Springen naar inhoud

Lichtdetectie in oog (van bvb. mens)


  • Log in om te kunnen reageren

#1

student1050

    student1050


  • >25 berichten
  • 43 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 13 oktober 2008 - 11:17

In het oog van een mens worden de opgevangen fotonen omgezet naar electrische signalen in de vorm van electronen met verschillende energie dit is een 'tijdelijke manier om de lichtinfo op te slaan', want de info moet dan doorgegeven worden aan de zenuw die naar de hersenen loop en bij dit proces is geen elektronenstroom, maar een omkering van de polariteit (+ → - of - → +) aanwezig, bewekstelligd door ionen.

Ik weet ook dat elke lichtreceptor in ons oog maar 1 kleur herkent (rood, blauw of groen, de primaire kleuren voor licht) en dus maar een type kleur herkent).

Hoe vindt nu de informatieoverdracht (~freqentie van het foton) van het foton naar een electron plaats binnen zo een receptor? (is dit gewoon doordat het electron de energie van het foton opneemt en zo in een nieuwe energietoestand geraakt die een maat zijn voor de frequentie van het opgenomen foton?)

Hoe vindt de informatieoverdracht van het electron naar de zenuw plaats? (ervan uitgaand dat 1 foton 1 zenuwimpuls geeft en de lichtintensiteit wordt bepaald door de hoeveelheid signalen die alle receptoren van hetzelfde type als groep in een bepaalde tijd doorgeven)

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

anusthesist

    anusthesist


  • >5k berichten
  • 5814 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 13 oktober 2008 - 13:38

Ik ben geen natuurkundige dus wat je bedoelt met fotonen die omgezet worden in elektronen
weet ik niet. Wat ik wel weet is hoe de informatieoverdracht precies verloopt:

1) In staafjes bestaat het pigment rhodopsine uit 2 delen: het eiwitgedeelte opsine en
het lichtabsorberende gedeelte retinal. Als er licht op het retinal valt vindt er
een configuratieverandering plaats: van 11-cis naar de transconfiguratie.
Hierdoor past het retinal niet meer op het opsine. Als het retinal loslaat ondergaat
ook het opsine een configuratieverandering, het wordt metarhodopsineII.
2) Het ontstaan van metarhodopsine leidt tot de activiatie van een second
messenger systeem (cGMP). cGMP wordt afgebroken tot GMP door een enzym.
3) Door de daling van cGMP concentratie in het cytoplasma zullen de
cGMP-afhankelijke natriumkanalen sluiten. Omdat er geen natrium meer in de cel
gaat hyperpolariseert deze.
That which can be asserted without evidence can be dismissed without evidence.

#3

Bas

    Bas


  • >250 berichten
  • 824 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 14 oktober 2008 - 00:25

In principe staat hier in het kort het hele proces van lichtdetectie door het oog beschreven. De stap waar je op doelt is de omzetting van een foton (lichtenergie) in een chemische verandering. Dit gebeurt door retinal: 11-cis-retinal wordt na absorptie van een foton omgezet in all-trans-retinal. In de staafjes en kegeltjes van het netvlies zit dit retinal gebonden aan een opsine (een eiwit). Wanneer het retinal wordt omgezet door licht, verandert het gehele eiwit mee van vorm wat uiteindelijk via een biochemische cascade voor de zenuwimpuls zorgt. De verschillen in de gevoeligheid voor kleur zitten hem in een iets andere structuur van het opsine.

Veranderd door Bas, 14 oktober 2008 - 00:26

Ik wou dat ik een elektron was, dan kon ik altijd paren

#4

student1050

    student1050


  • >25 berichten
  • 43 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 16 oktober 2008 - 16:54

1) Je vermeld dat de golflengte die een kegeltje zal absorberen afhangt van het opsine.
Het menselijke oog kan een beperkt deel van het electromagnetische spectrum zien:

-het zichtbare spectrum (~400-700 nm)
-deels het UV spectrum (waarom weet ik niet, want vele dieren gebruiken een gel in hun lens om UV stralen te blokken omdat ze juist zo schadelijk zijn en zien deze straling niet, uitzonderingen zijn slangen/bepaalde andere reptielen/vogels ...)
-misschien een klein stukje van het infrarode spectrum

hierbij komt dat de mens binnen het deel van het spectrum dat hij kan waarnemen (zie hierboven), redelijk de golflengtes van elkaar kan onderscheiden (vb. voor een kleur als rood kunnen we: ~16 kleuren onderscheiden als we geen vergelijkend materiaal hebben, ~256 kleuren als we een vergelijkend materiaal hebben)
hoe is het mogelijk dat het oog zoveel "kleuren" kan zien, want het lijkt mij onmogelijk dat we zoveel verschillende kegeltjes (met elk een ander opsine) hebben?
ik meen gelezen te hebben dat we maar drie types kegeltjes hebben (en staafjes voor licht en donker), één voor elke hoofdkleur en dat alle "kleuren" ontstaan uit het combineren van de informatie van het aantal kegeltjes van elk van die drie types die wordt geactiveerd door licht.
Als dit laatste klop hoe zien we dan UV, UV lichtdetectie is immers niet mogelijk door combinaties te maken van drie soorten kegeltjes die de drie primaire kleuren kunnen zien?

2) werken de staafjes ook met opsines en wat voor soort licht kunnen ze waarnemen (vb.:alle soorten licht die binnen het waarneembare spectrum vallen)? Klopt het dan dat ze ongeacht van het soort licht enkel de intensiteit van dat licht meten en dat dit in onze hersenen als zwart-wit beeld verschijnt?

#5

Bas

    Bas


  • >250 berichten
  • 824 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 16 oktober 2008 - 22:20

ad 1) Mensen hebben inderdaad 3 soorten kegeltjes die elk gevoelig zijn voor een beperkt deel van het lichtspectrum (grofweg blauw/violet, groen en geel/rood). Door optellen en aftrekken van de signalen die deze kegeltjes samen afgeven bij een bepaalde kleur zijn de hersenen in staat om alle kleuren waar te nemen. Je kan het vergelijken met je beeldscherm waarbij de waargenomen kleuren ook zijn opgebouwd uit beeldpunten in drie basiskleuren.
UV kan nog net (voor een klein gedeelte) worden gedetecteerd door de voor blauw/violet gevoelige kegeltjes. Echter zal dit in normale gevallen in het menselijk oog worden geabsorbeerd.

ad 2) De staafjes werken ook met opsine. Ze zijn veel gevoeliger voor licht dan kegeltjes. Ze zijn ook voor meer kleuren gevoelig, maar niet voor alle:

Experiments by George Wald and others showed that rods are most sensitive to wavelengths of light around 498 nm (green-blue), and are completely insensitive to wavelengths longer than about 640 nm (red). This fact is responsible for the Purkinje effect, in which blue colors appear more intense relative to reds at twilight, when rods take over as the cells responsible for vision.
(Wikipedia)

De staafjes laten ons inderdaad alleen grijswaarden waarnemen, ofwel lichtintensiteit. Omdat in het donker de kegeltjes niet werken, zien we dus 's nachts ook geen of nauwelijks kleuren omdat we dan alleen onze staafjes kunnen gebruiken.
Ik wou dat ik een elektron was, dan kon ik altijd paren

#6

student1050

    student1050


  • >25 berichten
  • 43 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 17 oktober 2008 - 10:35

dank je voor het antwoord tot hier toe, nu is me al veel meer zaken duidelijk

nog wat over de details:

kunnen staafjes en kegeltjes op hetzelfde ogenblik werken, of wordt steeds één van de twee uitgeschakeld (afhankelijk van de hoeveelheid licht), omdat dit anders lastig lijkt voor de hersenen als je tegelijkertijd kleuren en zwart/wit ziet en ik zie de twee toch niet door elkaar als ik bvb. de tekst op het scherm van mijn monitor lees. 8-)

kunnen de staafjes enkel informatie in grijstinten doorgeven, of zijn het de hersenen die zorgen dat staafjes enkel grijswaarden kunnen zien, doordat zij de informatie omzetten van kleur naar grijswaarden (in dit laatste geval zou het theoretisch mogelijk zijn mensen in kleur te laten zien bij donkere omstandigheden door de hersenen wat te manipuleren)

