حواس ویژه؛ تفاوت حواس ویژه و حواس پیکری؛ ساختار چشم و حس بینایی

تفاوت حس ویژه با حواس پیکری

سیستم حسی در انسان یک سیستم کنتراستی است. یعنی اینکه هر چیزی را که ما حس می‌کنیم حس، حس کنتراست است. ما حس Absolute نداریم. بلکه در هر موردی ما داریم تفاوت‌ها را حس می‌کنیم. آنچه ما خدمت‌تان بیان می‌کنم sensation (حس) است نه perception (درک).  sensation با perception کاملاً متفاوت است. چون perception یک قدم جلوتر است. شاید یک قدم نه بلکه خیلی جلوتر است ولی بک‌گراندش همان Sensation است. در Sensation مکانیسم‌ها و مسیرها را یاد می‌گیرید. آنچه که مهم است کورتکس اولیه است به primary visual cortex یا primary auditory cortex یا primary somatosensory cortex. یعنی چه؟ یعنی ما با secondaryها و associationها در این درس کاری نداریم. آنها مخصوص perception هستند و چیزی که در واقع دارد اتفاق می‌افتد. مگر این که نواحی Perception در مغز خراب شود ما می‌گویم هم اکنون فقط sanse داریم. ولی اگر همه چیز نرمال باشد و سر جای خودش باشد آن‌چیزی که از محیط اطراف تجربه می‌کنیم perception است نه sensation. ولی sensation همیشه به صورت یک بک‌گراند وجود دارد و باید باشد. perception بر پایه Sensation گذاشته می‌شود. ما پنج حس ویژه داریم یکی از حس‌ها در حس بیکری می‌گذاریم که برای خودش انواع و اقسام دارد بقیه را در حواس ویژه می‌گذاریم.

فرقی که حس ویژه با پیکری با هم دارند. وقتی ما از حس پیکری صحبت می‌کنیم گیرنده‌های حس پیکری در تمام سطح بدن ما مثل پوست، درم، ساب ‌درم و حتی بافت‌های عمیق (deep tissues) وجود دارد؛ یعنی در سراتاسر بدن ما. ولی وقتی از حواس ویژه صحبت می‌کنیم رسپتورهای حسی (sensory receptor or sensory organ) فقط و فقط در ناحیه سر و صورت قرار دارد و به همین دلیل به آنها می‌گوییم حواس ویژه. از کلمه receptor که استفاده می‌کنیم ممکن است ذهنیت ما این گونه باشد که وقتی می‌گوییم رسپتور منظور ما اینتگرال پروتئینی است که در غشا است (Integral membrane protein) که مثلاً یک ماده شیمیایی به آن بچسبد ولی اینگونه نیست اینجا کلمه رسپتور به کار برده می‌شود ولی منظور  sensory receptor است که معادلش sensory organ است. یعنی این که ما مجموعه سلولی داریم که این مجموعه سلولی شامل چند نوع سلول است یکی سلول‌های Supporting است که ساختمانی هستند و نقشی در سیگنالینگ ندارند. یکی سلول‌های sensecellها هستند یا همان sensory cellها هستند و اینها سیگنال را منتقل می‌کنند. در بعضی حس‌ها ما stem cell هم داریم. بنابراین در مجموع حداقل سه نوع سلول را در sensory organ داریم. پس بحث ما اینتگرال پروتئین نیست اشتباه نکنیم بلکه این یک هم اسمی‌و هم نامی‌است.

برای این که visual را شروع کنیم. مروری می‌کنیم بر لایه‌های چشم. بعد سراغ اصل لایه چشم که شبکیه یا رتیناست می‌رویم.

لایه‌های چشم: چشم سه لایه دارد. لایه خارجی رو داریم که شاخصش قرنیه است یک لایه اپیتلیالی است. به همین دلیل به لایه خارجی چشم اپیتلیال لایر هم می‌گویند. یک راه عبور است برای امواج نور. لایه بعدی میدل لایر است و نام دیگر آن، لایه واسکولار است. بنابراین، این لایه شامل کوروئید می‌شود یعنی مشیمیه که ارتباط آن با شبکیه خیلی مهم است. غیر از کوروئید در این لایه lens هم وجود دارد، مردمک (iris) و عضلات را هم داریم. عضلات عنبیه را داریم. نهایتا ineer layer را داریم که به آن neural layer یا شبکیه (retina) هم می‌گویند.

شبکیه را به دو قسمت تقسیم می‌کنیم: ۱- شبکیه محیطی Peripherals retina. وقتی میدان بینایی را روبروی چشم داریم. چشم را روی یک نقطه در جلو فیکس می‌کنیم (این می‌شود میدان بینایی من) محیط Visual field (ویژوال فیلد یک قسمت محیطی دارد و یک قسمت مرکزی دارد) تصویر محیط V.F روی Peripherals retina می‌افتد. ۲- اما چون چشمم را روی یک نقطه ای فیکس کردم این می‌شود central در ویژوال فیلد ما. این می‌افتد روی شبکیه مرکزی Central retina یا همان نقطه فوه‌آ.

