9 Zrak I Zrak I2 Světlo Zrak I3 ✓ Elektromagnetické vlnění o vlnové délce cca. 400 – 700 nm https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f1/EM_spectrum.svg Míchání barev Zrak I4 http://www.indiana.edu/~jkmedia/classes/images/colormodes.jpg Fotoreceptivní orgán Zrak I5 ✓Detekce světla ✓Vytváření obrazu Detekce světla Zrak I6 • Cirkadiální aktivita – Všechny prokaryontní i eukaryontní organismy – Cyklus den/noc je nejvlivnější a nejstabilnější biorytmus – Osciluje s periodou cca. 24 hodin i při absenci zevních stimulů – Synchronizovány vlivem vnějších podmínek • Sezónní aktivita https://www.pointsdevue.com/article/good-blue-and-chronobiology-light-and-non-visual-functions Detekce světla Zrak I7 • Cirkadiální aktivita – Všechny prokaryontní i eukaryontní organismy – Cyklus den/noc je nejvlivnější a nejstabilnější biorytmus – Osciluje s periodou cca. 24 hodin i při absenci zevních stimulů – Synchronizovány vlivem vnějších podmínek • Sezónní aktivita https://www.pointsdevue.com/article/good-blue-and-chronobiology-light-and-non-visual-functions Detekce světla Zrak I8 • Cirkadiální aktivita – Všechny prokaryontní i eukaryontní organismy – Cyklus den/noc je nejvlivnější a nejstabilnější biorytmus – Osciluje s periodou cca. 24 hodin i při absenci zevních stimulů – Synchronizovány vlivem vnějších podmínek • Sezónní aktivita https://www.pointsdevue.com/article/good-blue-and-chronobiology-light-and-non-visual-functions Cirkadiální aktivita Zrak I9 https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/30/Biological_clock_human.svg/2000px-Biological_clock_human.svg.png Biologické hodiny Zrak I10 • Buněčná úroveň – Expresní vzorce (cyklická exprese vzájemně propojených proteinů) • Periferní exprese Clock proteinu • Tkáňová úroveň – Periferní oscilátory – Nadledviny, plíce, játra, pankreas, kůže – Využívají různé informace • Centrální pacemaker – Hypothalamus (nucleus suprachiasmaticus) • Centrální exprese Clock proteinu • Informace ze sítnice (specializované gangliové buňky) – synchronizace centrálního pacemakeru ➢ Epifýza – melatonin ➢ Autonomní nervový systém - nadledviny – kortizol Biologické hodiny Zrak I11 • Buněčná úroveň – Expresní vzorce (cyklická exprese vzájemně propojených proteinů) • Periferní exprese Clock proteinu • Tkáňová úroveň – Periferní oscilátory – Nadledviny, plíce, játra, pankreas, kůže – Využívají různé informace • Centrální pacemaker – Hypothalamus (nucleus suprachiasmaticus) • Centrální exprese Clock proteinu • Informace ze sítnice (specializované gangliové buňky) – synchronizace centrálního pacemakeru ➢ Epifýza – melatonin ➢ Autonomní nervový systém - nadledviny – kortizol Biologické hodiny Zrak I12 • Buněčná úroveň – Expresní vzorce (cyklická exprese vzájemně propojených proteinů) • Periferní exprese Clock proteinu • Tkáňová úroveň – Periferní oscilátory – Nadledviny, plíce, játra, pankreas, kůže – Využívají různé informace • Centrální pacemaker – Hypothalamus (nucleus suprachiasmaticus) • Centrální exprese Clock proteinu • Informace ze sítnice (specializované gangliové buňky) – synchronizace centrálního pacemakeru ➢ Epifýza – melatonin ➢ Autonomní nervový systém - nadledviny – kortizol Biologické hodiny Zrak I13 • Buněčná úroveň – Expresní vzorce (cyklická exprese vzájemně propojených proteinů) • Periferní exprese Clock proteinu • Tkáňová úroveň – Periferní oscilátory – Nadledviny, plíce, játra, pankreas, kůže – Využívají různé informace • Centrální pacemaker – Hypothalamus (nucleus suprachiasmaticus) • Centrální exprese Clock proteinu • Informace ze sítnice (specializované gangliové buňky) – synchronizace centrálního pacemakeru ➢ Epifýza – melatonin ➢ Autonomní nervový systém - nadledviny – kortizol http://slideplayer.com/slide/7013288/ Synchronizace centrálního pacemakeru Vision I14 Wahl S, Engelhardt M, Schaupp P, Lappe C, Ivanov IV. The inner clock-Blue light sets the human rhythm. J Biophotonics. 2019; e201900102. (1% of ganglion cells) Vytváření obrazu Zrak I15 https://www.fotoskoda.cz/images/manufacturers/camera_obscura.png Vytváření obrazu Zrak I16 https://www.fotoskoda.cz/images/manufacturers/camera_obscura.png http://de.academic.ru/pictures/meyers/large/030717c.jpg Vytváření obrazu Zrak I17 http://www.slideshare.net/CsillaEgri/presentations Vytváření obrazu Zrak I18 ✓ Informace o tvaru ✓ Informace o barvě ✓ Informace o umístění ✓ Informace o pohybu ➢ Interpretace obrazu http://www.slideshare.net/CsillaEgri/presentations Vytváření obrazu Zrak I19 http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations Zrak I20 http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations Fotopigment tyčinek Zrak I21 Rhodopsin • Opsin – G – protein • Retinal – Aldehyd retinolu (vit. A) http://www.slideshare.net/CsillaEgri/presentations Fotopigment čípků Zrak I 22 • 3 typy čípků - 3 typy fotopigmentu – Modrý (420nm) – Zelený (530nm) – Červený (560nm) • Výsledný barevný vjem je dán poměrem aktivity jednotlivých typů čípků – Př. oranžová (580nm) • Modrá: 0% • Zelená: 42% • Červená:99% Rod http://www.slideshare.net/CsillaEgri/presentations Fotopigment čípků Zrak I 23 • 3 typy čípků - 3 typy fotopigmentu – Modrý (420nm) – Zelený (530nm) – Červený (560nm) • Výsledný barevný vjem je dán poměrem aktivity jednotlivých typů čípků – Př. oranžová (580nm) • Modrá: 0% • Zelená: 42% • Červená:99% Rod http://www.slideshare.net/CsillaEgri/presentations Fotorecepce Zrak I 24 • Fotoreceptory ve tmě kontinuálně vylučují excitační neurotransmiter (glutamát) • Účinkem světla se membrána hyperpolarizuje, což vede ke snížení vylučování glutamátu http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations Fototransdukce - tma Zrak I 25 • Guanylátcykláza – cGMP • cGMP-gateed Na+ kanály – Na+ influx • Napěťové Ca2+ kanály – Uvolnění glutamátu • Udržení rovnováhy – K+ eflux – Na+/K+ pumpa • Klidový membránový potenciál – 40mV http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations Fototransdukce - světlo Zrak I 26 • Interakce fotonu s fotopigmentem • Izomerizace subjednotek fotopigmentu • Kaskáda reakcí jejíž výsledkem je aktivace cGMP fosfodiesterázy – Snížení hladiny cGMP • Deaktivace cGMP gated Na+ kanálů • K+ eflux pokračuje • Hyperpolarizace membrány – Deaktivace napěťových Ca2+ kanálů – Snížení vylučování glutamátu http://www.slideshare.net/drpsdeb/presentations Adaptace na světlo a na tmu Zrak I 27 • Optická adaptace – Fotoreakce zornic • Adaptace fotoreceptoru – Ca2+ inhibuje guanylátcyklázu – cGMP gated Na+ kanály…. – Tma • Vyšší hladiny Ca2+ → snížení cGMP → Membrána více hyperpolarizovaná → „vyšší senzitivita“ – Světlo • Nižší hladiny Ca2+ → zvýšení cGMP → membrána více depolarizovaná → „nižší senzitivita“ http://www.slidesare.net/drpsdeb/presentations Rod/Conemembrane Depol.Hyperpol. + - Treshold Effect No visual signal (No signalization) Tonic depolarization Glutamate release Bipolar cell - nothing Visual signal (Signalization) Transient hyperpolarization Glutamate not released Bipolar cell depolarization Adaptation to darkness Membrane tonically hyperpolarized Adaptation to light Higher sensitivity to ligh Membrane tonically depolarized more Lower sensitivity to ligh 77. Základy fyziologie zraku - vnímání světla vs. vnímání obrazu, cirkadiální rytmy Zrak I29 • Základní charakteritika světla • Detekce světla (DS) vs. vytváření obrazu (VO) • DS – téměř všechny živé organismy - jedna z nejstarších funkcí - synchronizace cirkadiální aktivity • IF - Funkční přehled anatomie oka (camera obscura s čočkou…) • Circadiální rytmy • Definice + význam • Biologické hodiny (buněčná, tkáňová úroveň, centrální pacemaker) • Přehled cirkadiální aktivity u člověka (“aktivní” hodiny, hodiny “odpočinku”, fyziologické změny, související hormonální oscilace…) 78. Základy fyziologie zraku – funkce tyčinek a čípků, on/off receptivní pole, nervus opticus vs. tractus opticus Zrak I30 • Funkce tyčinek a čípků • Characteristika a srovnání • Mechanismus fotodransdukce a adaptace • Stručný přehled organizace sítnice (sítnice zpracovává receptorový potenciál - analogový, akční potenciál je generován v gangliových buňkách) • Organizace receptivního pole • On/off receptivní pole • Magnocelulární systém (ČB) • Parvocelulární systém (Barva) • Nervus opticus vs. tractus opticus • Projekc z tractus opticus (hlavní mozková centra zapojena do zpracování zrakové informace)