Niemowlęta W łonie Mogą Widzieć Więcej

Ale wrażliwe na światło komórki w rozwijającej się siatkówce - cienki płat tkanki podobnej do mózgu z tyłu oka - uważano za proste przełączniki włączania / wyłączania, prawdopodobnie tam, aby ustawić 24-godzinny dzień nocne rytmy rodzice mają nadzieję, że ich dziecko pójdzie za nimi.

University of California, Berkeley, naukowcy znaleźli obecnie dowody na to, że te proste komórki faktycznie rozmawiają ze sobą w ramach połączonej sieci, która zapewnia siatkówce więcej wrażliwości na światło, niż kiedyś sądzono, i która może zwiększyć wpływ światła na zachowanie i rozwój mózgu w nieoczekiwany sposób.

W rozwijającym się oku może 3% komórek zwojowych - komórek siatkówki, które wysyłają wiadomości przez nerw wzrokowy do mózgu - jest wrażliwych na światło i do tej pory naukowcy odkryli około sześciu różnych podtypów komunikujących się z różnymi miejsca w mózgu. Niektórzy rozmawiają z jądrem suprachiasmatycznym, aby dostroić nasz wewnętrzny zegar do cyklu dzień-noc. Inni wysyłają sygnały do ​​obszaru, który powoduje zwężenie źrenic w jasnym świetle.

Ale inne łączą się z zaskakującymi obszarami: perihabenula, która reguluje nastrój, i ciało migdałowate, które zajmuje się emocjami.

U myszy i małp ostatnie dowody sugerują, że te komórki zwojowe również rozmawiają ze sobą za pomocą połączeń elektrycznych zwanych połączeniami szczelinowymi, co sugeruje znacznie większą złożoność w niedojrzałych oczach gryzoni i naczelnych, niż się spodziewał.

„Biorąc pod uwagę różnorodność tych komórek zwojowych i ich rzutowanie na wiele różnych części mózgu, zastanawiam się, czy odgrywają one rolę w sposobie, w jaki siatkówka łączy się z mózgiem” - powiedziała Marla Feller, profesor molekularny na Uniwersytecie Berkeley w UC oraz biologia komórki i starszy autor artykułu, który ukazał się w tym miesiącu w czasopiśmie Current Biology . „Może nie dla obwodów wzrokowych, ale dla zachowań niewidocznych. Nie tylko odruchy świetlne źrenic i rytmy okołodobowe, ale być może wyjaśniające problemy, takie jak migreny wywołane światłem lub dlaczego terapia światłem działa na depresję”.

Równoległe systemy w rozwoju siatkówki

Komórki, zwane wewnętrznie światłoczułymi komórkami zwojowymi siatkówki (ipRGC), zostały odkryte zaledwie 10 lat temu, zaskakując takich jak Feller, który badał rozwijającą się siatkówkę od prawie 20 lat. Odegrała ważną rolę wraz ze swoją mentorką Carla Shatz z Uniwersytetu Stanforda, pokazując, że spontaniczna aktywność elektryczna w oku podczas rozwoju - tzw. Fale siatkówki - ma kluczowe znaczenie dla ustanowienia prawidłowych sieci mózgowych do późniejszego przetwarzania obrazów na.

Stąd jej zainteresowanie ipRGC, które zdawały się funkcjonować równolegle ze spontanicznymi falami siatkówki w rozwijającej się siatkówce.

„Myśleliśmy, że oni (myszy i ludzki płód) są ślepi na tym etapie rozwoju” - powiedział Feller, wybitny profesor nauk biologicznych Paula Lichta i członek Instytutu Neuroscience Helen Wills z UC Berkeley. „Myśleliśmy, że komórki zwoju znajdują się w rozwijającym się oku, że są połączone z mózgiem, ale w tym momencie tak naprawdę nie były połączone z resztą siatkówki. Okazuje się, że są połączone co było zaskakujące ”.

Franklin Caval-Holme, absolwent UC Berkeley, połączył dwufotonowe obrazowanie wapnia, rejestrację elektrokomórkową całej komórki, farmakologię i techniki anatomiczne, aby wykazać, że sześć typów ipRGC w siatkówce noworodka myszy łączy się elektrycznie poprzez połączenia szczelinowe, tworząc siatkówkę sieć, którą odkryli naukowcy, nie tylko wykrywa światło, ale reaguje na jego intensywność, która może zmieniać się prawie miliard razy.

Obwody połączeń szczelinowych były krytyczne dla wrażliwości na światło w niektórych podtypach ipRGC, ale nie w innych, zapewniając potencjalną drogę do ustalenia, które podtypy ipRGC zapewniają sygnał dla określonych zachowań niewizualnych wywoływanych przez światło.

„Awersja do światła, które młode rozwijają się bardzo wcześnie, jest zależna od intensywności”, co sugeruje, że te obwody neuronowe mogą być zaangażowane w zachowanie niechęci do światła, powiedział Caval-Holme. „Nie wiemy, który z tych podtypów ipRGC w siatkówce noworodka rzeczywiście przyczynia się do zachowania, więc bardzo interesujące będzie zobaczenie, jaką rolę odgrywają wszystkie te różne podtypy”.

Naukowcy znaleźli również dowody na to, że obwód dostraja się w sposób, który mógłby dostosować się do natężenia światła, które prawdopodobnie odgrywa ważną rolę w rozwoju, powiedział Feller.

„W przeszłości ludzie wykazali, że te wrażliwe na światło komórki są ważne dla takich rzeczy, jak rozwój naczyń krwionośnych w siatkówce i porywanie rytmu okołodobowego, ale były one rodzajem reakcji na włączanie / wyłączanie światła, gdzie potrzebujesz trochę światła lub brak światła - powiedziała. „Wydaje się to dowodzić, że faktycznie próbują kodować wiele różnych natężeń światła, kodując znacznie więcej informacji, niż ludzie wcześniej sądzili”.

Badania były wspierane przez National Institutes of Health (NIH F31EY028022-03, RO1EY019498, RO1EY013528, P30EY003176).