پس ما دو جور شبکیه داریم یا شبکیه به دو بخش تقسیم می‌شود: ۱- Peripherals است که تصویری محیطی میدان بینایی روی آن می‌افتد. ۲- و یک pitی (حفره‌ای) داریم که به آن می‌گوییم central retina یا شبکیه مرکزی که نام بهتر آن «گودی مرکزی (fovea)» است که مرکزی‌ترین قسمت (central part) آن را «foveola» می‌نامیم.  وقتی روی تصویر تمرکز (نه تمرکز mental) می‌کنیم یعنی چشمم را روی آن تصویر فیکس کنیم. آن تصویر حتما روی foveola افتاده. بنابراین ما کل جزئیات آن نقطه فیکس شده را می‌تونم ببینم. وقتی تصویر کاملا روی نقطه foveola بیفتد ما تیزبینی (acute) در بینایی داریم دیدرنگی داریم جزئیات را می‌تونیم ببینیم. ولی اگر چشم را فیکس نکنم یا مربوط به peripheral باشد یا اطراف آن نقطه فیکس شده باشد نه … ۸:۵۵

Retina

دو قسمت دارد یک قسمتش چسبیده است به مشیمیه و یک قسمتش در کنار مایع چشمی‌است. وقتی می‌خواهیم تقسیم بندی لایه‌های شبکیه را بگوییم مهم است که از کدام طرف شروع کنیم از سمت میم مشیمیه شروع کنیم به لایه بندی (که معمولاً این کار را می‌کنند). یا از سمت مایع بیاییم. اگر از سمت مشمیه شروع کنیم به لایه بندی باید از ۱ بشماریم تا برسیم به ۱۰ ولی اگر از سمت مایع شروع کنیم به لایه‌بندی باید برعکس بشماریم ۱۰، ۹، ۸ و… مسلماً از لایه ۱ را شروع می‌کنیم که خیلی مهم است ولایه ۱ به مشیمیه چسبیده است. از نظر تغذیه لایه‌های ۱، ۲ و ۳ با مشیمیه است و از ۴ بعد مشیمیه از شبکیه دور می‌شود پس با دیفیوژن نمی‌تواند O2 و گلوکز را به لایه‌های شبکیه برسانیم. اینجاست که شریان رتینا را داریم (Retina Artety). شریان کاملا مستقل برای شبکیه وجود دارد که تقذیه آن را انجام می‌دهد.

در شکلی می‌گوید که به صورت تیپیک، ۱۰ لایه شبکیه را داریم ولی وقتی به pit یا فوه‌آ می‌رسیم لایه‌ها کنار رفته اند به دو سمت کشیده شده اند. این مهم است که بدانیم فوتون نور لازم است از ۱۰ لایه عبور کند در پریفرال ولی در سنترال از ۵-۳ لایه عبور می‌کند. بنابراین راهش در سنترال خیلی نزدیک‌تر است و رسیدنش به فوتورسپتورها بسیار نزدیک‌تر است. لایه اضافی نداریم. وقتی می‌گوییم ۳ لایه منظور فوویولا است و وقتی می‌گوییم ۴ و ۵ لایه منظور فوه‌آ است. یعنی از peak داریم یک کوچولو دور می‌شویم. پس در مرکزی ترین قسمت شبکیه یک غشاء سه لایه داریم. جایی که نور ازش رد می‌شود مایع چشم است و در سمت دیگرش مشیمیه است که لایه پیگمانته است به نام pigmented epithelial cell layer
۱- لایه اول لایه پیگمانته است. نور پس از عبور از قرنیه و مردمک و مایع چشم می‌آید به سقف شبکیه می‌خورد که این سلول‌ها در سقف شبکیه قرار دارند. اگر سقف شبکیه رنگ روشن باشه نور را پخش می‌کند. نور دارای انرژی فوتون است. الکترومگنتیک هست اگر میزان امواج الکترومگنتیکی که واجد انرژی فوتون هستند به اندازه کافی نباشد. فوتورسپتورها تحریک نخواهند شد. بنابراین لازم است وقتی نور می‌آید به جای اینکه پخش شود متمرکز شود. به همین دلیل اولین فاکشنی که به سلول‌های اپیتلیال پیگمنت دار نسبت می‌دهیم همین پیگمنتش است ملانین است. رنگش تیره است و نور را متمرکز می‌کند و حداکثر انرژی لازم را به فوتورسپتورها خواهد رساندـ
فانکشن بعدی که به این سلول‌ها نسبت می‌دهیم این است که سلول‌ها فاگوسیتوز انجام می‌دهند ما در هر ارگانی debris داریم. debris یعنی مواد زائد که در نتیجه متابولیسم یا سلول‌ها مرده ای که باید از محیط جمع شوند که اگر جمع نشوند آنجا پر می‌شود از مواد به درد نخور. یکی از کارهایی که این سلول‌های اپیتلیالی برای ما انجام می‌دهند این است که آنها را بلعیده و هضم می‌کنند. کار دیگری که این سلول‌ها انجام می‌دهند این است نقش مهمی در انسجام فوتورسپتورها به ویژه photoreceptor outer segment آنها دارند. این سلول‌ها نقش بسیار مهمی دارند در اینکه به outer segment فوتورسپتورها جهت بدهند و یک جورایی غشا‌ها در یک ناحیه خاصی جمع می‌شوند که بتوانند کار خود را انجام دهند. نقش دیگری که دارند: همانطور که اطلاع داریم ویتامین A نقش مهمی در بینایی دارد. ارگان مهمی که ویتامین‌های محلول در چربی را در خود ذخیره می‌کند کبد است. کبد فاصله اش تا چشم زیاد است یک موقعی هست که چشم لازم است سریع از ویتامین A استفاده کند و وارد چرخه بیوشیمیایی اش بکنند. بنابراین شبکیه می‌آید و ویتامین A را در خودش ذخیره می‌کند. ما سه جا داریم در شبکیه که ویتامین A را ذخیره می‌کنند و در مواقع نیاز فوری استفاده می‌کنند. یکی همان سلول‌های پیگمانته است که ویتامین A را ذخیره می‌کند. دوم در خود مشیمیه. سوم در ادامه گفته خواهد شد.

