Як це працює
Ця симуляція моделює фототрансдукцію за допомогою рівняння Нака-Раштона з кальцій-опосередкованою адаптацією. У темряві високий рівень цГМФ тримає CNG-канали відкритими (темновий струм). Світло активує PDE через G-білковий каскад, гідролізуючи цГМФ, закриваючи канали та гіперполяризуючи клітину.
Адаптація реалізована через ковзну змінну чутливості, що відслідковує фоновий рівень освітлення за законом Вебера. Поріг зростає пропорційно до фону, демонструючи, чому ми бачимо деталі і в сутінках, і при яскравому сонці.
σ_adapt = σ₀ · (1 + I_bg/I_D) [адаптація Вебера]
dцГМФ/dt = α_syn/(1 + Ca²⁺/K_Ca) − β·PDE·цГМФ
V_m = V_dark + ΔV·(1 − цГМФ/цГМФ_dark)
Часті запитання
Що таке фототрансдукція?
Фототрансдукція — процес перетворення світла на електричні сигнали фоторецепторними клітинами. Фотон активує родопсин → трансдуцин (G-білок) → фосфодіестеразу → гідроліз цГМФ → закриття каналів → гіперполяризація клітини.
У чому різниця між паличками та колбочками?
Палички — дуже чутливі, працюють при слабкому освітленні (скотопічний зір), містять родопсин, не розрізняють кольорів. Колбочки — фотопічний зір, містять опсини різних типів (S, M, L), забезпечують кольоровий зір і гостроту.
Що таке закон Вебера-Фехнера?
Закон Вебера: мінімальна відчутна різниця стимулу пропорційна фоновому значенню: ΔI/I = k. Фехнер розширив це до логарифмічної залежності: S = k·log(I/I₀). Це пояснює, чому поріг детекції зростає пропорційно до фонового освітлення.
Як фоторецептори адаптуються до різних рівнів освітлення?
Фоторецептори використовують вибілення родопсину, зворотний зв'язок через Ca²⁺ (регулює гуанілатциклазу, відновлює цГМФ) і повільну регенерацію пігменту. Це дозволяє бачити в діапазоні ~10 логарифмічних одиниць інтенсивності.
Яка роль цГМФ у фоторецепції?
У темряві цГМФ тримає CNG-канали відкритими (темновий струм). Світло активує фосфодіестеразу → гідроліз цГМФ → закриття каналів → зупинка темнового струму → гіперполяризація → зниження виділення глутамату.
Що таке рівняння Нака-Раштона?
Рівняння Нака-Раштона: R/Rmax = I^n / (I^n + σ^n), де R — відповідь, I — інтенсивність світла, σ — константа напівнасичення (інтенсивність при половинній відповіді), n — коефіцієнт Гілла, що контролює нахил кривої.
Як відбувається темнова адаптація?
Після яскравого світла спочатку відновлюють чутливість колбочки (~10 хв), потім палички регенерують родопсин (~30-40 хв). Це дає характерну двофазну криву темнової адаптації з «точкою розриву» (~10 хв).
Чому фовеа не містить паличок?
Фовеа centralis — зона найвищої гостроти зору — містить лише колбочки. Це забезпечує кольоровий зір і чіткість при денному освітленні. Через відсутність паличок фовеа менш чутлива до слабкого світла, ніж периферія.
Яка спектральна чутливість трьох типів колбочок?
S-колбочки: пік ~420 нм (синій), M-колбочки: пік ~530 нм (зелений), L-колбочки: пік ~560 нм (червоний). Кольоровий зір виникає завдяки порівнянню відповідей цих трьох каналів.
Що спричиняє куряче сліпоту?
Нічна сліпота (нікталопія) виникає через дефекти паличок: дефіцит вітаміну A, мутації родопсину або інших білків фототрансдукції, пігментний ретиніт (прогресуюча дегенерація паличок).