asta

Come asta vengono chiamati i fotorecettori della retina responsabili della visione notturna monocromatica fotosensibile e della visione periferica. La concentrazione principale dei bastoncelli è all'esterno della macchia gialla centrale (fovea centralis) sulla retina, che è principalmente dotata di tre diversi tipi di coni per il colore e la visione nitida durante il giorno e al crepuscolo leggero.

Cosa sono le bacchette?

I circa 110 milioni di bastoncelli sulla retina sono fotorecettori che reagiscono agli impulsi luminosi in modo molto più sensibile rispetto ai circa 6 milioni di coni. Le aste sono quindi predestinate per la visione notturna (visione scotopica) e la visione al crepuscolo oscuro. Poiché esiste un solo tipo di barra particolarmente sensibile alla luce nella gamma spettrale blu-verde, la visione diventa monocromatica al di sotto di una certa luminosità.

I diversi colori non vengono più percepiti. L'elevata sensibilità alla luce è in parte a scapito del contrasto. Poiché fino a 20 bastoncelli segnalano impulsi luminosi allo stesso ganglio tramite cellule bipolari, il centro visivo nel cervello non può più localizzare l'impulso luminoso con la stessa precisione dei coni, che sono spesso collegati ai "loro" gangli in un rapporto 1: 1. Sebbene il principio di convertire gli impulsi luminosi in segnali nervosi elettrici sia fondamentalmente lo stesso per coni e bastoncelli, i messaggi dai bastoncelli sono significativamente più veloci di quelli dai coni perché ci sono meno interconnessioni. Ciò significa che le aste reagiscono in modo estremamente sensibile non solo alla luce, ma anche agli oggetti in movimento nel campo visivo periferico.

Anatomia e struttura

La struttura delle aste è simile a quella dei coni, ma le aste sono più sottili e utilizzano la rodopsina come pigmento visivo, la cui sensibilità più alta è nell'intervallo blu-verde a 498 nanometri. Le aste sono costituite dal corpo cellulare, dalla sinapsi, dal segmento interno, dal cilio di collegamento e dal segmento esterno.

Il segmento interno si occupa del metabolismo cellulare e, per mezzo di migliaia di mitocondri nel nucleo, il metabolismo energetico, mentre nel segmento esterno avviene la conversione degli impulsi luminosi in segnali nervosi elettrici, la trasduzione del segnale visivo. Il segmento esterno contiene più di 1.000 cosiddetti dischi, in cui è immagazzinato il pigmento visivo della rodopsina.

I dischi sono il risultato di precedenti invaginazioni di membrana che si sono staccate dalla membrana esterna nel corso dell'evoluzione. Al contrario, le rientranze della membrana nei segmenti esterni dei pioli sono ancora riconoscibili come tali perché sono rimaste parte della membrana. Il cilio di collegamento marginale, costituito da microtubuli nonagonali (poligono a 9 lati), serve a stabilizzare meccanicamente la connessione tra i segmenti interno ed esterno e a trasportare sostanze tra i due segmenti.

Funzione e compiti

La funzione principale delle aste è quella di convertire gli impulsi luminosi (deboli) in impulsi nervosi elettrici. Il processo implica una complessa cascata di trasduzione del segnale e si svolge principalmente nel segmento esterno. Il primo stadio consiste nella reazione del pigmento visivo della rodopsina, che consiste nell'opsina e nel carotenoide 11-cis-retinale. Dopo l'esposizione alla luce, la retina 11-cis si isomerizza all'isomero tutto trans e si separa nuovamente dalla rodopsina.

In contrasto con l'attivazione di altri neuroni, che di solito sono stimolati a rilasciare un neurotrasmettitore da una breve depolarizzazione da -65 mV a +10 a +30 mV, i fotorecettori funzionano esattamente al contrario, quelli con circa -40 mV negativi Le sinapsi caricate sono brevemente iperpolarizzate a -65 mV, in modo che riducano o interrompano temporaneamente il rilascio di glutammato, il tuo neurotrasmettitore specifico.

L'impulso nervoso corrispondente non è generato dal rilascio di una sostanza messaggera, ma riducendo il rilascio. Se nessuna luce colpisce i recettori (posizione di riposo), il glutammato viene costantemente rilasciato dalle sinapsi dei fotorecettori. Ciò ha il vantaggio che i gangli a valle possono variare gradualmente lo stimolo nervoso a seconda dell'intensità della luce incidente, ovvero generare una sorta di segnale analogico che consente non solo ai centri visivi di assegnare i punti di luce spazialmente, ma anche la loro luminosità.

La capacità delle bacchette di reagire in modo estremamente sensibile agli oggetti nel campo visivo periferico che si muovono in relazione all'ambiente circostante serviva originariamente alla nostra protezione. I nemici oi predatori che si avvicinavano di lato sono stati notati presto. Oggi, questa capacità delle bacchette gioca un ruolo nel volo visivo, poiché gli oggetti che si avvicinano dal lato vengono notati in una fase iniziale e possono essere avviate manovre evasive.

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Malattie

I disturbi funzionali delle aste sono particolarmente evidenti nella visione notturna alterata. Una diffusa cecità notturna reversibile si verifica con un apporto insufficiente di vitamina A, perché in tal caso può accumularsi una quantità insufficiente di rodopsina pigmentata visiva sui dischi nel segmento esterno dei bastoncelli.

I sintomi di una disfunzione delle aste possono anche essere attribuiti a una maggiore sensibilità all'abbagliamento, ad es. B. riconoscere il traffico in arrivo. A parte la scarsità di vitamina A e lesioni nervose a seguito di una lesione cerebrale traumatica (TBI), un tumore al cervello o altre lesioni, i disturbi funzionali dei bastoncelli sono principalmente dovuti a difetti genetici. Questi sono per lo più difetti genetici che portano a distrofie retiniche di vario tipo e distruggono gradualmente i fotorecettori nella retina.

La retinite pigmentosa è una distrofia retinica che progredisce dall'esterno verso l'interno. Ciò significa che le aste sono le prime ad essere colpite e la tipica cecità notturna e la sensibilità all'abbagliamento si instaurano, sebbene la visione diurna non abbia (ancora) alcuna limitazione in termini di nitidezza e visione dei colori. Altre distrofie retiniche come la distrofia dei bastoncelli (ZSD) progrediscono dall'interno verso l'esterno, in modo che i coni siano colpiti prima e solo successivamente i bastoncelli.