کار دیگری که این سلول‌های اپیتلیالی انجام می‌دهند این است که آن سمتی از غشاء سلول‌های پیگمانته که به سمت فوتورسپتورهاست پایک دارند. ضمائمی دارند (tentacle) که در شکل خیلی منظم و مرتب است که در واقع اینگونه نیست. انها در هم هستند و تنتاکل‌هایش interdigitate شده اند. به هم نچسبیده اند و راحت می‌شود از هم جداشون کرد. این باعث می‌شود که در سقف شبکیه یک ساپورت مکانیکی داشته باشیم. یعنی اینکه سقف را محکم می‌کنند. چون در هم پیچ خورده اند و خیلی مهم است که وقتی ضربه زیادی به چشم وارد می‌شود تا حد زیادی جلوی ضربه را می‌گیرند (برای پارگی شبکیه).
ما عارضه ای داریم به نام Retinal detachment (جداشدگی یا پارگی شبکیه) که اگر ضربه وارد به شبکیه زیاد باشد باعث پارگی آن می‌شود و اگر در عرض ۷۲-۴۸ ساعت به آن نرسند باعث کوری می‌شود. زیرا با پارگی سقف شبکیه و خونریزی و مایع جمع شدن در آن ناحیه فاصله بین مشیمیه و شبکیه (فوتورسپتورها) زیاد می‌شود و دیگر از مشیمیه به عنوان منبع غذایی (خونرسانی) نمی‌توانند استفاده کنند و چون مشیمیه دارد با استفاده از دیفوزیون مواد اکسیژن و را در اختیار فوتورسپتورها می‌گذارد و این فاصله بحرانی خیلی ضروری است مثلاً در حد میکرو است ولی خونریزی و جمع شدن مایع این فاصله را زیاد می‌کند. آن diffusion کار ساز نخواهد بود و یواش یواش فوتورسپتورها از بین می‌روند و برگشت ناپذیر است و باعث کوری می‌شود. پس کار دیگری که این سلول‌ها می‌کنند فراهم کردن ساپورت مکانیکی است.
۲- فوتورسپتورها inner and outer segments of photoreceptors
فوتورسپتورها دو نوع‌اند: استوانه‌ای (Rod cells) و مخروطی (Cone cells).
تفاوتی که این دو با هم دارند چند مورد است که گفته خواهد شد.
هر فوتورسپتور از چند قسمت تشکیل شده است: ۱- Outer Segment (OS): فقط سیستم غشایی می‌بینیم برای اینکه این غشاها دور هم جمع شوند OS را تشکیل دھند. یک سری پروتئین نیاز داریم. پریفرین نوع ۲ رتبه اول را دارد. برای اسمبلی کردن، تارگت دادن به این غشاها که در هم جمع شوند و پروتئین‌های دیگر که با پریفرین شماره ۲ همکاری می‌کنند ما در قاعده OS یک ناحیه cilium داریم. این ناحیه سیلیومی کارش این است که ناحیه inner and outer segments را به همه می‌چسباند و به طور دائم عمل ری‌جنره شدن outer segment انجام می‌شود. از راس Rod و Cone شلیک غشاء را دائم داریم و از قاعده، غشاهای تازه جایگزین خواهد شد. ارتفاع outer segments of Rod cell بلندتر است. با توجه به اینکه OS محل غشا است و غشاها محل فوتوپیگمانت‌ها هستند یعنی رودوپسین برای Rod و فوتوپسین برای cone. دانسیته فوتوپسین در مقایسه با ردوپسین کمتر است. پس غلظت میزان فوتوپیگمنت در Rod بیشتر است از طرفی تعداد Rodها نسبت به Coneها بسیار بیشتر است.

