目はどうやって光を認識しているの?

2017-02-15

しおん

こんにちは。りけぷらのしおんです。


今日は日常の科学ということで、目が光を受容する仕組みについての話をしようと思います。
わりと有名な話だと思いますので、ご存知の方は読み飛ばしていただいて大丈夫です。

目の構造は図に書くと以下の通りです。



角膜がレンズの役目をして光を通し、網膜のスクリーンに像を写しています。
このとき虹彩は光の量を調整する、カメラでいう「しぼり」に相当します。
ここでチン小体と毛様体が共同して遠近調節を行なっています。
近くを見るときはチン小帯がゆるみ、毛様体が収縮して水晶体が厚くなり、焦点距離が小さくなります。遠くを見るときは、その逆です。


調節の方法は述べた通りとして、光をどのように認識するのでしょうか。

僕は小さい頃わりとそれが疑問で、高校で習ったときは割と感動を覚えたような気がします。

光はスクリーンにある網膜に到達したあと、脳に伝わるには電気信号にならなくてはいけませんよね。
その反応を媒介するのが視細胞における化学反応です。

視細胞は桿体細胞と錐体細胞の二種類存在し、桿体細胞は光の明暗を認識し、錐体細胞は光の色を認識します。

桿体細胞で光の情報を直接受け取るのはロドプシンという物質です。ロドプシンは網膜において存在し、オプシンというタンパク質とビタミンAであるレチナールが結合して生成されます。


その結合の様子は以下の通りです。光が当たる前はシス型をしていますが、光が当たるとトランス型に変化するようです。




トランス型は構造が不安定であり、すぐオプシン+レチナールの複合体はレチナールを離してしまいます。


この反応こそが光受容の肝となるプロセスなのです。

ロドプシンは目においてたえず作られ、自分が暗い場所にいるか明るい場所にいるかによって、その量が調節されています。


それにしても、私たちが普段外の景色を脳が認識するのは連続的であるはずですが実際起きている反応がロドプシンの構造が変わったかどうかという離散的な0か1かの信号であることは面白い話だと思います。
なんだかデジタル信号→アナログ信号の変換みたいな話ですよね。



とりあえず今日は短いですがこれで。
読んでくれてありがとうございました。りけぷらのしおんでした。

しおん

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