसमें नाभिक के कोशिका शरीर का भाग निम्नानुसार है। उत्तरार्द्ध अक्षतंतु (या आंतरिक फाइबर) के माध्यम से सिनैप्टिक समाप्ति से जुड़ा हुआ है, जिसमें छड़ में एक बल्ब (गोला) होता है, शंकु में बाढ़ और शाखित (पेडिकेल)।

सिनैप्टिक टर्मिनेशन फोटोरिसेप्टर से बाइपोलर कोशिकाओं तक सिनाप्सेस के माध्यम से संकेतों का प्रसारण करने की अनुमति देता है, अर्थात तंत्रिका कोशिकाओं के बीच जैव रासायनिक संचरण द्वारा। यह हिस्सा, वास्तव में, न्यूरॉन्स के एक्सोन टर्मिनलों के सिनैप्टिक बटन के अनुरूप है, जहां न्यूरोट्रांसमीटर युक्त पुटिकाएं मौजूद हैं।

अन्य रेटिना कोशिकाओं के साथ संबंध

रेटिना आंख की भीतरी सतह पर व्यवस्थित एक झिल्ली है, जो विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं से मिलकर, तंत्रिका ऊतक की तीन परतों द्वारा निर्मित होती है:

• एक आंतरिक परत जिसमें नाड़ीग्रन्थि कोशिकाएँ होती हैं;

• एक मध्यवर्ती परत जिसमें द्विध्रुवी कोशिकाएं होती हैं;

• एक बाहरी परत, पिगमेंटेड एपिथेलियम के संपर्क में, जिसमें फोटोरिसेप्टर पाए जाते हैं।

शंकु और छड़ को रेटिना की सतह पर लंबवत व्यवस्थित किया जाता है; जब प्रकाश या अंधेरे के संपर्क में आते हैं तो वे परिवर्तनशील परिवर्तन से गुजरते हैं, जो न्यूरोट्रांसमीटर की रिहाई को नियंत्रित करते हैं। ये रेटिना के द्विध्रुवी कोशिकाओं पर एक उत्तेजक या निरोधात्मक कार्रवाई करते हैं।

द्विध्रुवी कोशिकाएं एक तरफ फोटोरिसेप्टर से जुड़ी होती हैं और दूसरी तरफ अंतरतम परत के गैंग्लियन कोशिकाओं से जुड़ी होती हैं, जिनके अक्षतंतु ऑप्टिक तंत्रिका को जन्म देते हैं। द्विध्रुवी कोशिकाएं स्नातक की गई क्षमताओं को संचारित करने में सक्षम हैं।

नाड़ीग्रन्थि कोशिकाओं के अक्षतंतु एक बंडल बनाते हैं जो ऑप्टिक डिस्क पर परिवर्तित होता है और ऑक्यूलर ग्लोब से बाहर निकलता है, एक ऑप्टिक तंत्रिका (कपाल तंत्रिकाओं के द्वितीय जोड़ी) के रूप में डाइसेफेलॉन की ओर आगे बढ़ता है; रेटिना रिसेप्टर पारगमन के जवाब में, नाड़ीग्रन्थि कोशिकाएं केंद्रीय तंत्रिका तंत्र को लक्षित करने वाली कार्रवाई क्षमता उत्पन्न करती हैं।

रेटिना में भी अमैक्रिन और क्षैतिज कोशिकाएं होती हैं जो रेटिना तंत्रिका ऊतक में संचार को संशोधित करती हैं (उदाहरण के लिए, पार्श्व निषेध के माध्यम से)।

रेटिना के दूसरी तरफ कोरिओड होता है।

ध्यान दें । शंकु और छड़ को विट्रोस ह्यूमर के संपर्क में नहीं किया जाता है, लेकिन रेटिना की बाहरी परत में रखा जाता है, फिर आंतरिक और मध्य रेटिना परत से गुजरने के बाद प्रकाश द्वारा उत्तेजित किया जाता है।

phototransduction

फोटोट्रांस्क्रिपशन वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा प्रकाश ऊर्जा को विद्युत संकेतों में परिवर्तित किया जाता है, फिर ऑप्टिक तंत्रिका के माध्यम से मस्तिष्क में प्रेषित किया जाता है। यह घटना फोटोरिसेप्टर्स को नायक के रूप में देखती है, जिनकी कार्यप्रणाली फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाओं पर आधारित है।