je zegt dat mensen inderdaad drie soorten kegeltjes hebben, die elk gevoelig zijn voor niet één golflengte, maar voor een deel van het spectrum. Kleurencombinaties worden gevormd door de info van alle kegeltjes te bundelen, lichtintensiteit wordt gemeten door de hoeveelheid kegeltjes die per seconde worden geactiveerd.
Stel nu dat we achtereenvolgens twee monochromatische lichtgolven op een oog laten invallen die enkel door dezelfde kegeltjessoort kunnen worden waargenomen, we kunnen deze kleuren onderscheiden.
Maar hoe kunnen 1 soort kegeltjes dit verschil detectere? (zijn er verschillende soorten opsines voor 1 kegelsoort en zoja zijn die meerdere opsinesoorten aanwezig in één kegeltje of zijn er dan verschillende subsoorten van de kegeltjes)
En hoe kunnen deze receptoren dit verschil doorsturen naar de hersenen, er is toch immers maar 1 soort signaal mogelijk (een zenuwprikkel (altijd dezelfde) waarmee de receptor in verbinding staat met de hersenen)?
Het aantal signalen per seconde laten varieren is geen oplossing, want dat wordt al gebruikt als maat voor de intensiteit van het licht (dus hoe veel licht we op het oog laten invallen), niet voor de golflengte?

#7

Dalton

    Dalton


  • >250 berichten
  • 808 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 17 oktober 2008 - 12:57

kunnen staafjes en kegeltjes op hetzelfde ogenblik werken, of wordt steeds één van de twee uitgeschakeld (afhankelijk van de hoeveelheid licht), omdat dit anders lastig lijkt voor de hersenen als je tegelijkertijd kleuren en zwart/wit ziet en ik zie de twee toch niet door elkaar als ik bvb. de tekst op het scherm van mijn monitor lees. icon_smile.gif

Ons beeldveld bestaat simpel gezegd uit pixels.
Naast een kleurenpixel staat een zwart/wit pixel en daarnaast weer een kleurenpixel.
Ze staan allemaal naast elkaar. Je kan toch ook naar een plaatje met 100 verschillende kleuren kijken op hetzelfde moment? Dan zie je toch 100 kleuren op hetzelfde moment?

kunnen de staafjes enkel informatie in grijstinten doorgeven, of zijn het de hersenen die zorgen dat staafjes enkel grijswaarden kunnen zien, doordat zij de informatie omzetten van kleur naar grijswaarden (in dit laatste geval zou het theoretisch mogelijk zijn mensen in kleur te laten zien bij donkere omstandigheden door de hersenen wat te manipuleren)

De staafjes zetten geen kleur om in grijswaarden.
De staafjes zeggen alleen of ze licht detecteren of niet, ze hebben geen flauw idee wat voor golflengte dat is.
Veel licht = wit, weinig licht = grijs, geen licht = zwart. Wat voor licht? Geen idee.

Stel nu dat we achtereenvolgens twee monochromatische lichtgolven op een oog laten invallen die enkel door dezelfde kegeltjessoort kunnen worden waargenomen, we kunnen deze kleuren onderscheiden.
Maar hoe kunnen 1 soort kegeltjes dit verschil detectere? (zijn er verschillende soorten opsines voor 1 kegelsoort en zoja zijn die meerdere opsinesoorten aanwezig in één kegeltje of zijn er dan verschillende subsoorten van de kegeltjes)

1 soort kegeltje kan geen verschil in kleur detecteren. Stel dat je alleen maar rode kegeltje had, dan zou je maar 1 tint kleur kunnen zien, rood. Je kan dan alleen nog maar spelen met intensiteit maar het is maar 1 kleur rood.
Omdat de gevoeligheid van kegeltjes overlappen zul je bijna altijd 2 kegeltjes tegelijk stimuleren.
Bijvoorbeeld 99% rood 1% groen, dit geeft een andere kleur dan 98% rood 2% groen.

Probeer maar te spelen met het RGB systeem in paint. 0-255 Rood, 0-255 Groen en 0-255 Blauw. Hier kan je alle kleuren mee maken en zo werken de kegeltjes ook.
Minder dan niks is onmogelijk.
De enige uitzondering op deze regel is mijn salaris.

