گیرنده نوری: یاخته‌هایی در چشم که نور را دریافت می‌کنند.

گیرنده‌های نوری: کارخانه‌های کوچک بینایی در چشم

شبکیه چشم و ساکنان اصلی آن

تصور کنید چشم شما یک دوربین عکاسی پیشرفته است. در یک دوربین، نور روی یک فیلم یا حسگر دیجیتال می‌افتد تا عکس ثبت شود. در چشم شما، این نقش حیاتی را شبکیه بازی می‌کند. شبکیه یک لایه نازک از بافت عصبی در انتهای کره چشم است. سلول‌های گیرنده نور دقیقاً روی این لایه زندگی می‌کنند و کار ثبت "عکس" از دنیای اطراف را بر عهده دارند.

در شبکیه انسان، دو گروه اصلی از این سلول‌های ثبت‌کننده نور وجود دارند که بر اساس شکل ظاهری‌شان نامگذاری شده‌اند: سلول‌های استوانه‌ای و سلول‌های مخروطی. هر کدام از این سلول‌ها وظیفه خاص خود را دارند و در شرایط نوری متفاوتی فعال می‌شوند.

معجزه شیمیایی: چگونه نور به پیام عصبی تبدیل می‌شود؟

گیرنده‌های نوری مانند یک کارخانه شیمیایی کوچک عمل می‌کنند. فرآیند اصلی که در آن‌ها رخ می‌دهد، فتوترانسداکشن[۶] نام دارد. یعنی تبدیل انرژی فوتون‌های نور به سیگنال الکتریکی که برای مغز قابل فهم است.

کلید این فرآیند، مولکول‌هایی به نام رنگدانه بینایی[۷] هستند که داخل سلول‌های گیرنده نور قرار دارند. معروف‌ترین این رنگدانه‌ها در سلول‌های استوانه‌ای، رودوپسین[۸] نام دارد. رودوپسین از دو بخش ساخته شده است: یک پروتئین به نام اپسین[۹] و یک مولکول کوچک حساس به نور که از ویتامین A ساخته می‌شود.

جالب است بدانید که این فرآیند آنقدر حساس است که یک سلول استوانه‌ای می‌تواند به تنها یک ذره نور (فوتون) هم پاسخ دهد! این همان دلیلی است که باعث می‌شود در تاریکی کم‌نور هم بتوانیم شکل کلی اجسام را ببینیم.

گیرنده‌ها در عمل: از تماشای ستاره تا خواندن کتاب

حالا که با عملکرد این سلول‌ها آشنا شدیم، می‌توانیم نقش آن‌ها را در فعالیت‌های روزمره به وضوح ببینیم:

• ستاره‌شناسی و "دید غیرمستقیم": منجمان آماتور برای دیدن ستاره‌های کم‌نور یا سحابی‌ها، از یک ترفند استفاده می‌کنند. آن‌ها مستقیماً به شیء مورد نظر نگاه نمی‌کنند، بلکه کمی کنار آن را نگاه می‌کنند. چرا؟ چون در مرکز دید ما (لکه زرد)، سلول‌های مخروطی برای تشخیص رنگ و جزئیات تجمع کرده‌اند و سلول استوانه‌ای کمی وجود دارد. با نگاه کردن به کنار، تصویر شیء کم‌نور روی قسمت‌های محیطی شبکیه می‌افتد که مملو از سلول‌های استوانه‌ای حساس به نور کم است.

• سازگاری با تاریکی: حتماً برای شما پیش آمده که از یک فضای روشن (مثلاً یک مغازه) ناگهان وارد یک راهرو یا سینمای تاریک شوید و در لحظه اول چیزی نبینید. بعد از چند دقیقه به تدریج چشمانتان با تاریکی "سازگار" می‌شود و می‌توانید اشکال را تشخیص دهید. این پدیده به دلیل بازسازی تدریجی رنگدانه رودوپسین در سلول‌های استوانه‌ای است که در نور زیاد تجزیه شده بود. این فرآیند ممکن است 20 تا 30 دقیقه طول بکشد.

• خواندن و تشخیص رنگ: وقتی در نور روز کتاب می‌خوانید یا رنگ یک نقاشی را تشخیص می‌دهید، عمدتاً از سلول‌های مخروطی مرکز شبکیه خود استفاده می‌کنید. این سلول‌ها به سه دسته تقسیم می‌شوند: نوعی که بیشتر به نور آبی، نوعی که به نور سبز و نوعی که به نور قرمز حساس است. مغز شما با مقایسه سیگنال‌هایی که از این سه گروه سلول دریافت می‌کند، می‌تواند میلیون‌ها رنگ مختلف را تشخیص دهد.

پرسش‌های رایج درباره گیرنده‌های نوری

پاورقی و واژه‌نامه

[۱]گیرنده نوری (Photoreceptor): سلول عصبی تخصص‌یافته‌ای در شبکیه که نور را دریافت و به سیگنال عصبی تبدیل می‌کند.

[۲]یاخته استوانه‌ای (Rod Cell): نوعی از گیرنده‌های نوری که برای دید در نور کم تخصص یافته و رنگ‌ها را تشخیص نمی‌دهد.

[۳]یاخته مخروطی (Cone Cell): نوعی از گیرنده‌های نوری که برای دید رنگی و تشخیص جزئیات در نور کافی تخصص یافته است.

[۴]شبکیه (Retina): لایه حساس به نور در پشت کره چشم که حاوی گیرنده‌های نوری است.

[۵]لکه زرد (Macula/Fovea): ناحیه‌ای کوچک در مرکز شبکیه که تمرکز بالایی از سلول‌های مخروطی دارد و برای دید دقیق و خواندن استفاده می‌شود.

[۶]فتوترانسداکشن (Phototransduction): فرآیند زنجیره‌ای زیست‌شیمیایی که طی آن انرژی نور در گیرنده‌های نوری به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شود.

[۷]رنگدانه بینایی (Visual Pigment/Photopigment): مولکول‌های پروتئینی داخل گیرنده‌های نور که نور را جذب می‌کنند و فرآیند ترانسداکشن را آغاز می‌کنند.

[۸]رودوپسین (Rhodopsin): رنگدانه بینایی اصلی موجود در سلول‌های استوانه‌ای.

[۹]اپسین (Opsin): بخش پروتئینی رنگدانه‌های بینایی.

[۱۰]تاپتوم لوسیدوم (Tapetum Lucidum): یک لایه بازتابنده نور در پشت شبکیه برخی حیوانات که دید در شب را تقویت می‌کند.