Евгений вучетич произведения. Монументальный гений евгения вучетича. Обычный день Аси Вучетич

Фоторецептор сочетает в своей структурно-функциональной организации два различных комплекса. Наружная часть фоторецепторной клетки, обращенная к пигментному эпителию, включает липопротеиновые структуры, содержащие зрительный пигмент - родопсин, поглощающий кванты света. Увеличение площади рецепторной мембраны в дисках наружного сегмента, где содержатся рецептивные белки, способствует увеличению чувствительности к свету. Противоположный полюс клетки оканчивается сложным синаптическим устройством, соответствующим сходным синапсам в нейронах, и передает информацию о восприятии зрительных сигналов следующим в цепи нервным клеткам. О структуре и функции фоторецепторов, специально в данной работе не изучавшихся, см. след. обзоры: Kolmer , Polyak , Walls , Pedler , Островский , Cohen, . Бабурина , Бабурина и Белтадзе , Stell , Винников , Rodieck , Лычаков , Подугольникова и Максимов , Говардовский , Бызов , Зак , Бочкин и Островский .

В рецептирующей клетке происходит преобразование световых, стимулов в рецепторный потенциал.

Под влиянием последнего изменяется выделение медиатора, который действует на нервное окончание сенсорного нейрона второго порядка и вызывает появление в нем постсинаптического потенциала.

Фоторецепторы изучаются более ста лет. Однако серьезные успехи в понимании структуры и функции палочек и колбочек связаны с несколькими последними десятилетиями, с появлением электронной микроскопии. Лишь на ультраструктурном уровне выяснилось, что мембранные диски палочек расположены стопками, отделенными от наружной плазматической мембраны, в колбочках же наружная плазматическая мембрана образует складки, соединяясь с каждым диском с одной стороны (рис. 2, а).

Стопки дисков постоянно обновляются, верхние стоики периодически перемещаются кнаружи, где фагоцитируются пигментным эпителием . Процесс отторжения дисков связан с суточным ритмом освещенности и у колбочек сетчатки некоторых рыб, рептилий, птиц происходит сразу после наступления темноты. У палочек многих позвоночных мембраны отторгаются в начале светового периода [Бабурина, Белтадзе, 1983].

Соединительная ножка , содержащая 9 пар фибрилл, связывает наружный и внутренний сегменты фоторецептора. В наружной части внутреннего сегмента тесно расположенное скопление митохондрий образует эллипсоид (рис. 2, а). Масляная капля, наблюдающаяся в колбочках некоторых позвоночных, видна среди митохондрий. Другими органоидами внутреннего сегмента являются параболоид (гранулы гликогена) и миоид.

Синаптические окончания палочек и колбочек образуют специализированные соединения с терминалями дендритов биполярных клеток, терминалями дендритов и аксонов горизонтальных клеток (рис. 2, б; 3).

Эти синапсы различаются по расположению и конструкции и могут быть инвагинирующими, полуинвагинирующими и поверхностными. Инвагинирующие синапсы формируются диадами и триадами, в которых центральный отросток обычно дендрит биполяра находится непосредственно под синаптической лентой, окруженной синаптическими пузырьками, а по бокам расположены терминали дендритов горизонтальных клеток (см. рис. 2, б; 3). В синаптическом окончании палочки наблюдаются лишь немногочисленные терминали дендритов нейронов второго порядка. Синаптические окончания колбочек, как правило, значительно сложнее, крупнее и включают множество триад, группирующихся вокруг синаптических лент. Детали синаптических соединений биполяров и горизонтальных клеток с терминалями фоторецепторов существенно отличаются у различных позвоночных.

Фоторецепторы связаны между собой, электронно-микроскопическими исследованиями между ними выявлены щелевые контакты. Они обнаружены между красными палочками у жабы , в сетчатке аксолотля и млекопитающих . Морфология щелевых контактов между фоторецепторами существенно отличается у различных видов позвоночных [Давыдова, 1983] по уровню расположения контактов, по видам рецепторов, между которыми имеются связи, по их протяженности и т. п. Установлено, что связанные между собой контактами фоторецепторы одинакового типа, например колбочки с одинаковой спектральной чувствительностью или палочки, обнаруживают и электрическую связь [Бызов, 1984]. Хотя, как правило, контакты наблюдаются между рецепторами одинакового типа, обнаружены связи и между рецепторами различных типов. Например, в сетчатке лягушки (Rana pipiens) на сериальных срезах у красной палочки найдено три контакта - с другой красной палочкой, с одиночной колбочкой и с основным членом двойной колбочки. Одиночная колбочка контактирует с тремя красными палочками . Щелевые контакты обнаружены между рецепторами разных типов и в сетчатке млекопитающего- кошки; например, тонкий длинный отросток колбочковой синаптической ножки образует связь со сферулой палочки . Авторы этой находки считают, что взаимодействие палочковой к колбочковой систем в некоторых преимущественно палочковых сетчатках у млекопитающих происходит уже на начальном уровне обработки зрительных сигналов.

Световая микроскопия позволяет наблюдать даже на уровне фоторецепторов более сложное строение у низших позвоночных по сравнению с млекопитающими. У многих видов позвоночных наблюдаются не только одиночные колбочки, но и двойные (рис. 1, А, Б), отсутствующие у млекопитающих (рис. 1, В). У птиц и черепах, как упомянуто выше, обнаружено не менее шести различных типов колбочек. По мнению Л. В. Зуевой , система цветового зрения рептилий и птиц состоит из четырех или даже больше приемников и, возможно, превосходит по способностям трехкомпонентную систему цветового зрения человека.

Светоощущение
цветоощущение
восприятие формы и движения объектов (острота зрения, поле зрения)
бинокулярное зрение (способность зрительной системы соединять изоброжение с двух глаз в один образ и локализовать его по направлению и глубине).

Реализация этих функций связана с сетчаткой глаза .

Изображение внешней среды через оптическую систему фокусируется на сетчатке. Она охватывает пространство в 100 градусов вокруг пространственной оси.

У человека наружных слоем сетчатки будет являться слой пигментных клеток. Они обеспечивают поглощение света, и таким образом устраняют светорассеивание.

Можно выделить вертикальные и горизонтальные слои. Вертикальные слои представлены слоями палочек и колбочек (их светочувствительные сегменты направлены к пигментному эпителию), слоем биполярных клеток (с ними фоторецепторы образуют синоптические связи), слоем ганглиозных клеток (аксоны формируют зрительный нерв).

Так же существуют горизонтальные клетки между фоторецепторами и биполярными клетками. Второй горизонтальный словй предоставлен анокриновыми клетками, которые располагаются между биполярными и ганглиозными.

Желтое пятно.

В центре находится центральная ямка. Фоторецепторы в этой зоне представлены колбочками, которые имеют диаметр около 0,5 мкм. Плотность этих фоторецепторов достигает 150 000 на одик квадратный мл. По мере удаления от желтого пятная к периферии число колбочек уменьшается, но увеличивается число палочек. 120 мл колбочек и 120 мл палочек.

Число волокон в зрительном нерве составляет 500 тыс. Поэтому существует конвергенция. На одну ганглиозную клетку приходится до 100 рецепторных клеток.

Палочки воспринимают лучи в условиях сумеречного зрения (при плохой освещенности). Они не погут передать цветопигменты. С колбочками же связано восприятие цветов.

По месту локализации колбочки отвечают за центральное зрение, а палочки будут обеспечивать периферическое зрение.

Строение фоторецептора.

Каждый фоторцептор состоит из наружного сегмента, внутреннего сегмента. В центре находится ядро, митохондрии, другие органеллы клетки, которые обеспечивают энергетический процесс. Наружный сегмент имеет пластинчатое строение и состотит из дисков. В палочках насчитывается от 400 до 800 в одном фоторецепторе. Каждый диск представляет собой двойную мембрану. Имеется двойной слой липидов, а между ними находится слой белка. Диски образуются путем выпячивания наружной мембраны фоторецепторов. В палочках эти диски отшнуровыываются от наружной мембраны. Внутри дисков содержится большое количество ионов натрия. С мембранами дисков связаны зрительные пигменты. В палочках содержится зритеьлный пигмент родопсин. А пигменты колбочек обозначают как фотоксины. Но в сетчатке у человека колобочки содержат 3 разносидности пигмента. Поэтому их подразделяют на S, L и M тип в зависимости от восприятия разной длинной волны.

