ebook img

Advances in Photoreception: Proceedings of a Symposium on Frontiers of Visual Science PDF

154 Pages·1990·3.262 MB·English
Save to my drive
Quick download
Download
Most books are stored in the elastic cloud where traffic is expensive. For this reason, we have a limit on daily download.

Preview Advances in Photoreception: Proceedings of a Symposium on Frontiers of Visual Science

Page i Advances in Photoreception Proceedings of a Symposium on Frontiers of Visual Science Committee on Vision Commission on Behavioral and Social Sciences and Education National Research Council National Academy Press Washington, D.C. 1990 Page ii NOTICE: The project that is the subject of this report was approved by the Governing Board of the National Research Council, whose members are drawn from the  councils of the National Academy of Sciences, the National Academy of Engineering, and the Institute of Medicine. The members of the committee responsible for the  report were chosen for their special competences and with regard for appropriate balance. This report has been reviewed by a group other than the authors according  to procedures approved by a Report Review Committee consisting of members of the National Academy of Sciences, the National Academy of Engineering, and the  Institute of Medicine. The National Academy of Sciences is a private, nonprofit, self­perpetuating society of distinguished scholars engaged in scientific and engineering research, dedicated  to the furtherance of science and technology and to their use for the general welfare. Upon the authority of the charter granted to it by the Congress in 1863, the  Academy has a mandate that requires it to advise the federal government on scientific and technical matters. Dr. Frank Press is president of the National Academy of  Sciences. The National Academy of Engineering was established in 1964, under the charter of the National Academy of Sciences, as a parallel organization of  outstanding engineers. It is autonomous in its administration and in the selection of its members, sharing with the National Academy of Sciences the responsibility for  advising the federal government. The National Academy of Engineering also sponsors engineering programs aimed at meeting national needs, encourages education  and research, and recognizes the superior achievements of engineers. Dr. Robert M. White is president of the National Academy of Engineering. The Institute of  Medicine was established in 1970 by the National Academy of Sciences to secure the services of eminent members of appropriate professions in the examination of  policy matters pertaining to the health of the public. The Institute acts under the responsibility given to the National Academy of Sciences by its congressional charter  to be an adviser to the federal government and, upon its own initiative, to identify issues of medical care, research, and education. Dr. Samuel O. Thier is president of  the Institute of Medicine. The National Research Council was organized by the National Academy of Sciences in 1916 to associate the broad community of science  and technology with the Academy's purposes of furthering knowledge and advising the federal government. Functioning in accordance with general policies determined  by the Academy, the Council has become the principal operating agency of both the National Academy of Sciences and the National Academy of Engineering in  providing services to the government, the public, and the scientific and engineering communities. The Council is administered jointly by both Academies and the  Institute of Medicine. Dr. Frank Press and Dr. Robert M. White are chairman and vice chairman, respectively, of the National Research Council. L.C. card no. 90­60934  ISBN 0­309­04240­2 Available from:  National Academy Press  2101 Constitution Avenue, N.W.  Washington, D.C. 20418 S134 Printed in the United States of America Page iii COMMITTEE ON VISION SUZANNE MCKEE (Chair), Smith­Kettlewell Eye Research Foundation, San Francisco ROBERT BOYNTON (NAS), Department of Psychology, University of California, San Diego LYNN COOPER, Department of Psychology, Columbia University RUSSELL LEE DEVALOIS (NAS), Department of Psychology, University of California, Berkeley MERTON CLYDE FLOM, College of Optometry, University of Houston DAVID L. GUYTON, Wilmer Ophthalmological Institute, Johns Hopkins University DONALD HOOD, Department of Psychology, Columbia University JAMES LACKNER, Ashton Graybiel Spatial Orientation Laboratory, Brandeis University ROBERT SHAPLEY, Department of Psychology, New York University LOUIS SILVERSTEIN, Honeywell, Inc., Phoenix, Ariz. KENT A. STEVENS, Department of Computer and Information Science, University of Oregon ANDREW B. WATSON, NASA Ames Research Center, Moffett Field, Calif. PAMELA EBERT FLATTAU, Study Director JOANNE ALBANES, Research Assistant CAROL METCALF, Administrative Secretary ROSE WHITE, Secretary Page iv SYMPOSIUM PARTICIPANTS ANTHONY J. ADAMS, School of Optometry, University of California, Berkeley JAMES K. BOWMAKER, School of Biological Sciences, Queen Mary College, University of London DONALD C. HOOD, Department of Psychology, Columbia University WALTER MAKOUS, Center for Visual Science, University of Rochester WILLIAM MILLER, School of Medicine, Yale University V. HUGH PERRY, Department of Experimental Psychology, University of Oxford EDWARD N. PUGH, Jr., Department of Psychology, University of Pennsylvania ROBERT SHAPLEY, Department of Psychology, New York University JULIE L. SCHNAPF, Department of Opthalmology, University of California, San Francisco DAVID R. WILLIAMS, Center for Visual Science, University of Rochester JOHN I. YELLOTT, Cognitive Science Department, University of California, Irvine Page v PREFACE The Committee on Vision is a standing committee of the National Research Council's Commission on Behavioral and Social Sciences and Education. The committee  provides analysis and advice on scientific issues and applied problems involving vision. It also attempts to stimulate the development of visual science and to provide a  forum in which basic and applied scientists, engineers, and clinicians can interact. Working groups of the committee study questions that may involve engineering and  equipment, physiological and physical optics, neurophysiology, psychophysics, perception, environmental effects on vision, and visual disorders. From time to time, the committee sponsors public meetings that feature papers on advances in vision research. The meetings are designed to aid the newcomer in  reaching a preliminary understanding of the utility of the latest approaches to vision research and to challenge more experienced scientists, engineers, and clinicians  alike to consider the appropriate role for these findings in the advancement of vision research and its application to practical problems. In March 1988 the committee sponsored a Symposium on Frontiers of Visual Science at the National Academy of Sciences in Washington, D.C. The committee  brought together 10 leading investigators in vision research to discuss advances in photoreception. Speakers included visual physiologists and psychophysicists, who  discussed wavelength specificity of visual pigments, receptor transduction in health and disease, adaptation of photoreceptors to light, variations of the photoreceptor  lattice across the retina, and photoreceptor sampling of visual images and aliasing. Comparisons of human and animal retinas also were discussed. Funds for the symposium were provided from the general budget of the committee, which receives support from the departments of the Army, the Page vi Navy, and the Air Force; the National Eye Institute; the National Institute on Aging; the National Aeronautics and Space Administration; the National Science  Foundation, the Veterans Administration; the American Academy of Ophthalmology; and the American Academy of Optometry. The committee gratefully acknowledges the efforts of the vision scientists who took time from their demanding schedules to participate in the symposium. The  committee also thanks its staff officer, Pamela Ebert Flattau, for organizing the meeting and preparing the final report. Production of the report was effectively assisted  by Carol Metcalf of the committee staff. Freelance editor Barbara A. Bodling helped improve the style and clarity of the report. To all these, we express our gratitude. SUZANNE MCKEE, CHAIR COMMITTEE ON VISION Page vii CONTENTS Introduction 1 Robert Shapley Optical and Molecular Design of Rods 2 William H. Miller Color and Wavelength Specificity of Receptors 17 Cone Visual Pigments in Monkeys and Humans 19 James K. Bowmaker Photosensitivity of Primate Photoreceptors 31 Julie L. Schnapf Transduction, Adaptation, and Disease Processes 39 The ERG and Sites and Mechanisms of Retinal Disease, Adaptation, and  41 Development Donald C. Hood Phototransduction in Vertebrate Rods: The Electrophysiological Approach to the  59 cGMP Cascade Theory Edward N. Pugh, Jr., W.H. Cobbs, and J.D. Tanner Partitioning Visual Processes 78 Walter Makous Page viii Spatial Effects of Photoreceptor Mosaic 103 The Distribution of Cones in the Primate Retina 105 V. Hugh Perry The Photoreceptor Mosaic as an Image Sampling Device 117 John I. Yellott The Invisible Cone Mosaic 135 David R. Williams Page 1 INTRODUCTION Robert Shapley The visual interface between human visual perception and patterns of light in the world is the photoreceptor layer of the retina. All our experience of the appearance of  objects and spatial or temporal patterns of illumination is filtered through the receptor array. All visual function thus depends on the characteristics of photoreceptors— for example, their responsiveness to different wavelengths of light, the gain and regulation of the biochemical cascade kicked off by the absorption of a photon of light,  and the spatial arrangement of photoreceptors within the photoreceptor layer. Our keynote speaker, William Miller, has contributed major insights to two of the areas of photoreceptor function: the biochemical cascade of phototransduction and  the nature of photoreceptor assays. Dr. Miller was one of the first scientists to look at cyclic nucleotides as candidates for the internal messenger molecule that  mediates transduction. The great discoveries of recent years about cyclic GMP, phosphodiesterase, transduction or G­protein, and the regulatory roles of calcium and  guanylate cyclase are all results of experiments and models inspired by the initiatives of Dr. Miller and colleagues. At the Frontiers of Vision symposium, Dr. Miller spoke briefly about optical effects in green rods and devoted the major part of his address to the topic of  transduction. His talk is an introduction to a great problem, now apparently solved, by one of the great masters who contributed to its solution. Dr. Miller's insights into  the major issues of transduction are penetrating. His summary of the process is a useful introduction to the rest of the symposium.

See more

The list of books you might like

Most books are stored in the elastic cloud where traffic is expensive. For this reason, we have a limit on daily download.