Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья посвящена одноцветному зрению. Информацию о дефиците цвета как одном из компонентов наследственного синдрома с множеством симптомов у людей см . В разделе ахроматопсия .
«Монохромат» перенаправляется сюда. Не следует путать с монохроматом .
Монохромность
Neophoca cinerea.JPG
Монохроматия является болезненным состоянием зрения человека, но является нормальным для ластоногих (таких как Neophoca cinerea, показанных здесь), китообразных , совообразных обезьян и некоторых других животных.
СпециальностьОфтальмология

Монохроматичность (от греческого « моно» - «один» и « хромо» - «цвет») - это способность организмов или машин воспринимать только интенсивность света безотносительно к спектральному составу (цвету). Организмы с монохромностью называются монохроматами.

Например, примерно 1 из 30 000 человек имеет монохроматическое зрение, потому что цветочувствительные клетки колбочек в их глазах не функционируют. Больные люди могут различать светлый, темный и оттенки серого, но не цвет.

Многие виды, такие как морские млекопитающие , обезьяна-сова и австралийский морской лев (на фото справа), при нормальных условиях являются монохроматами. У людей отсутствие различения по цвету или плохое различение по цвету является одним из нескольких других симптомов тяжелых наследственных или приобретенных заболеваний, таких как, например, наследственная ахроматопсия , приобретенная ахроматопсия или унаследованная монохромность синего конуса .

Люди [ править ]

У людей зрение связано с системой, которая включает фоторецепторы палочки и колбочки , ганглиозные клетки сетчатки и зрительную кору головного мозга. Цветовое зрение в первую очередь достигается за счет колбочек. Конусные клетки более сконцентрированы в центральной ямке сетчатки. Это обеспечивает большее пространственное разрешение и цветовую дискриминацию.

Клетки палочек сосредоточены на периферии сетчатки глаза человека. Клетки палочек более чувствительны к свету, чем клетки колбочек, и в основном отвечают за скотопическое (ночное) зрение. Колбочки у большинства людей имеют три типа опсинов с разной спектральной чувствительностью, которые позволяют различать трихроматические цвета, тогда как все палочки имеют одинаковый широкий спектральный отклик, который не позволяет различать цвета. Из-за распределения палочек и колбочек в человеческом глазу люди имеют хорошее цветовое зрение вблизи фовеа (там, где находятся колбочки), но не на периферии (где находятся палочки). [1]

Эти типы дальтонизма могут передаваться по наследству в результате изменений пигментов колбочек или других белков, необходимых для процесса фототрансдукции : [2]

  1. Аномальная трихроматия , когда спектральная чувствительность одного из трех пигментов колбочек изменяется, но трихроматия (различение цвета как по зеленому-красному, так и сине-желтому) нарушается не полностью.
  2. Дихроматия , когда один из пигментов колбочек отсутствует и цвет сводится только к зеленому-красному или только сине-желтому.
  3. Монохромность, когда два конуса не работают. Зрение уменьшено до черного, белого и серого.
  4. Стержневая монохроматия ( ахроматопсия ), когда все три колбочки нефункциональны и световосприятие достигается только с помощью стержневых клеток. Цветовое зрение сильно или полностью нарушено, зрение сводится к тому, чтобы видеть только уровень света, исходящего от объекта. Дисхроматопсия - менее тяжелый тип ахроматопсии.