۲- Inner Segments (IS):  در IS ارگانل داریم، مهمترین آنها میتوکندری است و ارگانل‌های دیگری مثل گلژی و رتیکولوم و… هم داریم. 

۳- Cell body یا soma: که منظورش nuclear segment است چون سیتوپلاسم خیلی کمی دور هسته است برای همین به این لایه nuclear segment هم می‌گویند. 

۳- synaptic ending یا synaptic body یا synaptic segment این سیناپس می‌کند با سلول بعدی. 

تفاوت Rod‌ها و COneها با هم: ارتفاع Rod از Cone بیشتر است shedding غشاء
در Rod سریع‌تر از cone اتفاق می‌افتد. علتش شکل ساختمان غشایی در Rod است که مثل دیسک روی هم قرار گرفته اند و خیلی راحت می‌توانند کننده شوند و بیفتند و دژنره شوند ولی در مخروطی folding یا چین خوردگی داریم folding از سمت رأس نیست و از سمت پایه است ولی وقتی می‌خواهد بیفتد باید یک شکل سیستم غشایی جدا در بیاید تا بتواند بیفتد. چون در Folding به هم وصل هستند. اول باید از دو طرف از اطراف جدا شوند بعد بتوانند کنده شوند و بیفتند پس shedding در cone سخت تر از Rod اتفاق می‌افتد. مدت زمان بیشتری صرف می‌کند. پس نیمه عمر غشا در outer segment سلول‌های مخروطی بیشتر از سلول‌های استوانه‌ای است. از پایین outer segment غشای تازه درست می‌شود.
پس با توجه به اینکه دو نوع فوتورسپتور داریم پس دو جور بینایی داریم: یکی اسکوتوپیک ویژن و دیگری فوتوپیک ویژن (Scotopic and Photopic Vision).

اسکوتوپیک ویژن مسئولیتش را سلول‌های استوانه‌ای به عهده دارند. دید brightness است یا لومیننس؟ آیا نور وجود دارد یا نه؟ حتی یک فوتون نور هم گزارش می‌شود؟ به عبارتی سلول‌های استوانه ای حتی به یک فوتون نور هم حساس هستند.
سؤال امتحانی: به ویژه سلول‌های استوانه ای پاسخشان باینری است یعنی پاسخ صفر و یک. یعنی پاسخی که از سیستم دیجیتال است نه آنالوگ. دیجیتالی دارد در سیگنالینگ خودش یعنی چه؟ توجه بفرمایید. پس سلول‌های استوانه ای آستانه شان خیلی پایین و حساسیتشان خیلی بالاست. و به dim light جواب می‌دهند. دیم لایت یعنی چه؟ هوا گرگ و میش است یعنی همان دیم لایت. در دیم لایت، رنگ تشخیص داده نمی‌شود. سلول‌های مخروطی در دیم لایت حساسیت ندارند. آیا برگ را می‌توانیم در دیم لایت تشخیص بدهیم که سبز رنگ است؟ چون از قبل می‌دانستیم برگ سبز رنگ است ممکن است بگوییم برگ را می‌توانیم تشخیص بدهیم ولی اگر چیزی باشد که از قبل ندیده باشیم و زمینه‌ای ازش نداشته باشیم پس نمی‌توانیم رنگش را تشخیص دهیم.

چرا در دید اسکوتوپیک که سلول‌های استوانه‌ای مسئولش هستند آستانه پایین است؟ میزان فوتوپیگمنت‌ها در استوانه‌ای‌ها بیشتر است. هم چنین طول OS در استوانه ای بیشتر است. پس حساسیت چشم ما به نور ارتباط مستقیم به دانسیته فوتوپیگمنت‌ها دارد. در دید فوتوپیک، بک گراند تحریک سلولهای استوانه‌ای را داریم که به نور پاسخ دادند. brightness» حالا دید فوتوپیک داریم. در دید فوتوپیک acute بینایی وجود دارد و دید رنگی داریم. آیا بدون Rod، مخروطی‌ها می‌توانند باعث دید رنگی شوند؟ مسلماً خیر. وجود یک بک گراند brightness که توسط Rod گزارش می‌شود برای دید رنگی سلول‌های مخروطی لازم است.

در سلول‌های مخروطی آستانه بالا و حساسیت پایین است. معمولاً در کتاب‌ها می‌گویند که ۱۰۰ برابر تحریکی که لازم است برای سلول‌های استوانه ای، باید وجود داشته باشد تا سلول‌های مخروطی تحریک شوند.  

