Монохромность - Monochromacy

Эта статья о видении одного цвета. В отношении дефицита цвета как одного из компонентов наследственного синдрома с множеством симптомов у людей см. ахроматопсия.
«Монохромат» перенаправляется сюда. Не следует путать с монохромат.
Монохромность
Neophoca cinerea.JPG
Монохроматия - это болезненное состояние человеческого зрения, но нормальное явление для ластоногие (Такие как Neophoca cinerea показано здесь), китообразные, сова обезьяны и некоторые другие животные.
СпециальностьОфтальмология

Монохромность (из Греческий мононуклеоз, что означает "один" и хромо, что означает «цвет») - это способность организмов или машин воспринимать только интенсивность света безотносительно к спектральному составу (цвету). Организмы с монохромностью называются монохроматами.

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

Многие виды, такие как морские млекопитающие, то сова обезьяна и Австралийский морской лев (на фото справа) являются монохроматами при нормальных условиях. В люди, отсутствие различения по цвету или плохое различение по цвету - это один из нескольких других симптомов тяжелых наследственных или приобретенных заболеваний, например, наследственных ахроматопсия приобретенная ахроматопсия или наследственная монохромность синего конуса.

Люди

Зрение у людей связано с системой, которая включает стержень и конус фоторецепторы, ганглиозные клетки сетчатки и зрительная кора в мозгу. Цветовое зрение в первую очередь достигается за счет колбочек. Конусные клетки более сконцентрированы в центральной ямке сетчатки, которая является центральной частью 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 схожий широкий спектральный отклик, который не позволяет различать цвета. Из-за распределения палочек и колбочек в человеческом глазу у людей 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 фототрансдукция:[2]

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

Монохроматия - один из симптомов заболеваний, которые возникают, когда у человека присутствует только один вид световых рецепторов. сетчатка работает на определенном уровне освещения. Это один из симптомов приобретенного или наследственного заболевания, например, приобретенного. ахроматопсия, унаследованный аутосомно-рецессивный ахроматопсия и рецессивный Х-сцепленный монохромность синего конуса.[3][4][5][6]

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

  • Стержневая монохроматия (RM), также называемая врожденная полная ахроматопсия или полная дальтонизм, редкая и крайне тяжелая форма аутосомно-рецессивно наследственное заболевание сетчатки, приводящее 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 заболевания оценивается в 1 случай на 30 000 во всем мире.[10] Кроме того, поскольку пациенты с РМ не имеют функции конуса и нормальной функции стержня,[10] стержневой монохромат не может видеть ни одного цвета, а только оттенки серого.
  • Монохромность конуса (CM) - это условие наличия как стержней, так и конусов, но только одного действующего типа конуса. Монохромат в форме конуса может иметь хорошее зрение при нормальном дневном свете, 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 монохромности конуса, названные в соответствии с одним функциональным классом конуса:

  1. Монохромность синего конуса (BCM), также известная как монохроматия S-конуса,[3][4] Х-сцепленная болезнь колбочек.[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 одном красном или красно-зеленом гибриде опсин гена, мутации в генах красного и зеленого опсина или делеции в соседнем LCR (область контроля локуса ) на Х-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 ямка. Распространенность этого типа монохромности составляет менее 1 на 1 миллион.
  3. Монохроматия красного конуса (RCM), также известная как монохроматия L-конуса, - это состояние, при котором синий и зеленый 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 стержней, а содержит только один тип конуса. 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

Раньше уверенно утверждалось, что большинство млекопитающие Кроме как приматы были монохроматами. Однако за последние полвека свидетельства по крайней мере двухцветный цветовое зрение у ряда млекопитающих заказы накопился. В то время как типичные млекопитающие - дихроматы с S- и L-колбочками, два отряда морские млекопитающие, то ластоногие (который включает тюленя, морского льва и моржа) и китообразные (включая дельфинов и китов) явно являются монохроматами колбочек, поскольку система колбочек, чувствительная к коротким волнам, у этих животных генетически нарушена.[сомнительный – обсуждать] То же самое и с сова обезьяны, род Aotus.

Недавнее исследование с использованием ПЦР-анализа генов OPN1SW, OPN1LW, и PDE6C определили, что все млекопитающие в отряде Ксенартра (олицетворение ленивцев, муравьедов и броненосцев) развили монохромность палочек благодаря стеблевому предку.[15]

Исследователи Лео Пайхл, Гюнтер Берманн и Рональд Х. Х. Крегер сообщают, что из множества изученных видов животных есть три плотоядных, которые являются монохроматами колбочек: енот, крабоядный енот и кинкажу и несколько грызуны являются монохроматами конуса, потому что в них отсутствует 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 на самую большую глубину, могут быть короткими (прозрачная голубая океанская вода) или длинными (мутная, коричневатая прибрежная вода или вода в устье рек)». [14] Следовательно, различная видимая доступность у некоторых животных привела к потере ими опсинов S-конуса.