#8

student1050

    student1050


  • >25 berichten
  • 43 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 17 oktober 2008 - 21:33

hallo Dalton,

je tweede antwoord is me duidelijk, maar het eerste en derde heb ik toch noch wat vragen,

ik weet dat onze staafjes vooral aan de buitenkant liggen en de kegeltjes vooral aan de binnenzijde, wat hun locatie betreft. Mijn probleem is dat ik niet weet wat de hersenen overdag doen als ze zowel informatie van de kegeltjes en de staafjes krijgen, lichtintensiteit in grijswaarden van de staafjes hebben we dan niet nodig (juist?), dus negeert de hersenen op dit moment deze info. vb. duif heeft alleen maar kegeltjes en deze kan ook perfect zien overdag

in je derde antwoord heb je geen rekening gehouden met de situatie, ik stel dat we achtereenvolgens (niet tegelijk) twee monochromatische lichtbundels (dus bevat maar 1 soort golflengte en activeerd dus maar 1 soor kegeltje tegelijkertijd) op een oog laten invallen, we zorgen er hier voor dat de twee lichtbundels een verschillende golflengte hebben (dus het oog neemt ze waar als verschillende kleuren), maar ik zorg er ook voor dat de beide golflengtes liggen binnen een deel van het spectrum dat slechts een soort kegeltje de lichtbundels van deze golflengte kan detecteren (elke soort kegeltje beslaat immers een deel van het zichtbare spectrum, niet slechts een golflengte en aangezien het electromagnetische spectrum continu verloop, zijn er (zo good als) een oneindig aantal golflengtes voor een lichtbundel mogelijk).
Op welke manier kan het kegeltje dan het verschil zien, aangezien er maar 1 soort kegeltje aan te pas komt?
Stel dat we een monochromatisch golflengte kiezen die het oog als paars moet detecteren, hoe gebeurt dit dan als we maar 1 soort golflengte hebben en we twee soorten kegeltjes moeten activeren (bestaat deze 1ne golflengte uit twee subtypes golflengten/fotonen, een om de blauw detecterende kegeltjes te activeren en een om de rood detecterende kegeltjes te activeren??)

#9

Dalton

    Dalton


  • >250 berichten
  • 808 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 17 oktober 2008 - 23:14

ik weet dat onze staafjes vooral aan de buitenkant liggen en de kegeltjes vooral aan de binnenzijde, wat hun locatie betreft. Mijn probleem is dat ik niet weet wat de hersenen overdag doen als ze zowel informatie van de kegeltjes en de staafjes krijgen, lichtintensiteit in grijswaarden van de staafjes hebben we dan niet nodig (juist?), dus negeert de hersenen op dit moment deze info. vb. duif heeft alleen maar kegeltjes en deze kan ook perfect zien overdag

Onze hersenen negeren deze info niet.
Je staafjes zijn gewoon actief overdag. Niet alles wat jij ziet heeft kleur.
Je oog bevat een miljard (geen idee hoeveel) camera's die allemaal altijd een signaal doorgeven als ze genoeg licht zien.
Je hersenen krijgen altijd al die informatie en vertalen dit naar beeld.
Overdag gebruik je dus je staafjes en je kegeltjes.

dus bevat maar 1 soort golflengte en activeerd dus maar 1 soor kegeltje tegelijkertijd)

Dit is dus niet waar.
1 golflengte kan twee kegeltjes activeren. Afhankelijk van de golflengte de een wat beter dan de ander.

Op welke manier kan het kegeltje dan het verschil zien, aangezien er maar 1 soort kegeltje aan te pas komt?

Er komen altijd minimaal 2 kegeltjes aan te pas. Alleen als je heel dichtbij het infrarood of ultraviolet komt kun je het misschien voor elkaar krijgen dat maar 1 kegeltje werkzaam is.

Stel dat we een monochromatisch golflengte kiezen die het oog als paars moet detecteren, hoe gebeurt dit dan als we maar 1 soort golflengte hebben en we twee soorten kegeltjes moeten activeren (bestaat deze 1ne golflengte uit twee subtypes golflengten/fotonen, een om de blauw detecterende kegeltjes te activeren en een om de rood detecterende kegeltjes te activeren??)

In je andere post heb je geprobeerd uit te leggen dat monochromatisch paars licht niet bestaat.
Minder dan niks is onmogelijk.
De enige uitzondering op deze regel is mijn salaris.

