Fotoreseptorer er lysspesialiserte sensoriske celler på den menneskelige netthinnen. De absorberer forskjellige elektromagnetiske lysbølger og omdanner disse stimuli til bioelektrisk eksitasjon. Ved arvelige sykdommer som retinitis pigmentosa eller kjeglestangsdystrofi, fotoreseptorene går til grunne litt etter litt til blindhet inntreffer.
Hva er fotoreseptorer?
Fotoreseptorer er lysfølsomme sensoriske celler som er spesialiserte for den visuelle prosessen. Et elektrisk potensial genereres fra lys i sensoriske celler i øyet. Det menneskelige øye inneholder tre forskjellige typer fotoreseptorer. I tillegg til stenger inkluderer de kjegler og lysfølsomme ganglion celler. Biologi skiller mellom fotoceller fra virveldyr og virvelløse dyr. Depolarisering finner sted i fotoceller fra virvelløse dyr. Dette betyr at cellene reagerer på lys ved å senke spenningen. I motsetning til dette skjer hyperpolarisering hos virveldyr. Fotoreseptorene deres øker derfor spenningen når de utsettes for lys. I motsetning til hvirvelløse dyr er fotoreseptorene hos virveldyr sekundære reseptorer. Omdannelsen av stimulansen til en handlingspotensial foregår derfor utenfor reseptoren. I tillegg til mennesker og dyr inneholder planter også fotoreseptorer for å motsette seg forekomsten av lys.
Anatomi og struktur
Det er omtrent 120 millioner stenger på øyets netthinne. Kjeglene utgjør omtrent 6 millioner av omtrent en million ganglion celler i øyet, er omtrent en prosent lysfølsom. De mest lysfølsomme fotoreseptorene er stengene. De blind flekk i øyet inneholder ingen reseptorer bortsett fra kjeglene. Derfor bør en person faktisk se et hull der blind flekk ligger. Dette er ikke tilfelle bare fordi hjerne fyller gapet med perseptuelle minner. Stengene til netthinnen inneholder såkalte skiver. Kjeglene inneholder derimot membranfold. I disse områdene er de utstyrt med den såkalte visuelle lilla. Samlet sett har stenger og kjegler en lignende struktur. De har hvert et ytre segment der de viktigste oppgavene deres utføres. De ytre segmentene av kjeglene er koniske og bredere enn de lange og smale ytre segmentene av stengene. Et cilium, eller plasmamembranfremspring, forbinder hvert av de ytre og indre segmentene av reseptorene. De indre segmentene består hver av ellipsoiden og en myoid med endoplasmatisk retikulum. Det ytre granulære laget av fotoreseptorene forbinder cellekroppen med kjernen. An axon med en synaptisk ende i bånd eller plate form festes til hver cellekropp. Disse synapser kalles også bånd.
Funksjon og oppgaver
De elektromagnetiske lysbølgene omdannes til bioelektrisk eksitasjon av fotoreseptorene i det menneskelige øye. Dermed er funksjonen til alle tre typene fotoreseptorer å absorbere og konvertere lys. Denne prosessen er også kjent som fototransduksjon. For å gjøre dette absorberer reseptorene fotonene av lys og setter i gang en kompleks, biokjemisk reaksjon for å endre membranpotensialet. Endringen i potensial tilsvarer hyperpolarisering hos virveldyr. De tre forskjellige reseptortypene har forskjellige absorpsjon grenser og avviker dermed i følsomhet for visse bølgelengder. Hovedårsaken til dette er det forskjellige visuelle pigmentet i hver celletype. Dermed skiller de tre typene seg noe i sin funksjon. De ganglion celler, for eksempel, regulerer dag-natt-rytmen. Stengene og kjeglene, derimot, spiller en rolle i bildegjenkjenning. Stengene er hovedsakelig ansvarlige for lys-mørkt syn. Kjeglene, derimot, spiller en rolle bare i dagslys og muliggjør fargegjenkjenning. Fototransduksjon finner sted i hvert av de ytre segmentene av fotoreseptorene. I mørke er de fleste fotoreseptorer i ustimulert tilstand og har et lavt hvilemembranpotensial på grunn av deres åpne natrium kanaler. I hvile slipper de permanent nevrotransmitter glutamat. Imidlertid, så snart lys kommer inn i øyet, det åpne natrium kanaler lukkes. Som et resultat øker potensialet til cellene og hyperpolarisering finner sted. Under denne hyperpolarisasjonen hemmes reseptoraktivitet og færre sendere frigjøres. Denne retrograde utgivelsen av glutamat åpner ionekanalene til de nedstrøms bipolare og horisontale cellene. Impulsen fra fotoreseptorene overføres via de åpne kanalene til nervecellene, som deretter aktiverer ganglion- og amakrincellene. Dermed overføres signalet fra reseptorene til hjerne, hvor den blir evaluert ved hjelp av visuelle minner.
Sykdommer
Når det gjelder fotoreseptorene i det menneskelige øye, kan det oppstå mange slags klager og sykdommer. Mange av disse manifesterer seg som progressivt synstap. For eksempel er kjeglestangsdystrofi en form for arvelig retinal dystrofi som får fotoreseptorer til å gå til grunne. I denne arvelige sykdommen mister pasienten kontinuerlig kjegler og stenger på grunn av retinal pigmentavsetning. Denne prosessen manifesterer seg i de tidlige stadiene som nedsatt synsstyrke, økende lysfølsomhet og begynnende farge blindhet. Følsomheten i det sentrale synsfeltet avtar. I det senere løpet angriper sykdommen også det perifere synsfeltet. Symptomer som natt blindhet kan utvikle seg. Etter en tid vil pasienten sannsynligvis bli helt blind. Retinal pigmentosa, også kjent som rod-cone dystrofi, må skilles fra denne sykdommen. I denne formen for netthinnesykdom er symptomene de samme som ved kjegle-dystrofi, men symptomene er reverserte. Dette betyr at retinitis pigmentosa først manifesterer seg i Nattblindhet, mens nattblindhet for kjegle-stang sykdom er symptomatisk bare i det senere løpet. Forløpet til retinal pigmentosa er vanligvis mindre alvorlig enn for kjegle-dystrofi. I tillegg til disse degenerative sykdommene, kan sensoriske celler i det visuelle systemet også påvirkes av betennelse eller bli skadet av ulykker.