Возможность монохроматизации

В соответствии с Джей Нейтц, исследователь цветового зрения в Вашингтонский университет, каждый из трех стандартных колбочек, определяющих цвет в сетчатке трихроматы 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]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Калат, Джеймс (2013). Биологическая психология. Джон-Дэвид Хейг. п. 158. ISBN  978-1-111-83100-4.
  2. ^ Neitz, J; Neitz, M (2011). «Генетика нормального и дефектного цветового зрения». Видение Res. 51 (7): 633–651. Дои:10.1016 / j.visres.2010.12.002. ЧВК  3075382. PMID  21167193.
  3. ^ а б c Натанс, Дж; Давенпорт, С. М.; Maumenee, I H; Льюис, Р. А.; Hejtmancik, JF; Литт, М; Lovrien, E; Weleber, R; Бачинский, Б; Zwas, F; Klingaman, R; Фишман, Г. (1989). «Молекулярная генетика монохроматии голубой шишки человека». Наука. 245 (4920): 831–838. Дои:10.1126 / science.2788922. PMID  2788922.
  4. ^ а б c Натанс, Дж; Maumenee, I H; Zrenner, E; Садовски, Б; Шарп, Л. Т.; Льюис, Р. А.; Hansen, E; Розенберг, Т; Шварц, М; Heckenlively, JR; Trabulsi, E; Klingaman, R; Bech-Hansen, N T; Ла Рош, Г. Р.; Pagon, R A; Мерфи, W H; Велебер Р.Г. (1993). «Генетическая гетерогенность монохроматов синих шишек». Являюсь. J. Hum. Genet. 53 (5): 987–1000. ЧВК  1682301. PMID  8213841.
  5. ^ Льюис, Р. А.; Holcomb, JD; Бромли, Вашингтон; Уилсон, М. С; Родерик, Т. Н; Hejtmancik, JF (1987). «Картирование Х-сцепленных офтальмологических заболеваний: III. Предварительное отнесение локуса монохроматности синей колбочки к Xq28». Arch. Офтальмол. 105 (8): 1055–1059. Дои:10.1001 / archopht.1987.01060080057028. PMID  2888453.
  6. ^ Спайви, Б.Е. (1965). «Х-сцепленное рецессивное наследование атипичного монохроматизма». Arch. Офтальмол. 74 (3): 327–333. Дои:10.1001 / archopht.1965.00970040329007. PMID  14338644.
  7. ^ Альперн М. (сентябрь 1974 г.). "Что ограничивает мир без цвета?" (PDF). Инвестировать офтальмол. 13 (9): 648–74. PMID  4605446.
  8. ^ Хансен Э. (апрель 1979 г.). «Типичная и атипичная монохроматия, изученная с помощью специфической количественной периметрии». Acta Ophthalmol (Копен). 57 (2): 211–24. Дои:10.1111 / j.1755-3768.1979.tb00485.x. PMID  313135.
  9. ^ Али, Мохамед Атер; Клайн, М.А. (1985). Зрение у позвоночных. Нью-Йорк: Пленум Пресс. п. 162. ISBN  978-0-306-42065-8.
  10. ^ а б c Эксанд Л., Коль С., Виссинджер Б. (июнь 2002 г.). «Клинические особенности ахроматопсии у шведских пациентов с определенными генотипами». Офтальмологический генет. 23 (2): 109–20. Дои:10.1076 / opge.23.2.109.2210. PMID  12187429.
  11. ^ Натанс, Дж; Thomas, D; Хогнесс, Д. С. (1986). «Молекулярная генетика цветового зрения человека: гены, кодирующие синий, зеленый и красный пигменты». Наука. 232 (4747): 193–202. CiteSeerX  10.1.1.461.5915. Дои:10.1126 / science.2937147. PMID  2937147.
  12. ^ Велебер Р.Г. (июнь 2002 г.). «Инфантильная и детская слепота сетчатки: молекулярная перспектива (Лекция Франческетти)». Офтальмологический генет. 23 (2): 71–97. Дои:10.1076 / opge.23.2.71.2214. PMID  12187427.
  13. ^ Михаэлидес М., Джонсон С., Симунович М.П., ​​Брэдшоу К., Холдер Г., Моллон Д.Д., Мур А.Т., Хант Д.М. (январь 2005 г.). «Монохроматизм синей колбочки: оценка фенотипа и генотипа с доказательствами прогрессирующей потери функции колбочек у пожилых людей». Глаз (Лондон). 19 (1): 2–10. Дои:10.1038 / sj.eye.6701391. PMID  15094734.
  14. ^ а б c Пайхль, Лев; Берманн, Гюнтер; Крогер, Рональд Х. Х. (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. Дои:10.1046 / j.0953-816x.2001.01533.x.
  15. ^ Эмерлинг, Кристофер А .; Спрингер, Марк С. (07.02.2015). «Геномное свидетельство монохромности палочек у ленивцев и броненосцев предполагает раннюю подземную историю Ксенартры». Труды Королевского общества B: биологические науки. 282 (1800): 20142192. Дои:10.1098 / rspb.2014.2192. ISSN  0962-8452. ЧВК  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, Кэрролл J, Neitz M (2001). «Цветовое зрение: почти достаточная причина для наличия глаз». Новости оптики и фотоники. 12 (1): 26. Дои:10.1364 / OPN.12.1.000026. ISSN  1047-6938.

внешняя ссылка