#10

student1050

    student1050


  • >25 berichten
  • 43 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 19 oktober 2008 - 18:41

ok, dus de hersenen gebruiken overdag kegeltjes en staatjes, maar ik "zie" (met de hersenen) enkel kleur overdag (niet het zwartwit dat ik ken van zicht bij schemering). Raar, maar ja als het nu eenmaal zo in elkaar steekt ^-^

Dat van de golflengte is allemaal zo relatief, want je kan soms de volgende twee situaties krijgen:
één soort golflengte die twee soorten kegeltjes activeren => een kleurwaarneming
(Opdat dit kan, moet het deel van het lichtspectra dat elk kegeltje kan waarnemen blijkbaar meer overlappen dan ik dacht, blij dat ik dat ook weer weet.)
twee soorten golven die als ze samen in een bepaalde verhouding worden waargenomen dezelfde kleurwaarneming teweegbrengen

Het deel van het paars licht, heb je eigenlijk in het vorige antwoord verklaart, als altijd (behalve voor de primaire lichtkleuren) twee soorten kegeltjes bij het waarnemen van kleur te pas komen (omdat hun waarnemingsspectra zo sterk overlappen en de verhouding van activatie van beide soorten kegeltjes zorgt voor het verschil in kleurdetectie, dan kan mijn situatie (waarin één kegeltje twee soorten golflengtes zou moeten onderscheiden) dus niet voorkomen. Probleem opgelost. Het feit dat ik het voorbeeld van paars licht koos is een foutje, sorry (ik kon bvb. ook oranje monochromatisch licht hebben gekozen)

#11

student1050

    student1050


  • >25 berichten
  • 43 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 20 oktober 2008 - 12:45

Nog een filosifisch vraagje:

beschouw 1 (!) foton met een golflengte voor "geel", dat we op een oog laten invallen, dit zou tegelijkertijd een rood en groen kegeltje moeten activeren zodat we als eindresultaat "geel" zien. Hoe kan het foton tegelijkertijd in twee kegeltjes tegelijk ogevangen worden?
Of zien we dit foton als rood of groen, afhankelijk van welk kegeltje waarop het foton toevallig invalt?

#12

Dalton

    Dalton


  • >250 berichten
  • 808 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 20 oktober 2008 - 14:20

Nog een filosifisch vraagje:

beschouw 1 (!) foton met een golflengte voor "geel", dat we op een oog laten invallen, dit zou tegelijkertijd een rood en groen kegeltje moeten activeren zodat we als eindresultaat "geel" zien. Hoe kan het foton tegelijkertijd in twee kegeltjes tegelijk ogevangen worden?
Of zien we dit foton als rood of groen, afhankelijk van welk kegeltje waarop het foton toevallig invalt?


Ja (In theorie dan).
1 foton kan maar 1 kegeltje raken (en dan is het foton weg) en die kleur zie je.
50% kans of dat rood of groen wordt.
Minder dan niks is onmogelijk.
De enige uitzondering op deze regel is mijn salaris.

#13

student1050

    student1050


  • >25 berichten
  • 43 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 21 oktober 2008 - 19:14

ok dank je

#14

student1050

    student1050


  • >25 berichten
  • 43 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 21 oktober 2008 - 20:16

In een cursus van mijn cursussen staat:

"Hierbij wordt 11-Z-retinal omgezet tot het all-E-derivaat, dat niet meer in de holte van het opsine past. Daardoor vermindert de gevoeligheid van de staafjes; deze aanpassing van de gevoeligheid is noodzakelijk om de enorme verschillen van lichtsterkte te kunnen overbruggen.'

Wat bedoelt men met "deze aanpassing van de gevoeligheid is noodzakelijk om de enorme verschillen van lichtsterkte te kunnen overbruggen."

Bedoelt men dat dit is om het oog te beschermen tegen te veel licht of om een onderscheid tussen fel en niet fel licht te maken of nog iets anders?

#15

prospector

    prospector


  • >250 berichten
  • 329 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 21 oktober 2008 - 23:06

Bedoelt men dat dit is om het oog te beschermen tegen te veel licht of om een onderscheid tussen fel en niet fel licht te maken of nog iets anders?


Ik ben geen bioloog of medicus, maar ik geloof vast dat je hier gelijk hebt. Mijn twee kinderen hebben allebei retinitis pigmentosa, en zij hebben allebei last van enerzijds hevig licht en anderzijds nachtblindheid.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures