A LÁTÁS BIOFIZIKÁJA
AZ EMBERI SZEM GEOMETRIAI OPTIKÁJA
AZ EMBERI SZEM GEOMETRIAI OPTIKÁJA FOTORECEPTOROK A LÁTÁS MOLEKULÁRIS MECHANIZMUSA A SZÍNLÁTÁS ELMÉLETE ELEKTRORETINOGRAM Két kérdés: “Sötétben minden tehén fekete” Lehet-e teniszt játszani sötétben kivilágított hálóval, vonalakkal, ütőkkel és labdával?
AZ EMBERI SZEM GEOMETRIAI OPTIKÁJA
AZ EMBERI SZEM GEOMETRIAI OPTIKÁJA A szem törőközegei Dszem= 63 dioptria, Dkornea= 40, Dlencse= 15+ A szem összetett optikai rendszer Normál szem, Rövidlátás – myopia, Távollátás – hypermetropia Asztigmatizmus – cilinderes lencse
AZ EMBERI SZEM GEOMETRIAI OPTIKÁJA
AZ EMBERI SZEM GEOMETRIAI OPTIKÁJA
A redukált szem
5 méternél távolabbi tárgyak esetén alkalmazható
AZ EMBERI SZEM GEOMETRIAI OPTIKÁJA
AZ EMBERI SZEM GEOMETRIAI OPTIKÁJA
Az emberi szem mint összetett törőrendszer
Myopia
Hypermetropia (Asztigmatizmus cilinderes lencse)
AZ EMBERI SZEM GEOMETRIAI OPTIKÁJA
FOTORECEPTOROK Receptorok szerkezete csapok ~(30 × 2-4) mikrométer (színlátás) pálcikák ~(60 × 1-2) mikrométer (fényérzékelés) A receptorok eloszlása Érzékenység (1-2 foton a pálcikáknál) (3-5 receptor) Adaptáció (10-9 – 105 lux) Myopia
Hypermetropia (Asztigmatizmus cilinderes lencse)
Feloldóképesség (70 mikrométer 25 cm távolságon) (két különböző receptor, köztük egy nyugalmi receptor)
AZ EMBERI SZEM GEOMETRIAI OPTIKÁJA
FOTORECEPTOROK
Pálcika Csap
Asztigmatizmus
Pálcikák ~(60 × 1-2) mikrométer (fényérzékelés)
Külső szegmens
diszk Cilium
Belső szegmens
(Korrekció cilinderes lencsével)
Szinaptikus terminal
sejtmag
zsák
Csapok ~(30 × 2-4) mikrométer (színlátás)
FOTORECEPTOROK
FOTORECEPTOROK
FOTORECEPTOROK
A fény haladási iránya
FOTORECEPTOROK
A rodopszin elhelyezkedése pálcika citoplazma felé néző felszín
Diszk membrán
külső szegmens
belső szegmens diszk belsejébe néző felszín
FOTORECEPTOROK
FOTORECEPTOROK Pálcika
Áram (pA)
860 foton
Sötétben csak a pálcikák működnek. Nincs színlátás
2× 2×
3 foton
Csap 36000 foton 2×
A csapok gyorsabban és rövidebb ideig válaszolnak. Gyors mozgás követésére alkalmasabbak.
190 foton
Idő (s)
FOTORECEPTOROK
FOTORECEPTOROK
Vavilov kísérlet E n= , hiba = hf ΔE = hf ⋅ n = hf ⋅
ΔE = E
Ehf = E
n E = hf
(Poisson eloszlás)
Ehf
hf 1 = E n
Adaptáció (10-9 – 105 lux) a. Pupilla reflex (~16×) b. Fotopigment koncentráció (kevés fény, magas pigment koncentráció) c. Térbeli szummáció (kevés fény, több receptor per idegrost) d. Időbeli szummáció (kevés fény, hosszabb idő alatt vált ki ingert)
A pálcikák egy-két foton képesek érzékelni
e. (intracelluláris kalcium koncentráció)
A LÁTÁS MOLEKULÁRIS MECHANIZMUSA
A LÁTÁS MOLEKULÁRIS MECHANIZMUSA Fény → retinal → opszin*→ tranducin → PDE → cGMP↓ 1:1 1:1 1:500 2:1 1:millió
(Absz.max. 380 nm)
(Absz.max. 500 nm)
Na+ csatornák bezáródnak → hiperpolarizáció → →transmitter felszabadulás módosul → ingerület (több száz Na+ csatorna bezáródik, több mint egy millió Na+ nem lép be) Ejel = 1.5-3 eV,
Eion = 6x103 – 6x104 eV,
Erősítés = 2x103 -2x104 A LÁTÁS MOLEKULÁRIS MECHANIZMUSA
A LÁTÁS MOLEKULÁRIS MECHANIZMUSA
Fény → ↓[cGMP] → csatornák bezáródnak → hiperpolarizáció → transzmitter felszabadulás csökken (gátló transzmitter) → stimuláció nő
Fény abszorpciója
Sötét áram Depolarizált
Hiperpolarizált
Biokémiai folyamatok sorozatának eredményeképpen a Na+ csatornák bezárodnak, hiperpolarizációt eredményezve.