در افراد مختلف در تعداد Rod‌ها و coneها تفاوت وجود دارد؛ یعنی مثلاً یک نفر تعداد Rodهایش ۱ میلیون تاست و نفر دیگر ۱ میلیون و صد تاست و … ولی در کل تعداد Rodها از coneها بیشتر است. وقتی یک رنگ مثلاً نارنجی را به افراد یک کلاس نشان دهند معمولاً همه می‌گویند نارنجی ولی نارنجی که یک نفر می‌بیند با نفر دیگر متفاوت است. چون کد کردن رنگ در افراد متفاوت است. سطحی که سلول‌های مخروطی اشغال کرده اند در مقایسه با سطحی که سلول‌های استوانه ای اشغال کرده اند بسیار کوچک است. 

لایه ۳- outer limiting membrane در دو جا هست. این لایه ضمائم سیتوپلاسمی است که اطرافش غشاء است . مثلاً یک سلول‌هایی داریم به نام مولر در عمق شبکیه قرار دارند این سلول‌ها سلولهای گلیالی اند. سلول‌های گلیالی خصوصیتی که دارند این است که پیشروی می‌کنند یعنی جسم سلولی‌اش یک جا قرار گرفته و ضمائم سیتوپلاسمی‌اش و غشایش می‌توانند بیایند بالا یا بروند پایین. وقتی پیشروی می‌کند می‌آید بالا می‌آید outersegment را از nuclear layer جدا می‌کند مثل یک خط قرار می‌گیرد. البته جدا نه یعنی جدا نمی‌کند ولی در آن ناحیه قرار می‌گیرد. برای همین به آن می‌گویند Outer limiting membrane یعنی غشاء محدود کننده خارجی. 

تغذیه این سه لایه که نام بردیم (لایه پیگمانته، لایه فتورسپتورها، لایه outer limiting membrane) با مشیمیه است. 

لایه ۴- outer nuclear layer: از این به بعد هر چه را که نام ببریم تغذیه شان با شریان رتیناست. لایه outer nuclear layer لایه هسته Rod‌ها و Coneها هستند که به این نام نامیده می‌شوند. و تغذیه آنها با شریان رتیناست.

لایه ۵- outer plexiform layer یا لایه سیناپسی: یک قانون کلی: انسان موجودی است که سیناپس بین نورون‌هایش عموماً از نوع شیمیایی است (حدود ۹۹ درصد در انسان شیمیایی و ۱ درصد الکتریکی است البته منظور سیستم CNS است) چرا؟ چون برای برقراری ارتباط در چشم سرعت بالا لازم نداریم. همین سرعت سیناپس شیمیایی کافی است. یکی از جاهایی که سناپس اکتریکی دارد در CNS شبکیه است. ( شبکیه را جزء CNS حساب می‌کنند). یک قانون کلی و General: اگر در سیناپسی، سلول پیش سیناپسی و پس سیناپسی هم اسم باشند معمولاً سیناپس الکتریکی است و اگر دو اسم متفاوت باشند سیناپس شیمیایی است. مثال: در outer plexiform layer سیناپس داریم. مثلاً می‌گوییم فوتورسپتور بای‌پلار، چون در اینجا دو اسم متفاوت است پس سیناپس شیمیایی است. یا مثلاً فوتورسپتور فوتورسپتور اینجا الکتریکی است (gap junction) یا مثلاً فوتورسپتور هاریزون سل، اینجا شیمیایی است.‌ هاریزون بای‌پلار، شیمیایی است. هاریزون‌ هاریزون، الکتریکی است.

لایه ۶- inner nuclear layer: قطر این لایه زیاد است چون سطحی که هسته‌ها قرار گرفته‌اند متفاوت است. این لایه هسته سلول‌های بای‌پلار، آماکرین است.(مولر سل، هاریزون سل، پلکسی فرم سل)

آماکرین سل و هاریزون سل‌ها: این سلول‌ها آکسون ندارند و فقط دندریت دارند. این دندریت وظیفه آکسون را هم انجام می‌دهد. ماکرون به معنی آکسون است و آماکرون یعنی سلولی که آکسون ندارد.
پس سلول‌های مولر جسم سلولی‌شان در inner nuclear layer قرار دارد.
لایه ۷- inner plexiform layer یا پلکسی فرم داخلی: باز سیناپس داریم مثلاً بای‌پلار‌ها گانگلیون سل که شیمیایی است یا بای پلار آماکرون که شیمیایی است یا آماکرون آماکرون سل که الکتریکی است. بای‌پلار بای‌پلار که الکتریکی است.
لایه ۸- ganglion cell layer: جایی است که فقط جسم سلولی سلول‌های گانگلیون هست حدود ۲۰ نوع سلول گانگلیونی داریم که در کتاب‌ها به ۳ یا ۴ نوع آنها را نشان می‌دهند.
لایه ۹- optic nerve fiber layer یعنی لایه ای که آکسون سلول‌های گانگلیونی است که آکسون این سلول‌ها عصب شماره ۲ جمجمه ای را می‌سازند (optic nerve)
لایه ۱۰- inner limiting membrane: ضمائم سیتوپلاسمی سلول‌های مولر است که به این انتها کشیده شده است.
نکته: ما دو تا مدار نورونی داریم. مدار نورونی اول مدار سه نورونی است. مدار نورونی دوم، مدار پنج نورونی است.
مدار سه نورونی در سنترال رتینا قرار گرفته به ویژه در فوویولا و مدار پنج نورونی در پریفرال قرار گرفته.
مدار سه نورونی شامل فوتورسپتور، بای‌پلار سل و گانگلیون سل است. انتظار می‌رود که در آخر صحبت انواع این سلول‌ها یعنی نوع هر کدام مشخص شود. در مدار پنج نورونی: فوتورسپتور، هاریزون سل، بای‌پلار سل، آماکرون سل، گانگلیون سل قرار دارد که باید انواع اینها مشخص شود.
خصوصیات فوتورسپتورها:
ما دو روش داریم برای اینکه یک سیگنال را در مسیر انتقال سیگنال پخش کنیم. مسیر انتقال سیگنال یعنی مسیری که در آن سلول‌های تحریک پذیر قرار گرفته اند. سیگنال چیست؟ همان پتانسیل عمل است. به نام‌های مختلف می‌آید (سیگنال، AP) ۱- یک روش همان پتانسیل عمل است. وقتی می‌گویند سلول discharge شد یعنی چه؟ یعنی همان AP تولید و منتقل می‌کند. fire می‌شود یعنی چه؟ یعنی همان پتانسیل عمل تولید می‌کند حسن تولید AP چیست؟ تضعیف نمی‌شود پس می‌تواند مسافت طوالانی را برود. یعنی محیط هادی باشد یعنی یون‌ها به اندازه کافی باشند غشاء نفوذپذیری داشته باشد و عایقی نداشته باشیم تا…. این AP منتقل می‌شود. پس ثابت طول و ثابت زمان نداریم. قانون همه یا هیچ است. تضعیف ندارد چرا؟ چون مرتب خودش دارد خودش را تقویت می‌کند.
۲- روش انتقال دوم: الکتروتونیکال است. جریان الکتروتونیکال یعنی مثلاً یک فوتون نور به فوتورسپتور برخورد کرده یک کانال‌هایی را باز کرده و سدیم وارد شده آن ناحیه را دپلاریزه کرده بعد آن سدیم‌ها پخش می‌شوند در حین اینکه پخش می‌شوند سیگنال را هم منتقل می‌کنند. این سوال پیش می‌آید که تا چقدر برود که هنوز منجر به پاسخ شود؟ چون تضعیف می‌شود و از طرفی ثابت زمان داریم می‌گوییم تا چه وقت؟ پس جریان الکتروتونیکال هم پیام را منتقل می‌کند ولی تضعیف دارد و چون این تضعیف دارد می‌گوییم به چه دردی می‌خورد؟ در مسافت‌های خیلی کوتاه پیام را منتقل می‌کنند چون ثابت زمان و مکان داریم. پس در یک سلول عصبی واقعی یا نورون هیچ وقت نمی‌توانیم از الکتروتونیکال کارنت انتظار انتقال پیام داشته باشیم چون در مسافت کوتاه تمام می‌شود و پیام کامل منتقل نمی‌شود. پس در اینترنورون‌ها که کوچک هستند و ضمائم‌شان کوتاه است AP نمی‌خواهد و با الکتروتونیکال کارنت کارش راه می‌افتد.
با توجه به اینکه گفتیم دو روش انتقال سیگنال داریم. باید توجه کنیم که در شبکیه همه سلول‌های ما اینترنورون هستند غیر از گانگلیون سل‌ها. پس انتقال پیام از همان فوتورسپتورها تا بیاید به گانگلیون الکتروتونیکال است. لزومی ندارد که AP تولید شود فقط گانگلیون سل ناچار است که AP تولید کند چون می‌خواهد مسافت طولاتی را طی کند.

سوال امتحانی: بعضی از سلول‌های آماکرین در شان AP تولید می‌شود با اینکه اینترنورون هستند؟
استثنایی که در فوتورسپتورها وجود دارد در برابر سایر سلول‌های تحریک پذیر:
سلول‌های تحریک پذیر وقتی تحریک می‌شوند دیلاریزه می‌شوند و وقتی دپلاریزه شدند ترانسمیتر آزاد می‌کنند ولی در فوتورسپتورها اینگونه نیست. آنها در حالت استراحت دپلاریزه می‌شوند و در حالت تحریک هایپرپلاریزه می‌شوند.

در outer segment فوتورسپتورها یک کانال‌هایی داریم به نام Na-Ca Nonselective comp dependent channel این کانال وابسته به cGMP است. یعنی اگر غلظت cGMP تا حدی بالا باشد این کانال‌ها باز می‌شود و اگر غلظتش کم باشد یا اصلاً نباشد این کانال بسته است. پس وابسته است به آن. دوما این کانال غیرانتخابی است یعنی هم سدیم ازش رد می‌شود هم کلسیم. ولی در شکل نوشته کانال سدیم چون سدیم هفت برابر کلسیم از این کانال‌ها عبور می‌کند. هم کلسیم و هم سدیم جریانشان inward است یعنی رو به داخل است.

در تاریکی که به معنی Resting فوتورسپتورها است. این کانال‌ها بازند و چرا؟ چون cGMP غلطتش بالاست. پس سدیم وارد می‌شود. از طرفی گفتیم در inner segment ارگانل داریم و یک از غالب‌ترین ارگانل‌ها میتوکندری است. معمولاً جایی که میتوکندری باشد یعنی انرژی است و جایی که بحث انرژی مطرح شود یعنی میتوکندری دارد انرژی تولید می‌کند برای پمپ. پس در غشاء inner segment ما پمپ سدیم پتاسیم داریم که سدیم را بیرون می‌دهد و پتاسیم وارد می‌کند. پس در تاریکی از بالا سدیم وارد و از پایین توسط پمپ سدم خارج می‌شود و این عمل همین طور ادامه دارد به آن جریان تاریکی می‌گوییم (dark current). مامی‌دانیم که پمپ سدیم پتاسیم الکتروژنز است. یعنی چه؟ یعنی با خارج کردن ۳ تا سدیم و وارد کردن ۲ تا پتاسیم باعث می‌شود که داخل سلول منفی تر شود. سؤال: آیا الان پمپ سدیم پتاسیم در فوتورسپتورها می‌تواند الکتروژنز باشد؟ خیر. چون از بالا دارد سدیم وارد می‌شود پس داخل سلول منفی نخواهد شد حتی اگر پمپ سدیم پتاسیم در inner segment کار کند و… پس فوتورسپتور در حالت تاریکی به جای اینکه داخلش منفی‌تر باشد مثبت‌تر می‌شود، یا کمتر منفی می‌شود. مثلاً سلول‌های دیگر ممکن است RMP آنها ۷۰- یا ۸۰- باشد ولی در فوتورسپتورها RMP معادل ۴۰- یا ۴۵- است. پس در تاریکی فوتورسپتورها دپلاریزه می‌شوند. و چون دپلاریزه‌اند ترانسمیتر آزاد می‌کنند. ترانسمیترشان گلوتامات است پس آزاد شدن گلوتامات از فوتورسپتورها به معنی استراحت است یا تاریکی.
در روشنایی کانال‌ها بسته اند. چرا؟ چون غلظت cGMP کم شده. چرا؟ چون گوانیل سیکلاز تولید نمی‌کند. ولی پمپ سدیم پتاسیم دارد کار خودش را می‌کند. یعنی ۳ تا سدیم دارد می‌فرستد بیرون و ۲ تا پتاسیم وارد می‌کند. الان شبیه سلول‌های تحریک پذیر و در حالت استراحت است. یعنی داخل منفی‌تر می‌شود. پس در حالت تحریک یعنی نور سلول‌ها هایپرپلاریزه می‌شود و RMP آن ۷۰- یا ۷۵- می‌شود. پس ترشح ترانسمیتر قطع می‌شود. قطع شدن گلوتامات به معنی وجود نور یا تحریک فوتورسپتور است.
در نموداری محور افقی زمان و محور عمودی ولتاژ است. وقتی رو به پایین است جریان‌های رو به داخل بار مثبت را نشان می‌دهد. در شکلی که غشاء فوتورسپتور را نشان می‌دهد.
در تاریکی هیچ ارتباطی بین فوتورسپتورها و G پروتئین ترانس دیوسین نیست. پس فسفودی استراز غیرفعال است. پس کانال باز است. و cGMP غلطتش بالاست. چون دارد تولید می‌شود. چرا؟ چون گوانیلیل سیکلاز فعال است و باعث تبدیل GTP به cGMP می‌شود. ولی وقتی وارد روشنایی می‌شویم و نور به فوتورسپتور می‌خورد متاردوپسین II تولید شده. ترانس دیوسین را حساس کرده زیرا گروه آلفا جدا شده و به فسفودی استراز می‌چسبد cGMP فسفو دی استراز را فعال کرده و فسفودی استراز کارش این است که فرم حلقوی را به خطی تبدیل می‌کند. پس غلظت cGMP کم می‌شود و گوانیلیل سیکلاز غیرفعال می‌شود. پس کانال بسته می‌شود.