Монохроматичность - один из симптомов заболеваний, которые возникают, когда только один вид световых рецепторов в сетчатке человека функционирует на определенном уровне освещения. Это один из симптомов приобретенного или наследственного заболевания, как, например, приобретенная ахроматопсия , наследственная аутосомно-рецессивная ахроматопсия и рецессивная Х-сцепленная монохроматия синего конуса . [3] [4] [5] [6]

Есть два основных типа монохромности. [7] [8] «Животные с монохроматическим зрением могут быть либо палочковидными монохроматами, либо колбочками. Эти монохроматы содержат фоторецепторы, которые имеют единую кривую спектральной чувствительности». [9]

  • Палочка-монохроматия (RM), также называемая врожденной полной ахроматопсией или полной дальтонизмом, является редкой и чрезвычайно тяжелой формой аутосомно-рецессивно наследуемого заболевания сетчатки, приводящей к серьезным нарушениям зрения. Люди с РМ имеют пониженную остроту зрения (обычно около 0,1 или 20/200), имеют полную дальтонизм, фото-отвращение и нистагм . Нистагм и фото-отвращение обычно присутствуют в течение первых месяцев жизни, а распространенность болезни оценивается в 1 случай на 30 000 во всем мире. [10] Кроме того, поскольку пациенты с РМ не имеют функции колбочки и нормальной функции стержня, [10] стержневой монохромат не может видеть какой-либо цвет, а только оттенки серого.
  • Монохромность конуса (CM) - это условие наличия как стержней, так и конусов, но наличие только одного рабочего типа конуса. Монохромат в форме конуса может иметь хорошее зрение при нормальном дневном освещении, но не сможет различать оттенки.

У людей, у которых есть три типа колбочек, чувствительные к короткой (S, или синий) длине волны, чувствительные к средней (M, или зеленый) длине волны и чувствительные к длинной (L, или красный) длине волны [11], имеют три разные формы колбочек. монохромность, названная в соответствии с классом единственного функционирующего конуса:

  1. Монохроматия синей колбочки (BCM), также известная как монохроматия S-конуса [3] [4], представляет собой болезнь Х-сцепленной колбочки. [12] Это редкий синдром врожденной стационарной дисфункции колбочек, поражающий менее 1 человека из 100 000 и характеризующийся отсутствием функции L- и M-конусов. [13] BCM возникает в результате мутаций в единственном красном или красно-зеленом гибридном гене опсина , мутаций в генах красного и зеленого опсина или делеций в соседнем LCR ( локус-контроль области ) на X-хромосоме. [3] [4] [10]
  2. Монохроматия зеленого конуса (GCM), также известная как монохроматия M-конуса, - это состояние, при котором синий и красный конусы отсутствуют в ямке . Распространенность этого типа монохроматичности составляет менее 1 на 1 миллион.
  3. Монохроматия красного конуса (RCM), также известная как монохроматия L-конуса, - это состояние, при котором синие и зеленые конусы отсутствуют в ямке. Как и GCM, RCM также присутствует менее чем у 1 из 1 миллиона человек. Исследования на животных показали, что у ночных волков и хорьков плотность рецепторов L-колбочек ниже. [14]
  • Монохроматия конуса, тип II, если бы ее существование было установлено, была бы в том случае, когда сетчатка не содержит палочек, а содержит только один тип колбочек. Такое животное вообще не могло бы видеть при более низких уровнях освещения и, конечно, не могло бы различать оттенки. На практике сложно создать пример такой сетчатки, по крайней мере, как нормальное состояние для вида.

Животные-монохроматы [ править ]

Раньше уверенно утверждалось, что большинство млекопитающих, кроме приматов, были монохроматами. Однако за последние полвека накопились свидетельства по крайней мере дихроматического цветового зрения у ряда отрядов млекопитающих . В то время как типичные млекопитающие - дихроматы с S- и L-колбочками, два отряда морских млекопитающих - ластоногие (включая тюленя, морского льва и моржа) и китообразные (включая дельфинов и китов) явно являются монохроматами колбочек, поскольку короткие -чувствительная к длине волны колбочковая система у этих животных генетически неработоспособна. [ сомнительно - обсудить ]То же самое и с обезьянами-совами из рода Aotus .

Недавнее исследование с использованием ПЦР-анализа генов OPN1SW , OPN1LW и PDE6C показало, что все млекопитающие в отряде Xenarthra (представляющие ленивцев, муравьедов и броненосцев) развили палочковую монохроматию через стеблевого предка. [15]

Исследователи Лео Пайхль, Гюнтер Берманн и Рональд Х. Х. Крегер сообщают, что из множества изученных видов животных есть три плотоядных, которые являются монохроматами шишек: енот , енот -крабоядный и кинкажу, а несколько грызунов являются монохроматами шишек, потому что им не хватает S. конус. [14]Эти исследователи также сообщают, что среда обитания животного также играет важную роль в зрении животных. Они используют в качестве примера глубину воды и меньшее количество солнечного света, которое видно по мере того, как человек продолжает спускаться. Они объясняют это следующим образом : « В зависимости от типа воды, длины волн , проникающих глубочайшим могут быть короткими (прозрачная, синий океан вода) или длинный (мутный, коричневат прибрежным или устьевых вод.)» [14] Таким образом, многообразие видимого доступность у некоторых животных приводила к потере ими опсинов S-конуса.

Возможность монохроматизации [ править ]

По словам Джея Нейтца , исследователя цветового зрения из Вашингтонского университета , каждый из трех стандартных колбочек, определяющих цвет, в сетчатке трихроматов может обнаруживать примерно 100 градаций цвета. Мозг может обрабатывать комбинации этих трех значений, так что средний человек может различать около миллиона цветов. [16] Следовательно, монохромат сможет различать около 100 цветов. [17]

См. Также [ править ]

  • Ахроматопсия
  • Монохромность синего конуса
  • Коническая дистрофия
  • Дихроматия
  • Трихроматия
  • Тетрахроматия