A LÁTÁS MOLEKULÁRIS MECHANIZMUSA
SZÍNLÁTÁS
SZÍNLÁTÁS
A SZÍNLÁTÁS ELMÉLETE
Különböző csapok (kék, zöld, vörös) (ugyanaz a retinál, különböző opszin) Young-Helmholtz elmélet X = rR + bB + gG (Monokromatikus szín, kevertszín) (Színtévesztés)
A LÁTÁS BIOFIZIKÁJA
ELEKTRORETINOGRAM A szem elektromos tulajdonságai A korneához viszonyítva a retina –6 mV potentiálú. Elektrotinogram (ERG)
AZ EMBERI SZEM GEOMETRIAI OPTIKÁJA FOTORECEPTOROK A LÁTÁS MOLEKULÁRIS MECHANIZMUSA A SZÍNLÁTÁS ELMÉLETE ELEKTRORETINOGRAM
Korai szakasz (ERP, Early Receptor Potencial)
Két kérdés:
Késői szakasz ‘a’ ‘b’ ‘c’ hullámok
“Sötétben minden tehén fekete” Lehet-e teniszt játszani sötétben kivilágított hálóval, vonalakkal, ütőkkel és labdával?
Sötét adaptáció (30 perc is lehet) A vitaminhiány, farkasvakság ELEKTRORETINOGRAM
A GEOMETRIAI OPTIKA ALAPJAI
Bifázisos hullám
Snellius - Descartes ERP
kikapcsolási tüske
pigmenthám
a
receptor sejtek, hiperpolariáció
b
Müller sejtek depolarizáció
nab
sin i = sin r
A GEOMETRIAI OPTIKA ALAPJAI
A GEOMETRIAI OPTIKA ALAPJAI
FÉNYTÖRÉS Vastag gyűjtőlencsék képalkotása
1 = ( n − 1) f
⎡ 1 1 ⎤ ( n − 1) 2 d + ⎥+ ⎢ R2 ⎦ n R1 R2 ⎣ R1
A GEOMETRIAI OPTIKA ALAPJAI
Vékony gyűjtőlencsék képalkotása
1 1 1 = + f k t 1 D (dioptria ) = f
1 = ( n − 1) f
⎡ 1 1 ⎤ + ⎢ ⎥ R2 ⎦ ⎣ R1
LENCSEHIBÁK • Monokromatikus Aberrációk 7
– – – – –
i3 i5 i i9 sin i = i − + − + − ... 3! 5! 7! 9! Gömbi eltérés (szférikus aberráció) Kóma (üstökös hiba) Asztigmatizmus Képmezőgörbület Torzítás
• Kromatikus Aberráció – Longitudinális kromatikus aberráció – Laterális kromatikus aberrációk
LENCSEHIBÁK
LENCSEHIBÁK
Kóma Gömbi eltérés
Kóma esetén az objektum távol van az optikai tengelytől.
LENCSEHIBÁK
LENCSEHIBÁK
Asztigmatizmus Kóma
LENCSEHIBÁK
LENCSEHIBÁK
Torzítás
Asztigmatizmus
Ebben az esetben is a szimmetrikus objektum távol van az optikai tengelytől és a képe tangenciálisan vagy szaggitálisan megnyúlik. LENCSEHIBÁK
Képmezőgörbület
Kromatikus aberráció
LENCSEHIBÁK
Oka a fénytörés hullámhossz függése diszperzió
A fény elhajlik a fehér fényt alkotó színek elválnak (diszperzió). A vörös fény hajlik el legkevésbé, az ultraibolya a legjobban.
LENCSEHIBÁK
Longitudinális kromatikus aberráció
A LÁTÁS BIOFIZIKÁJA A GEOMETRIAI OPTIKA ALAPJAI LENCSEHIBÁK AZ EMBERI SZEM GEOMETRIAI OPTIKÁJA FOTORECEPTOROK A LÁTÁS MOLEKULÁRIS MECHANIZMUSA A SZÍNLÁTÁS ELMÉLETE ELEKTRORETINOGRAM Két kérdés: “Sötétben minden tehén fekete”
Longitudinális színkép
LENCSEHIBÁK
Lehet-e teniszt játszani sötétben kivilágított hálóval, vonalakkal, ütőkkel és labdával? Hullámhossz (nm)
Laterális kromatikus aberráció
Hullámszám
SZÍNLÁTÁS
FOTORECEPTOROK
Receptorok eloszlása nazális
pálcikák
receptorsűrűség
103/mm2 150
temporális
90°
30°
100
vakfolt csapok
0°
visus 1/1
60
30°
fovea centralis visus
90° 60° 30° 0° 30° 60° 90°
vakfolt
(%) 80
60°
60°
50
érzékenység sötétben
90°
1/2
20
1/4 1/8
90° 60° 30°
0° 30° 60° 90°
vakfolt
fovea centralis
fovea centralis
40
A LÁTÁS MOLEKULÁRIS MECHANIZMUSA
Az elnyelt foton csak triggerként szolgál
1:1
1:500
2:1
1:106
A LÁTÁS MOLEKULÁRIS MECHANIZMUSA
