Bagaimana Kita Lihat:
Langkah Pertama Visi Manusia
Langkah Pertama Visi Manusia
Oleh: Diane M. Szaflarski, Ph.D.
Efisiensi dan kelengkapan mata dan otak tak tertandingi dibandingkan dengan
setiap bagian dari aparatus atau instrumentasi pernah diciptakan. Kita tahu
fungsi yang menakjubkan mata dan otak sebagai indera penglihatan. Visi adalah
suatu proses rumit yang memerlukan berbagai komponen mata manusia dan otak
untuk bekerja sama. . Langkah awal ini dan kuat menarik rasa dilakukan
di retina mata. Secara khusus, neuron fotoreseptor yang (fotoreseptor disebut)
di retina mengumpulkan cahaya dan mengirimkan sinyal ke jaringan neuron yang
kemudian menghasilkan impuls listrik yang masuk ke otak. Otak kemudian
memproses mereka impuls dan memberikan informasi tentang apa yang kita lihat.
Dalam unit ini kita akan menyelidiki langkah awal dalam proses penglihatan.
Kami akan menemukan bagaimana kerja fotoreseptor, dan secara khusus akan
memeriksa pada protein fotoreseptor untuk mempelajari bagaimana energi cahaya
diubah menjadi energi listrik.
Anatomi manusia telah dipelajari sejak zaman kuno. Selama lebih dari 1400
tahun pemahaman kita tentang anatomi didasarkan pada teori dokter Yunani, Galen dari Pergamum
(130-200 M). Namun pemahaman yang akurat dan komprehensif anatomi manusia
ditunda sampai masa Renaissance. Studi sistematis pertama anatomi manusia yang
dilakukan oleh Andreas Vesalius (1514-1564). Struktur utama adalah iris, lensa,
pupil, kornea, retina, vitreous humor, disk optik dan saraf optik (LIHAT GAMBAR
1).
Pemahaman yang realistis fungsi komponen mata dimulai sekitar abad ke-17
dalam wujud retina, bukan kornea seperti yang diperkirakan sebelumnya yang
berfungsi untuk mendeteksi cahaya. Johannes Kepler dari Jerman dan Renee
Descartes dari Perancis, baik fisikawan terkemuka menerapkan konsep fisik sinar
cahaya dan optik geometri untuk proses penglihatan. Kepler pertama mengusulkan
agar lensa mata memfokuskan gambar ke retina. Beberapa dekade kemudian
Descartes menunjukkan bahwa Kepler benar.
Dengan pembedahan mata dari sapi jantan mendalilkan bahwa gambar itu
terbalik sebagai hasil dari fokus ke retina oleh lensa mata.
Sekitar awal abad ke-19 Thomas Young, seorang ahli fisika terkemuka dan
dokter,melakukan sejumlah studi pada
mata. Ia menunjukkan bahwa hasil dari astigmatisme kornea benar melengkung.
Lensa di kacamata berfungsi dengan mengoreksi kurva kornea yang tidak tepat.
Cahaya yang mencerminkan off dari objek di sekitar kita adalah dicitrakan ke
retina oleh lensa. Retina, yang terdiri dari tiga lapisan neuron (fotoreseptor,
bipolar dan ganglion) bertanggung jawab untuk mendeteksi cahaya dari
gambar-gambar ini kemudian menyebabkan impuls untuk dikirim ke otak sepanjang
saraf optik. Otak decode gambar-gambar ini menjadi informasi yang kita kenal sebagai
visi.
Anatomi mikroskopis: Sel Rod dan Sel Cone dari Retina
Pada 1830 yang beberapa ilmuwan Jerman menggunakan mikroskop untuk meneliti
retina. Selama waktu itu dua sel yang berbeda ditemukan pada retina, sel-sel
batang dan sel kerucut.
Penelitian tambahan menunjukkan bahwa sel-sel batang dan kerucut yang
responsif terhadap cahaya. Max Schultze (1825-1874) menemukan bahwa retina
adalah reseptor kerucut warna mata dan sel-sel batang retina sementara tidak
peka terhadap warna, sangat sensitif terhadap cahaya pada tingkat rendah. Selig
Hecht menunjukkan, pada tahun 1938, kepekaan sel batang indah ketika ia
menunjukkan bahwa foton tunggal dapat memulai respon dalam sel batang. sel Cone
di sisi lain yang kurang peka terhadap cahaya, tetapi menunjukkan kepekaan yang
bagus untuk warna yang berbeda. Sel kerucut tetap unstimulated dalam lingkungan
cahaya rendah bahwa kita tidak melihat warna di tempat-tempat remang-remang. Di
mata manusia, ada sel-sel batang banyak lagi di retina daripada yang terdapat
sel-sel kerucut. pada hewan sering berhubungan dengan insting hewan dan
kebiasaan. Sebagai contoh, burung seperti elang memiliki jumlah jauh lebih
tinggi dari kerucut daripada manusia. Hal ini membiarkan mereka untuk melihat
hewan-hewan kecil dari jarak jauh.
Sebuah gambar skematis sel batang dan kerucut
diperlihatkan pada Gambar 2.
Sel-sel dibagi menjadi dua bagian. Bagian bawah disebut segmen batin. Ini
berisi inti dan ujung sinapsis. Ujung sinapsis menempel pada neuron yang
menghasilkan sinyal yang masuk ke otak. Bagian atas disebut segmen luar. Segmen
luar terdiri dari membran yang dilipat menjadi beberapa lapisan disk. Disk
terdiri dari sel-sel yang mengandung molekul yang menyerap cahaya.
Visual Pigmen
Selama 1800-pigmen visual yang ditemukan di retina. Ilmuwan, bekerja dengan
cahaya lilin, membedah retina dari mata katak. Ketika retina yang terkena
cahaya hari mereka berubah warna. Para ilmuwan telah menemukan bahwa retina
yang peka cahaya. Mereka menyadari bahwa warna mereka mengamati disebabkan
adanya pigmen visual, yang diberi nama rhodopsin. Kemudian penelitian
menunjukkan rhodopsin yang merupakan protein yang ditemukan dalam disk membran
sel batang.
Pigmen juga ditemukan dalam sel-sel kerucut. Ada tiga jenis sel kerucut,
yang masing-masing berisi pigmen visual. Pigmen ini disebut pigmen visual
merah, biru atau hijau. Sel-sel kerucut mendeteksi warna primer, dan otak
campuran warna-warna ini tampaknya tak terhingga dalam proporsi variabel
sehingga kita dapat merasakan berbagai macam warna.
Teori asli penglihatan warna diperkenalkan oleh Thomas Young sekitar 1790,
sebelum penemuan sel kerucut di retina. Ia adalah orang pertama yang
mengusulkan bahwa mata manusia hanya melihat tiga warna utama, merah, biru dan
kuning dan semua warna yang terlihat lainnya adalah kombinasi dari semuanya.
Young membentuk dasar teori warna visi untuk para ilmuwan yang diikuti. protein
fotoreseptor yang dari sel kerucut belum terisolasi. Ini mungkin mungkin karena
kesulitan dalam memperoleh mereka. Ada banyak sel kerucut lebih sedikit dari
sel-sel batang dalam retina. Binatang juga banyak yang tidak memiliki sel
kerucut dan karenanya tidak melihat dalam warna.
Sebuah Protein Penting
dalam Cell Rod: Rodopsin
George Wald dan rekan di Universitas Harvard memelopori pemahaman kita dari
molekul yang bertanggung jawab untuk langkah pertama dalam proses penglihatan.
Untuk ini dan pekerjaan lain pada visi dia adalah penerima Hadiah Nobel 1967
dalam Kedokteran dan Fisiologi. Wald kelompok adalah yang pertama untuk
mengetahui komponen molekul dari rhodopsin protein fungsional sel batang itu. Wald
dan rekan kerja menetapkan bahwa protein terdiri dari dua bagian molekul:
urutan asam amino yang disebut berwarna opsin dan kromofor organik kuning yang
disebut retina.
bahwa protein rhodopsin memiliki berat molekul ~ 40 kDa. mencakup protein
membran dari sel batang, dan karena itu disebut protein trans-membran. Struktur
tepat rhodopsin belum pernah ditentukan, namun data eksperimen memimpin ilmuwan
untuk memprediksi yang berisi tujuh heliks atau bergantian. Sebuah gambar
skematis rhodopsin dalam membran sel batang ditunjukkan pada Gambar 3. Sekitar
setengah dari protein yang terkandung dalam membran dengan sekitar 25% dari
protein berbaring baik di atas dan di bawah membran.
Ini adalah protein rhodopsin dalam retina yang menyerap cahaya yang masuk
ke mata
Dalam proses foto-eksitasi, rhodopsin menyerap cahaya dan sangat tertarik
untuk keadaan elektronik yang lebih tinggi. Penelitian telah menunjukkan bahwa
pada foto-eksitasi bagian retina mengalami rhodopsin yang memutar di sekitar
salah satu ikatan rangkap (lihat Gambar 4). Retina kemudian memisahkan dari
opsin tersebut. Perubahan geometri memulai serangkaian peristiwa yang akhirnya
menyebabkan impuls listrik untuk dikirim ke otak sepanjang saraf optik.
Vitamin A dan retina
Selama bagian awal abad ke-20 lanjutan pekerjaan di perbatasan penelitian
bertujuan untuk memahami visi. George Wald dan rekan kerja nya terisolasi
vitamin A dari retina pada tahun 1933.
Sekarang dipahami bahwa tubuh manusia membuat retina dari vitamin A. Sebuah
gambar retina dan vitamin A ditunjukkan pada Gambar 5. Baik retina dan vitamin
A molekul rantai panjang berisi obligasi ganda. Ketika memisahkan retina dari
opsin, beberapa retina hancur. Untuk mengisi hancur retina, adalah penting
untuk memiliki sumber vitamin A dalam diet Anda. Tanpa sumber vitamin A,
kebutaan malam bisa berkembang sebagai batang tidak dapat berfungsi efektif
tanpa sumber memadai retina.
Laporan terbaru fotoreseptor dan retina
Studi tentang fotoreseptor dapat mengarah pada pengembangan perangkat
elektronik dan optik yang lebih baik, serta perbaikan di bidang robotika dan
buatan penginderaan. Beberapa publikasi terbaru dari jurnal,
"Science" dan "Alam" dalam bidang fotoreseptor adalah sebagai
berikut.
1)
Percobaan Laser untuk
menjelaskan Memutar Obligasi retina Setelah Penyerapan Foton, Science, Volume
254, 18 Oktober 1991, p 412-415.
2)
Penentuan Struktur Rodopsin Sapi, Nature, Volume 362,
April 22, 1993, hal 770-772.
3)
Membuat bermutasi Bentuk Rodopsin untuk menjelaskan
Volume nya Struktur dan Fungsi, Science, 250, 5 Oktober 1990, hal 123-124
0 komentar:
Posting Komentar