फोटोट्रांसक्शन की पहली घटना फोटोपिगमेंट द्वारा प्रकाश संकेत का अवशोषण है। इन अणुओं में से प्रत्येक को एक विशेष तरंग दैर्ध्य (उदाहरण के लिए, शंकु के मामले में, यह एक निश्चित रंग के प्रति अधिक संवेदनशील बनाता है) के समान प्रकाश अवशोषण के एक शिखर द्वारा विशेषता है। प्रत्येक प्रकाशकीय वर्णक में रेटिनल (सभी फोटोपिग के लिए आम) नामक एक घटक और एक प्रोटीन होता है जिसे ओप्सिन कहा जाता है।

प्रकाश विकिरण के परिणामस्वरूप, इसलिए, फोटोपिगमेंट उनकी आणविक संरचना को बदलते हैं, जिससे जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं जिससे तंत्रिका उत्तेजना उत्पन्न होती है। यह तब सन्निहित रेटिना कोशिकाओं (द्विध्रुवी और नाड़ीग्रन्थि कोशिकाओं) को प्रेषित किया जाता है।

छड़ में घटनाओं का झरना

रॉड (रोडोप्सिन) की फोटोपिगमेंट बाहरी खंड की डिस्क की झिल्ली में स्थित है। यहां एक प्रोटीन जी (ट्रांसड्यूसिन भी कहा जाता है) और एक एंजाइम, फॉस्फोडाइस्टरेज़ होता है, जो दूसरे चक्रीय जीएमपी मैसेंजर (सीजीएमपी) के क्षरण को उत्प्रेरित करता है।

अंधेरे में :

• सीजीएमपी स्तर बाहरी रॉड खंड के साइटोसोल के भीतर ऊंचा होता है, फिर फोटोरिसेप्टर झिल्ली में स्थित सोडियम चैनल खोलते हैं।
• सोडियम आयन कोशिका में प्रवेश करते हैं और एक विध्रुवण का निर्धारण करते हैं जो बाहरी खंड से फोटोरिसेप्टर टर्मिनल तक जाता है।
• विध्रुवण के जवाब में, फुटबॉल चैनल खुल जाते हैं।
• कैल्शियम का प्रवेश एक्सोसाइटोसिस की एक प्रक्रिया को सक्रिय करता है जो न्यूरोट्रांसमीटर की रिहाई की ओर जाता है।
• न्यूरोट्रांसमीटर द्विध्रुवी कोशिकाओं पर कार्य करता है, संभावित स्नातकों को पैदा करता है।

प्रकाश में :

• रोडोप्सिन प्रकाश को अवशोषित करता है।
• रेटिना अपनी रचना को बदल देती है और डिसोशिया डेलीऑप्सिना (डंडे में मौजूद रंगद्रव्य "विहीन" हो जाता है), जो ट्रांसड्यूसिन को सक्रिय करता है, जो बदले में, फॉस्फोडिएस्टरेज़ को सक्रिय करता है।
• Phosphodiesterase चक्रीय जीएमपी के दरार को उत्प्रेरित करता है।
• बाहरी खंड के साइटोसोल में cGMP का स्तर कम हो जाता है, इसलिए सोडियम चैनल बंद हो जाते हैं।
• मामूली सोडियम का सेवन कोशिका को हाइपरपोलराइज़ करता है (पोटेशियम के बाहर निकलने के कारण)।
• हाइपरप्लोरीकरण के कारण कैल्शियम चैनल आंतरिक खंड में बंद हो जाते हैं, इसलिए फोटोरिसेप्टर टर्मिनल से कम न्यूरोट्रांसमीटर जारी किया जाता है।

तीन प्रकार के शंकु में होने वाली फोटोट्रांसेशन प्रक्रिया छड़ के समान होती है, भले ही तीन अलग-अलग फोटोपिगमेंट शामिल हों।