杆(rod)和圓錐細胞(cone cells)的區別

關鍵區別——桿狀細胞與錐形細胞

光感受器是眼睛視網膜中對光有反應的細胞。這些細胞的顯著特點是有緊密的膜，其中含有光色素，即視紫紅質或相關分子。光顏料具有相似的結構。所有的光色素都由一種叫做視蛋白的蛋白質和一種叫做髮色團的小分子組成。髮色團通過改變其結構的機制來吸收部分光。為了獲得高的光色素密度，這些感光細胞膜中的緊密堆積是非常有價值的。光感受器吸收了大量的光子。脊椎動物的視網膜由兩個光感受器（視杆細胞和視錐細胞）組成，這兩個光感受器的外部區域帶有光色素。這個特殊的區域是由大量的餅狀圓盤組成的。在桿狀細胞中，圓盤是閉合的，但在錐形細胞中，圓盤部分地對周圍的流體開放。在無脊椎動物中，光感受器的結構是非常不同的。光色素產生於一種規則排列的結構中，稱為微絨毛，指狀突起，直徑約為0.1µm。無脊椎動物的這種感光結構稱為橫紋肌體。與脊椎動物的椎間盤相比，光色素在橫紋肌體中的密度更小。桿狀細胞和錐形細胞的主要區別在於，桿狀細胞負責在低光照下的視覺（暗視視覺），而錐細胞在較高的光照水平下（明視視覺）則活躍。

什麼是桿狀細胞(rod cells)？

視杆細胞是眼睛中的光感受器，在低強度光線下比眼睛的另一個光感受器“錐細胞”更能發揮作用，這些光感受器通常集中在視網膜的外緣，負責周邊視覺。據估計，在人類視網膜中發現了大約9000萬個棒狀細胞。桿狀細胞比錐細胞更敏感，幾乎完全負責夜視。桿狀細胞在色覺中只佔一小部分。這就是為什麼顏色在黑暗中不那麼明顯的原因。桿狀細胞在結構上比圓錐細胞稍長、更細。含有視蛋白的圓盤出現在視網膜色素上皮細胞的末端，而視網膜色素上皮又附著在鞏膜上。桿狀細胞（1億）比錐細胞（700萬）更常見。

桿狀體有三段：外段、內段和突觸段。突觸段與另一個神經元（雙極細胞或水平細胞）形成突觸。內外段由纖毛連接。內段可見細胞器樣核。外段包含吸光材料。

圖01：桿狀細胞和錐形細胞

在脊椎動物中，光感受器細胞的激活被稱為細胞的超極化，這導致桿狀細胞不發送其神經遞質，從而導致雙極細胞隨後在雙極神經節突觸釋放其神經遞質，以**突觸。所以，這是一個級聯反應。一個單位的光敏色素的激活可以引起細胞內更大的反應。因此，棒狀細胞可以在較小的光線下觸發更大的反應。維生素A缺乏會導致桿狀細胞所需的色素含量降低。這被診斷為夜盲症。

什麼是圓錐細胞(cone cells)？

視錐細胞是人類視網膜中的一種感光細胞，在明亮的光線條件下，它的功能最好，可以實現色覺。色覺是建立在大腦接收到來自三種類型的視錐（L-長，s-短和M-中）的神經信號後構造顏色的能力，每一種視錐對不同範圍的光敏感。這是由三種不同錐細胞中存在的三種類型的光合蛋白決定的。有些脊椎動物可能有四種類型的錐細胞，使它們具有四色視覺。部分或完全喪失圓錐系統會導致色盲。錐細胞比桿狀細胞短。但它們更寬更窄。它們的長度為40-50µm，直徑為0.5µm-4µm。它們大部分被緊緊地包裹在眼睛中央（中央窩）。S錐是隨機放置的，其頻率比眼睛中的其他錐體（M和L）要小。

圖02：錐體細胞

視錐也包括三個部分（外節段、內節段和突觸段）。內段由細胞核和少量線粒體組成。突觸段與雙極細胞形成突觸。內外段通過纖**連。視網膜母細胞瘤是由於視網膜錐體細胞中一個叫做RB1的基因缺陷引起的。這種情況發生在幼兒時期。這個特殊的基因控制信號轉導和正常的細胞週期進程。

杆(rod)和圓錐細胞(cone cells)的共同點

兩者都是在視網膜中發現的。
兩者都是感光細胞。
兩者都含有視覺色素。
兩者都是次級外感受器的類型。

杆(rod)和圓錐細胞(cone cells)的區別

桿狀細胞與錐細胞
桿狀細胞是負責微光下視覺的光感受器。	錐細胞是負責高強度光照下視覺的光感受器。
光顏料數量
桿狀細胞有更多的光色素。	錐細胞的光色素較少。
放大
桿狀細胞表現出更多的擴增。	錐細胞顯示出較少的擴增。
方向選擇性
桿狀細胞沒有選擇性地顯示方向性。	錐細胞表現出方向選擇性。
靈敏度
桿狀細胞具有很高的靈敏度。	錐細胞的靈敏度很低。
視網膜會聚通路
視杆細胞確實有一個高度收斂的視網膜通路。	錐細胞確實有一個不太收斂的視網膜通路。
迴應
桿狀細胞反應遲鈍。	錐細胞反應迅速。
敏銳度
桿狀細胞視力低下。	錐細胞具有較高的靈敏度。
顏料類型
桿狀細胞只有一種色素	錐細胞有三種色素。
視覺顏料
視杆細胞中的視覺色素是視紫紅質。	視錐細胞中的視覺色素是碘視蛋白。

總結 - 杆(rod) vs. 圓錐細胞(cone cells)

光感受器（視杆細胞和視錐細胞）是眼睛視網膜中對光有反應的細胞。這些細胞的顯著特點，是存在緊密的膜，其中包含光色素、視紫紅質或相關分子。為了獲得高密度和高數量的光色素，這些感光細胞膜中的緊密堆積是非常有價值的。這使得到達光感受器的大部分光光子被吸收。脊椎動物的視網膜由兩個光感受器（視杆細胞和視錐細胞）組成，這兩個光感受器的外部區域含有光色素。這個特殊的區域是由大量的餅狀圓盤組成的。桿狀細胞能在低強度光照（暗視）下發揮作用。另一方面，錐細胞在高強度光照下是活躍的。這就是桿狀細胞和錐形細胞的區別。