Зрительный пигмент палочек родопсин состоит из белка опсина и альдегида витамина А ретиналя. Родопсин имеет максимальную чувствительность к длине волны (505 нм). Цвет родопсина - пурпурный. молекулярный вес составляют 41 т. Молекулы родопсина связаны с G белками дисков мембран. Родопсин может поглощать световые лучи, которые вызывают фотохимическую реакцию. При поглащении света происходит изменение положения ретиналя и он переходит из 11-цис формы в форму All trans. При тому происходит выпрямление молекулы ретиналя. Она выпрямляется, а затем отсоединяется от белка. Когда происходит отсоединение, то он поглощается пигментными клетками. Происходит встраивание в ряд промежуточных содениней, одним из которых будет являться метародопсин 2. Активированная форма подвергает полочку к активации белка трансдуцина. Это тоже разновидность G белка, который содержится в палочке. Трансдуцин активирует фермент фосфодиэстеразу. А фосфодиэстераза действует на циклический ГМФ и превращает его в 5 ГМФ. Было доказано, что наличие циклического ГМФ поддерижвает в открытом состоянии натриевые каналы. В темноте наружный сегмент имеет повышенной способностью к проникновению натрия. Ионы натрия выделяются из внутреннего сегмента фоторецепторов за счет натриево-калиевого насоса. выделившийся натрий проникает через мембрану наружного сегмента и вызывает ее деполяризацию. Натрий так же проникает в синоптическое окончание фоторецептора, вызывая деполяризацию пресинаптической мембраны.

Воздействие света на фоторцептор завершается тем, что натриевые каналы на свету начинают закрывться. Гиперполяризация мембраны фоторецептора и уменьшение выделения медиатора. Мембранный потенциал в темноте составляет -40 мВ. При действии света мембранный потенциал начинает увеличиваться (гиперполяризуется). Фотохимические реации носят каскадный характер. Одна молекула активированного методоксина 2 активирует 500 молекул трансдуцина. Активированный трансдуцин обеспечивает активацию нескольких тысяч молекул цАМФ.

При возбуждении фоторецепторов происходит дальнешая передача возбуждения на биполярные клетки. При этом было обнаружено, что биполярные клетки могут быть деполяризующимися и гиперполяризующимися. Свет действует на палочки колбочки, пигмент разлагается, возникает гипеерполяризация, происходит уменьшение медатора, что влияет на биполярные клетки. Они в свою очередь делятся на деполяризующиеся (тормозятся в темноте) и гиперполяризующие (возбуждаются на свету), далее сигнал передается на биполярные клетки. Ганглиозные клетки в сетчатке галаз находятся в состоянии постоянной активности. В них возникает потенциал действия. Формирование потенциала действия связано только с возбуждением ганглиозных клеток. Влияние биполярных клеток на ганглиозные меняет частоту разряда в ганглиозных клетках. Одновременно с активацией вертикальных слоев происходит активация горизонтальных клеток. Горизонтальные клетки так же могут быть затарможенными, но возбуждаются на свету. Медиатор Горизонтальных клеток оказывает тормозное действие на лежащие радом фоторецепторы (возникает латеральное торможение).

В ходе воздействия формируется 3 изображения. Первое возникает в фоторецепторах. Второе возникает в биполярных клетках. Третье - в ганглиозных. Формирование и активация нервых элементов сетчатки происходит за счет множества медиаторов. Эти медиаторы включают ацетилхолин, дофамин, серотонин, ГАМК, глицин, вещество P, соматостатин, эндорфины и энгипарины, холицистокенин, глюкагон, нейрокензин.

При их возбуждении было обнаружено, что рецепторные, биполярные и ганглиозные клетки могут реагировать на изображние со светлым центром, окруженное темным полем. Это реакция на включение.

