Các tế bào hình nón là cơ quan thụ cảm ánh sáng trên võng mạc của mắt chịu trách nhiệm về màu sắc và tầm nhìn sắc nét. Họ tập trung cao độ ở đốm vàng, khu vực của tầm nhìn màu và cũng là khu vực của tầm nhìn sắc nét nhất. Con người có ba loại tế bào hình nón khác nhau, mỗi loại có độ nhạy tối đa đối với dải tần số ánh sáng xanh lam, xanh lục và đỏ.
Các hình nón là gì?
Vùng có tầm nhìn rõ nét nhất tập trung ở võng mạc của con người trong đốm vàng (fovea centralis) với đường kính khoảng 1.5 mm. Đồng thời, tầm nhìn màu sắc cũng nằm ở trung tâm fovea. Các đốm vàng nằm ở vị trí trung tâm trong trục thị giác của mắt để "nhìn thẳng" và được trang bị khoảng 140,000 tế bào cảm quang màu trên mỗi qmm. Chúng được gọi là các tế bào hình nón L-, M- và S, có độ nhạy sáng cao nhất trong dải màu vàng-lục, lục và lam-tím. Mặc dù các tế bào hình nón L có độ nhạy tối đa là 563 nanomet trong phạm vi màu vàng-xanh lục, nhưng chúng cũng tiếp quản phạm vi màu đỏ, do đó chúng thường được gọi là các thụ thể màu đỏ. Ở phần trong cùng của fovea centralis, foveola, có đường kính chỉ khoảng 0.33 mm, chỉ có các hình nón M và L. Tổng cộng, có khoảng 6 triệu thụ thể màu (tế bào hình nón) trên võng mạc. Ngoài các tế bào hình nón, võng mạc chủ yếu được trang bị bên ngoài điểm vàng với khoảng 120 triệu tế bào cảm thụ ánh sáng bổ sung, được gọi là hình que. Chúng có cấu trúc tương tự như tế bào hình nón, nhưng nhạy cảm hơn nhiều với ánh sáng và chỉ có thể phân biệt giữa tông màu sáng và tối. Chúng cũng rất nhạy cảm với các vật thể chuyển động trong trường thị giác ngoại vi, tức là bên ngoài trung tâm màng mắt.
Giải phẫu và cấu trúc
Ba loại tế bào hình nón và hình que khác nhau, chỉ có một loại duy nhất trong võng mạc, chuyển đổi các gói ánh sáng nhận được thành các tín hiệu thần kinh điện trong chức năng của chúng như cơ quan thụ cảm ánh sáng. Mặc dù có các nhiệm vụ hơi khác nhau, nhưng tất cả các cơ quan thụ cảm quang đều hoạt động theo cùng một nguyên tắc hoạt động sinh hóa-vật lý. Các tế bào hình nón bao gồm một phần bên ngoài và một phần bên trong, nhân và khớp thần kinh để liên lạc với các tế bào lưỡng cực. Các phân đoạn bên ngoài và bên trong của tế bào được nối với nhau bởi một cilium cố định, cilium nối. Xilium bao gồm các vi ống trong một sự sắp xếp không theo mùa (hình đa giác chín cạnh). Các vi ống phục vụ ổn định cơ học kết nối giữa các phân đoạn bên ngoài và bên trong và vận chuyển vật chất. Phần bên ngoài của các tế bào hình nón có một số lượng lớn các màng xâm nhập, cái gọi là các đĩa. Chúng tạo thành các mụn nước phẳng, dày đặc, - tùy thuộc vào loại của chúng - chứa các sắc tố thị giác nhất định. Phân đoạn bên trong với nhân tế bào tạo thành phần hoạt động trao đổi chất của cơ quan thụ cảm quang. Ở lưới nội chất tổng hợp prôtêin diễn ra và trong nhân có vô số mitochondria chăm sóc sự chuyển hoá năng lượng. Mỗi hình nón tiếp xúc với tế bào lưỡng cực “riêng” của nó thông qua khớp thần kinh của nó, để trung tâm thị giác ở não có thể hiển thị một điểm ảnh riêng biệt cho mỗi hình nón, cho phép tầm nhìn sắc nét với độ phân giải cao.
Nhiệm vụ
Nhiệm vụ quan trọng nhất của tế bào hình nón là dẫn truyền xung động ánh sáng, chuyển đổi kích thích ánh sáng nhận được thành xung thần kinh điện. Quá trình truyền dẫn phần lớn diễn ra ở phần bên ngoài của hình nón dưới dạng một “tầng truyền tín hiệu hình ảnh” phức tạp. Điểm khởi đầu là iodopsin, bao gồm opsin hình nón, phần protein của một sắc tố thị giác khác nhau tùy thuộc vào loại hình nón và võng mạc, a vitamin A phát sinh. Một photon tới có bước sóng “bên phải” dẫn đến chuyển đổi võng mạc thành một dạng khác, khiến hai thành phần phân tử lại tách ra và opsin được kích hoạt, bắt đầu một chuỗi các phản ứng và chuyển đổi sinh hóa. Hai tính năng quan trọng ở đây. Miễn là hình nón không nhận được các xung ánh sáng của sóng có độ dài mà loại iotopsin của nó phản ứng, hình nón liên tục tạo ra dẫn truyền thần kinh glutamate. Nếu tầng truyền tín hiệu được bắt đầu bởi đầu vào ánh sáng thích hợp, việc giải phóng glutamate bị ức chế, làm cho các kênh ion tại tế bào lưỡng cực kết nối với khớp thần kinh đóng lại. Điều này dẫn đến các điện thế hoạt động mới trong võng mạc hạ lưu hạch các tế bào, được truyền dưới dạng xung điện đến các trung tâm thị giác của CNS để xử lý thêm. Do đó, tín hiệu thực tế không được tạo ra bằng cách kích hoạt a dẫn truyền thần kinh, nhưng do sự ức chế của nó. Một điểm đặc biệt khác là không giống như hầu hết các xung thần kinh, nơi mà “nguyên tắc tất cả hoặc không có gì” chiếm ưu thế, trong quá trình truyền tải, tế bào lưỡng cực có thể tạo ra các tín hiệu dần dần, tùy thuộc vào sức mạnh của sự ức chế của glutamate. Như vậy, sức mạnh của tín hiệu do ô lưỡng cực phát ra tương ứng với cường độ của ánh sáng tới hình nón tương ứng.
Bệnh
Các triệu chứng phổ biến nhất của rối loạn chức năng liên quan đến tế bào hình nón trong võng mạc của mắt là thâm hụt thị lực màu, màu sắc mù, và suy giảm thị lực tương phản và thậm chí mất trường thị giác. Khi khiếm khuyết về thị giác màu sắc, loại tế bào hình nón tương ứng bị hạn chế về chức năng, trong khi màu sắc mù, các tế bào hình nón không có hoặc bị hỏng toàn bộ chức năng. Các khiếm khuyết thị giác có thể là bẩm sinh hoặc mắc phải. Sự thiếu hụt thị lực màu di truyền phổ biến nhất là thiếu màu xanh lá cây (deuteranopia). Nó xảy ra chủ yếu ở nam giới do khiếm khuyết di truyền trên nhiễm sắc thể X. Khoảng 8% dân số nam bị ảnh hưởng. Suy giảm khả năng nhận biết màu sắc trong phạm vi màu xanh lam đến vàng là khiếm khuyết thị giác phổ biến nhất trong mất thị lực màu do tổn thương trên thần kinh thị giác do một tai nạn, đột quỵ or não khối u. Trong một số trường hợp, chứng loạn dưỡng hình nón-que bẩm sinh (ZSD) xuất hiện với các triệu chứng tiến triển từ từ đến mất thị trường. Bệnh bắt đầu ở điểm vàng và ban đầu gây thoái hóa các tế bào hình nón, chỉ sau đó các tế bào hình que bị ảnh hưởng do loạn dưỡng lan ra các phần khác của võng mạc.