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Kalat, James (2013). Биологическая психология . Джон-Дэвид Хейг. п. 158. ISBN. 978-1-111-83100-4.
  2. ^ Neitz, J; Neitz, M (2011). «Генетика нормального и неполноценного цветового зрения» . Vision Res . 51 (7): 633–651. DOI : 10.1016 / j.visres.2010.12.002 . PMC 3075382 . PMID 21167193 .  
  3. ^ а б в Натанс, Дж; Давенпорт, CM; Maumenee, IH; Льюис, РА; Hejtmancik, JF; Литт, М; Lovrien, E; Weleber, R; Бачинский, Б; Zwas, F; Klingaman, R; Фишман, Г. (1989). «Молекулярная генетика монохроматии синей шишки человека». Наука . 245 (4920): 831–838. DOI : 10.1126 / science.2788922 . PMID 2788922 . 
  4. ^ а б в Натанс, Дж; Maumenee, IH; Zrenner, E; Садовски, Б; Шарп, LT; Льюис, РА; Hansen, E; Розенберг, Т; Шварц, М; Heckenlively, JR; Trabulsi, E; Klingaman, R; Bech-Hansen, NT; ЛаРош, Греция; Пагон, РА; Мерфи, WH; Велебер, Р.Г. (1993). «Генетическая гетерогенность среди монохроматов синих шишек» . Являюсь. J. Hum. Genet . 53 (5): 987–1000. PMC 1682301 . PMID 8213841 .  
  5. ^ Льюис, РА; Holcomb, JD; Бромли, WC; Wilson, MC; Родерик, TH; Hejtmancik, JF (1987). «Картирование Х-сцепленных офтальмологических заболеваний: III. Предварительное отнесение локуса монохроматности синей колбочки к Xq28». Arch. Офтальмол . 105 (8): 1055–1059. DOI : 10.1001 / archopht.1987.01060080057028 . PMID 2888453 . 
  6. ^ Спайвей, BE (1965). «Х-сцепленное рецессивное наследование атипичного монохроматизма». Arch. Офтальмол . 74 (3): 327–333. DOI : 10.1001 / archopht.1965.00970040329007 . PMID 14338644 . 
  7. ^ Альперн M (сентябрь 1974). «Что ограничивает мир без цвета?» (PDF) . Инвестируйте офтальмол . 13 (9): 648–74. PMID 4605446 .  
  8. ↑ Hansen E (апрель 1979 г.). «Типичная и атипичная монохроматия, изученная с помощью специфической количественной периметрии». Acta Ophthalmol (Копен) . 57 (2): 211–24. DOI : 10.1111 / j.1755-3768.1979.tb00485.x . PMID 313135 . 
  9. ^ Али, Мохамед Атер; Клайн, Массачусетс (1985). Зрение у позвоночных . Нью-Йорк: Пленум Пресс. п. 162. ISBN. 978-0-306-42065-8.
  10. ^ a b c Эксанд Л., Коль С., Виссинджер Б. (июнь 2002 г.). «Клинические особенности ахроматопсии у шведских пациентов с определенными генотипами». Ophthalmic Genet . 23 (2): 109–20. DOI : 10.1076 / opge.23.2.109.2210 . PMID 12187429 . 
  11. ^ Натанс, J; Thomas, D; Hogness, DS (1986). «Молекулярная генетика цветового зрения человека: гены, кодирующие синий, зеленый и красный пигменты». Наука . 232 (4747): 193–202. CiteSeerX 10.1.1.461.5915 . DOI : 10.1126 / science.2937147 . PMID 2937147 .  
  12. ^ Weleber RG (июнь 2002). «Инфантильная и детская слепота сетчатки: молекулярная перспектива (Лекция Франческетти)». Ophthalmic Genet . 23 (2): 71–97. DOI : 10.1076 / opge.23.2.71.2214 . PMID 12187427 . 
  13. ^ Михаэлидес M, S Johnson, Simunovic MP, Bradshaw K, держатель G, Mollon JD, Мур, Hunt DM (январь 2005). «Монохроматизм синей колбочки: оценка фенотипа и генотипа с доказательством прогрессирующей потери функции колбочек у пожилых людей» . Глаз (Лонд) . 19 (1): 2–10. DOI : 10.1038 / sj.eye.6701391 . PMID 15094734 . 
  14. ^ a b c Пайхль, Лев; Берманн, Гюнтер; Крогер, Рональд HH (апрель 2001 г.). «Для китов и тюленей океан не синий: визуальная потеря пигмента у морских млекопитающих». Европейский журнал нейробиологии . 13 (8): 9. CiteSeerX 10.1.1.486.616 . DOI : 10,1046 / j.0953-816x.2001.01533.x . 
  15. ^ Эмерлинг, Кристофер А .; Спрингер, Марк С. (07.02.2015). «Геномные данные о монохроматности палочек у ленивцев и броненосцев предполагают раннюю подземную историю Ксенартры» . Труды Королевского общества B: биологические науки . 282 (1800): 20142192. DOI : 10.1098 / rspb.2014.2192 . ISSN 0962-8452 . PMC 4298209 . PMID 25540280 .   
  16. ↑ Марк Рот (13 сентября 2006 г.). «Некоторые женщины, являющиеся тетрахроматами, могут видеть 100000000 цветов благодаря своим генам» . Pittsburgh Post-Gazette.
  17. ^ Neitz J, J Carroll, Neitz М (2001). «Цветовое зрение: почти достаточная причина для того, чтобы иметь глаза». Новости оптики и фотоники . 12 (1): 26. DOI : 10,1364 / OPN.12.1.000026 . ISSN 1047-6938 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Росси, Итан (февраль 2013 г.). «Зрительная функция и корковая организация у носителей монохроматии синего конуса» . PLoS ONE . 8 (2): e57956. DOI : 10.1371 / journal.pone.0057956 . PMC  3585243 . PMID  23469117 .
  • Велебер, Ричард (июнь 2002 г.). «Инфантильная и детская слепота сетчатки: молекулярная перспектива (лекция Франческетти)». Офтальмологическая генетика . 23 (2): 71–98. DOI : 10.1076 / opge.23.2.71.2214 . PMID  12187427 .