Вторая группа нейронов реагирует на темный центр, окруженный светлым полем. Такая реакция будет называться реакцией на выключение

Ганглиозные клетки в сетчатке представлены 3 группамми. Ганглоизоные клетки подразделяют на M, P, W

Аксоны M-клеток заканчиваются в крупно-клеточных слоях латерального коленчатого тела. P-клетки обадают более уским рецептивным полем.

Ганглиозные клетки проводят возбуждение к 4 подкорковым структурам.

это верхные букорки четверохолмия среднего мозга
Латеральные коленчатые тела зрительного бугра
супрахиазнальные ядра гипоталамуса
ядра глазодвигательного нерва

Латеральные коленчатые тела. В латеральных коленчатых телах выявлено 6 дифференцированных слоев клеток. При этом первый и второй слои содержат. Неперекрещенные волокна оканчиваются во втором, третьем и пятом слоях. Мелкоклеточные слои передают восприятие цвета, фактуры, формы итонкого различения глубины зрения. Крупноклеточные слои воспринимают движение и мерцание.

Финальная точка - поле 17 коры затылочной доли на клетках четвертого слоя. А оттуда аксоны поднимаются к более поверхностным слоям.

Зрительная кора построена по колоночному принципу, когда клетки располагаются в форме вертикальной колонки, а 6 слоев коры начинают работать на обработку сигнала. 17 поле окружено дополнительными оценочными полями (18 и 19)

Предполагается, что в зрительной коре существует 3 корковых системы. Одна формирует восприятие форм. Вотрая корковая система обеспечивает восприятие цвета. Третяя система воспринимает движение, локализацию и пространственное отношение предмета. Информация из этих трех систем объединяется в один интегральный зрительный образ.

Зрительная система передает возможность передавать цвета. Все разнообразие цветом можно разделить на 2 группы: ахроматические (белый, черный и оттенки серого) и хроматические (имеют определенный цветовой тон.

Красный цвет: 723-647 нм (L)

Зеленый цвет: 575-492 нм (M)

Синий цвет: 492-450 нм (S)

Трехкомпонентная теория.

Существуют максимумы поглащения в области красного, зеленого и синего цветов. При действии лучей разной длинны волны происходит смешение цветов. Выделяют оптическое и вычитательное смешение. Желтый и синий лучи дадут ощущение белого цвета. Но если смешать желтую и синию краску, то получается зеленый (вычитательное действие цветов). В цветооущении имеет значение кора больших полушарий. При мономолекулярном восприятии одним глазом происходит ощущение белого цвета.

Нарушения цветовосприятия:

Протанопия - слепота на красный цвет.

Дейтеранопия - слепота на зеленый цвет

Титранопия - слепота на синий цвет.

Восприятие пространства.

Острота зрения. По остротой зрения понимают восприятие деталей предметов. Зависит от велечины изображения, освещенности, светлости.

Две точки воспринимаются отдельно, если расстояние между этими точками будет не меньше углового расстояния в одну минуту.

При воспрятии пространства принято так же определять поле зрения. Глаз при фиксированном состоятии определеняет фиксированный точки пространства. Поле зрения определяют в градусах. Это дуга, разделенная на градусы.

Наружная - 90, снизу - 70, сверху 60, в сторону носа - 60.

Суммарное поле зрения будет получатся при суммировании двух глаз. Поле зрения меняется на разные цвета.

проводящие пути нервного анализатора:

1 - фотосенсорны клетки сетчатки - палочки и колбочки

2 - биолярные нейроциты сетчатки

3 - ганглиозные клетки сетчатки

Зрительный нерв

Зрительный перекрест

Зрительный тракт

Латеральное коленчатое тело

Зрительная лучистость

Кора затылочной доли гловного мозга

Ядро - кора затылочной доли в области шпорной борозды

Оптическая система глаза. Аномалии рефракции

Оптический аппарат глаза состоит из прозрачной роговицы, передней и задней камер, заполненных водянистой влагой, радужной оболочки, окружающей зрачок, хрусталика с прозрачной сумкой и стекловидного тела. В целом - это система линз, формирующая на сетчатке перевернутое и уменьшенное изображение рассматриваемых предметов. Внутренняя оболочка глазного яблока - сетчатка (retina)состоит из двух листков - внутреннего светочувствительного (нервная часть) и наружного пигментного. Пигментный слой поглощает световые лучи, предотвращая их отражение. К пигментному эпителию прилежит слой палочек и колбочек, которые представляют собой периферические отростки фоторецепторов. Рефракция или преломление (от латинского - refractio - преломление) глаза - преломляющая сила оптической системы глаза при покое аккомодации.У каждой линзы существует фокусное расстояние, т.е. расстояние, на котором формируется четкое изображение, при преломление в ней световых лучей от бесконечно удаленных предметов. Это постоянная величина, зависимая от радиуса кривизны данной линзы В обычном глазу фокусное расстояние роговицы равно примерно 23,5 мм - на этом расстоянии от неё располагается сетчатка. Такой глаз видит чёткое изображение предмета. Рефракция зависит от двух факторов: силы оптической системы глаза и размеров (длины) глазного яблока. Близорукость – это патология зрения, при которой проецируемое изображение попадает не на сетчатку, а перед ней (слишком короткое фокусное расстояние). Это связано с дефектом оптической системы глаза – её сила слишком велика. При близорукости человек плохо видит вдали и хорошо вблизи Дальнозоркость – это патология зрения, при которой проецируемое изображение попадает не на сетчатку, а дальше неё (слишком большое фокусное расстояние). Это связано с дефектом оптической системы глаза – её сила слишком мала. При дальнозоркости человек плохо видит вблизи. При близорукости и дальнозоркости изображение точки на сетчатке будет выглядеть как расплывчатый круг. Кроме этого, встречается вид рефракции, при котором точечный объект проектируется на сетчатку в виде полоски или эллипса. Это обусловлено тем, что разные участки роговицы или хрусталика имеют разную преломляющую способность, иногда даже на протяжении одного меридиана. Такая патология называется астигматизмом.

Сетчатка (лат. retína ) - внутренняя оболочка глаза, являющаяся периферическим отделом зрительного анализатора; содержит фоторецепторные клетки, обеспечивающие восприятие и преобразование электромагнитного излучения видимой части спектра в нервные импульсы, а также обеспечивает их первичную обработку. Фоторецепторы: палочки и колбочки
Палочки являются рецепторами, воспринимающими световые лучи в условиях слабой освещенности. Они возбуждаются при действии на них 1 кванта света. Размеры палочек: длина - 0,06 мм, диаметр 0,002 мм.
В строении палочки различают:
наружный сегмент (содержит мембранные диски с родопсином), связующий отдел (ресничка), внутренний сегмент (содержит митохондрии), область с нервными окончаниями. Наружный сегмент: состоит из стопки уплощенных мембранных пузырьков, на мембранах которых находится пигмент родопсина (зрительный пурпур). В строении колбочки принято различать:
наружный сегмент (содержит мембранные полудиски), связующий отдел (перетяжка),
внутренний сегмент (содержит митохондрии), синаптическую область.
Наружный сегмент заполнен мембранными полудисками, образованными плазматической мембраной и отделившимися от нее. В районе связующего отдела (перетяжки) наружный сегмент почти полностью отделен от внутреннего впячиванием наружной мембраны. Связь между двумя сегментами осуществляется через цитоплазму и пару ресничек, переходящих из одного сегмента в другой.

Прошло немало лет, прежде чем был достигнут существенный прогресс в физиологии рецепторов, биполяров, горизонтальных и амакриновых клеток. Тому было множество причин: пульсация сосудов постоянно мешала попыткам удерживать микроэлектрод в одиночной клетке или рядом с ней; рецепторы, биполяры и горизонтальные клетки не генерируют импульсов, поэтому регистрация намного меньших градуальных потенциалов требует применения внутриклеточных методик; трудно с уверенностью сказать, в клетке какого типа (или рядом с какой клеткой) находится электрод. Некоторые из этих затруднений можно преодолеть надлежащим выбором животного; например, сетчатки холоднокровных позвоночных способны выживать, будучи извлечены из глаза и погружены в солевой раствор, насыщенный кислородом, и при этом отсутствие кровообращения исключает пульсацию артерий; у протея (род крупных саламандр) очень большие клетки, их активность легко регистрировать; рыбы, лягушки, черепахи, кролики и кошки - все эти животные имеют свои преимущества при исследованиях того или иного типа, поэтому при изучении физиологии сетчатки использовались разные виды. Трудность при работе с таким большим числом видов состоит в том, что детали организации сетчатки могут заметно различаться у разных животных. Кроме того, наши представления о сетчатке приматов, реакции которой трудно регистрировать, до недавнего времени в значительной мере основывались на результатах, полученных на других видах. Однако по мере преодоления технических трудностей ускоряется и прогресс исследований на приматах.

В последние годы изучение реакции палочек и колбочек на свет очень сильно продвинулось вперед, и появилось ощущение, что мы начинаем понимать, как они работают.

Палочки и колбочки различаются во многих отношениях. Наиболее важно различие в их относительной чувствительности: палочки чувствительны к очень слабому свету, колбочки требуют намного более яркого освещения. Я уже описывал различия в их распределении по сетчатке, наиболее заметное из них - отсутствие палочек в центральной ямке. Они различны и по форме: палочки длинные и тонкие, а колбочки короткие и конусообразные. Как палочки, так и колбочки содержат светочувствительные пигменты. Во всех палочках пигмент один и тот же; колбочки делятся на три типа, каждый из них со своим особым зрительным пигментом. Эти четыре пигмента чувствительны к различным длинам световых волн, и в случае колбочек эти различия составляют основу цветового зрения.

Под воздействием света в рецепторах происходит процесс, называемый выцветанием. В этом процессе молекула зрительного пигмента поглощает фотон - единичный квант видимого света - и при этом химически превращается в другое соединение, хуже поглощающее свет или, быть может, чувствительное к другим длинам волн. Практически у всех животных, от насекомых до человека, и даже у некоторых бактерий этот рецепторный пигмент состоит из белка, к которому присоединена небольшая молекула, близкая к витамину A; она и представляет собой химически трансформируемую светом часть. Благодаря главным образом работам Джорджа Уолда из Гарварда, проведенным в 50-х годах, нам теперь многое известно о химии выцветания и последующего восстановления зрительных пигментов.

Рис. 30. Этот срез периферической части сетчатки обезьяны проходит через слой палочек и колбочек. Маленькие белые пятнышки - палочки; более крупные черные участки с белыми точками в центре - колбочки.

Большинство обычных сенсорных рецепторов - химических, температурных или механических - деполяризуется в ответ на соответствующий стимул, т.е. они реагируют на возбуждающий стимул так же, как обычные нейроны ; деполяризация ведет к высвобождению медиатора из аксонных окончаний (часто, как и в случае зрительных рецепторов, это не приводит к возникновению импульсов, вероятно из-за очень малой длины аксона). У беспозвоночных, от усоногих раков до насекомых, световые рецепторы ведут себя таким же образом, и до 1964 года предполагалось, что аналогичный механизм - деполяризация под влиянием света - действует также в палочках и колбочках позвоночных.

В 1964 году японскому нейрофизиологу Цунео Томита, работавшему в университете Кейо в Токио, впервые удалось ввести микроэлектрод в колбочки сетчатки рыбы и получить столь неожиданный результат, что у многих современников он вызывал вначале серьезные сомнения. В темноте потенциал на мембране колбочки оказался необычайно низким для нервной клетки: приблизительно 50 милливольт вместо обычных 70. При освещении колбочки этот потенциал возрастал - мембрана гиперполяризовалась - в противоположность тому, чего следовало бы ожидать. В темноте фоторецепторы позвоночных явно больше деполяризованы (имеют более низкий мембранный потенциал), чем обычные нервные клетки в состоянии покоя, и деполяризация вызывает непрерывное высвобождение медиатора из окончаний их аксонов - в точности так, как это происходит в обычных рецепторах при стимуляции. Свет, повышая потенциал на мембране рецепторной клетки (т.е. гиперполяризуя ее), уменьшает выделение медиатора. Таким образом, стимуляция, как это ни странно на первый взгляд, выключает рецепторы. Открытие Томита помогает нам объяснить, почему волокна зрительного нерва у позвоночных столь активны в темноте: спонтанную активность проявляют именно рецепторы; многие биполярные и ганглиозные клетки, вероятно, делают попросту то, что им диктуют рецепторные клетки.

В последующие десятилетия главные задачи состояли в том, чтобы выяснить, как свет вызывает гиперполяризацию рецептора и в особенности каким образом выцветание всего одной молекулы зрительного пигмента под действием одного фотона может привести в палочке к измеримому изменению мембранного потенциала. В настоящее время оба процесса достаточно хорошо поняты. Гиперполяризация на свету вызывается перекрытием потока ионов. В темноте часть рецепторной мембраны более проницаема для ионов натрия, чем остальная мембрана. Поэтому ионы натрия непрерывно входят здесь в клетку, а где-то в другом месте ионы калия выходят наружу. Поток ионов в темноте, или темновой ток, открыли в 1970 году Уильям Хейгинс, Ричард Пенн и Шуко Йосиками в Национальном институте артрита и нарушений метаболизма в Бетезде. Он вызывает деполяризацию покоящегося рецептора и тем самым - его постоянную активность. В результате выцветания зрительного пигмента на свету поры для натрия закрываются, темновой ток уменьшается и степень деполяризации мембраны становится меньше, т.е. клетка гиперполяризуется. Ее активность (высвобождение ею медиатора) ослабевает.

Рис. 31. Одиночная колбочка (слева) и две палочки с колбочкой (справа) были отпрепарированы и окрашены осмиевой кислотой. Тонкий отросток наверху каждой клетки - наружный сегмент, содержащий зрительный пигмент. Волокна внизу идут к не показанным здесь синаптическим областям.

В настоящее время в результате работ Евгения Фесенко с сотрудниками в Академии наук в Москве, Дениса Бейлора в Стэнфордском университете, Кин-Вай Яу в Техасском университете и других мы намного ближе подошли к пониманию связи между выцветанием пигмента и закрытием натриевых пор. Например, очень трудно было представить себе, как выцветание единственной молекулы могло бы привести к закрытию миллионов пор, необходимому для наблюдаемых изменений потенциала. В настоящее время выяснилось, что поры в рецепторе открываются с помощью молекул вещества, называемого циклическим гуанозинмонофосфатом (цГМФ). Выцветание молекулы зрительного пигмента приводит к целому каскаду событий. Белковая часть обесцвеченной молекулы пигмента активирует большое число молекул фермента трансдуцина, а каждая из них в свою очередь инактивирует сотни молекул цГМФ, обычно участвующих в открытии пор. Так в результате выцветания одной молекулы пигмента закрываются миллионы пор.

Все это позволяет объяснить ряд явлений, бывших ранее загадочными. Во-первых, давно известно, что человек, адаптировавшийся к полной темноте, способен увидеть такую слабую вспышку света, при которой ни один рецептор не может получить более одного фотона. Как показывают расчеты, для ощущения вспышки нужно, чтобы в короткий промежуток времени около шести близко расположенных палочек были стимулированы фотонами. Теперь становится понятно, как одиночный фотон может возбудить палочку и заставить ее генерировать сигнал достаточной силы.

Во-вторых, мы теперь можем объяснить неспособность палочек реагировать на изменения освещенности, если свет уже достаточно ярок. По-видимому, чувствительность палочек столь высока, что при сильной освещенности, например при солнечном свете, все натриевые поры закрыты, и дальнейшее усиление света может не давать никакого дополнительного эффекта. Тогда мы говорим, что палочки насыщены.

Быть может, спустя несколько лет студенты-биологи будут видеть во всей этой повести о рецепторах просто еще одну вещь, которую нужно выучить. Надеюсь, однако, что этого не произойдет. Чтобы полностью оценить ее значение, надо было потратить многие годы, гадая о том, каким образом могут работать рецепторы, а затем внезапно - меньше чем за десяток лет - в результате эффектных исследований решить эту проблему. Волнение по этому поводу еще не стихло.

<<< Назад

Вперед >>>