سدیم وقتی وارد سلول می‌شود عاملی است برای دپلاریزه کردن اگر نیاید‌ هایپرپلاریزه می‌شود وقتی از کلسیم حرف می‌زنیم یعنی نقشی در این امر ندارد. نقش کلسیم متفاوت است در آداپتاسیون بسیار مهم است. وقتی کانال در حالت استراحت باز است هم سدیم وارد می‌شود هم کلسیم. سدیم که از طریق پمپ به بیرون می‌رود ولی کلسیم یک مقداری در سلول جمع می‌شود. می‌دانیم که جمع شدن کلسیم در سلول جالب نیست چون توکسیک است. پس یا باید از طریق پمپ کلسیم خارج شود یا از قایق exchanger سدیم کلسیم exchange شود و از سلول خارج شود. یا به بافرهایی که داخل سیتوپلاسم و داخل میتوکندری هستند بچسبد ولی قبل از اینکه این کار را بکند کار خودش را انجام می‌دهد. کارش چیست؟ توجه کنید الان در وضعیت تاریکی هستیم کانال وابسته به cGMP باز است. سدیم و کلسیم می‌آید داخل. آیا این کانال همین طور باز می‌ماند؟ مادامی که ما در تاریکی هستیم باز می‌ماند؟ نقش کلسیم اینجا چیست؟ نقش کلسیم این است که نمی‌گذارد رودوپسین از فعالیت بیفتد. رودوپسین یا فوتوپسین فعالیت بیوشیمیایی‌شان چیست؟ وقتی از فوتوپیگمنت نام می‌بریم یعنی پروتئین کونژوگه شده – پروتئین‌های کونژوگه پروتئین‌هایی هستند که معمولاً به یک چیزی وصل هستند و آن چیزی که به آن وصل هستند پیگمنت است. اگر منظورمان از فوتوپیگمنت رودوپسین باشد پروتئینش اپسین است و یا اسکوتوپسین است و رنگدانه رتینال یا رتینن است. ولی اگر سلول مخروطی باشد اسم پروتئینش فوتوپسین است و رنگدانه همان رتینال یا رتینن است.(در رنگدانه‌شان با هم فرقی ندارند ولی جنس پروتئینشان با هم فرق دارد.)
ما سه مدل فوتوپسین داریم. یک مدل از آنها در شکلی با رودوپسین مقایسه می‌کنند. فوتوپیگمنت در سلول‌های استوانه‌ای چیست؟ رودوپسین. رودوپسین از چه درست شده؟ از پروتئین + رنگدانه. اسم پروتئینش چیست؟ اپسین یا اسکوتوپسین. رنگدانه رودوپسین چیست؟ رتینال.
فوتوپیگمنت در سلول‌های مخروطی چیست؟ فوتوپسین‌. فوتوپسین‌ از چه درست شده؟ از پروتئین + رنگدانه. اسم پروتئین فوتوپسین‌ چیست؟ فوتوپسین‌ سه نوع پروتئین دارد. رنگدانه فوتوپسین‌ چیست؟ رتینن.
پس در سلول‌های استوانه ای اسم پروتئین با اسم فوتوپیگمنتش متفاوت است. ولی در سلول‌های مخروطی اسم‌ها یکی است. اسم فوتوپیگمنتش فوتوپسین‌هاست و اسم پروتئین هم فوتوپسین است.
وقتی از رتینال صحبت می‌کنیم (همان رنگدانه) دو حالت دارد: سیس و ترانس.

اگر سیس باشد محکم می‌چسبد به پروتئین ولی وقتی ترانس می‌شود شل می‌شود و به راحتی جدا می‌شود. حالا چه چیزی سیس آن را ترانس می‌کند؟ فوتون نور.
وقتی فوتون نور به فوتوپسین‌ها یا رودوپسین‌ها می‌خورد باعث می‌شود فرم سیس به فرم ترانس در می‌آید. پروتئین تغییری نمی‌کند رنگدانه از فرم سیس به ترانس در می‌آید. سرعت در حد پیکوثانیه است. یک ساختمان حدواسط به وجود می‌آید. مثلاً رودوپسین می‌شود » اتورودوپسین » رومی‌رودوپسین » متارودوپسین I » متارودوپسین II که به آن می‌گویند: activated rhodopsin؛ یعنی فرم فعال رودوپسین همان متارودوپسین II است.
حالا چقدر فعال بماند؟ یک آنزیمی داریم به نام رودوپسین کیناز که می‌آید متارودوپسین II را فسفریله می‌کند وقتی فسفریله شد غیرفعال می‌شود. یک پروتئین داریم به نام اریستین که غیرفعال نگهش می‌دارد. تا دو قسمت از هم جدا شوند (یعنی پروتئین و رنگدانه). در عرض چند دقیقه دوباره به هم بچسبند و به ما فوتوپیگمنت بدهند برای چرخه جدید.
کلسیم یکی از کارهایی که می‌کند می‌رود می‌چسبد به پروتئینی در سیتوپلاسم outer segment به نام ریکاورین. این درست عین کالمودولین است. الان یک کمپلکس کلسیم-ریکاورین داریم که این باعث می‌شود رودوپسین کیناز کار نکند. پس متارودوپسین ما فعال خواهد ماند.

CV استاد گرانقدر خانم دکتر توراندخت بلوچ نژاد