Работая с мышами, ученые обнаружили, что ipRGC — атипичный тип фоторецепторов в сетчатке — помогают обнаруживать контраст между светом и темнотой, что является важным элементом в формировании визуальных образов. Ключом к открытию является тот факт, что клетки экспрессируют меланопсин, тип фотопигмента, который претерпевает химические изменения при поглощении света.«Мы очень рады тому, что передача сигналов меланопсина способствует зрению даже при наличии функциональных палочек и колбочек», — сказала научный сотрудник Тиффани М. Шмидт.
Шмидт — ведущий автор недавно опубликованного исследования в журнале Neuron. Старший автор — Самер Хаттар, адъюнкт-профессор биологии университетской школы искусств и наук Кригера. Их выводы имеют значение для будущих исследований слепоты или нарушений зрения.Палочки и колбочки — самые известные фоторецепторы сетчатки, активирующиеся в различных световых средах.
Жезлы, которых в человеческом глазу насчитывается около 120 миллионов, очень чувствительны к свету и включаются в темноте или при слабом освещении.Между тем от 6 до 7 миллионов колбочек в глазу менее чувствительны к свету; они улучшают зрение в условиях более яркого освещения и необходимы для распознавания цвета.
Палочки и колбочки считались единственными светочувствительными фоторецепторами в сетчатке примерно десять лет назад, когда ученые открыли третий тип фоторецепторов сетчатки — ipRGC, или по сути светочувствительные ганглиозные клетки сетчатки, которые содержат меланопсин. Считалось, что эти клетки необходимы исключительно для обнаружения света для функций, не зависящих от изображения, например, для управления синхронизацией наших внутренних биологических часов с дневным временем и сужением наших зрачков в ответ на свет.«Считалось, что палочки и колбочки опосредуют зрение, а ipRGC — опосредуют эти простые функции обнаружения света, которые происходят за пределами сознательного восприятия», — сказал Шмидт. «Но наши эксперименты показали, что ipRGC влияют на большее разнообразие форм поведения, чем было известно ранее, и на самом деле вносят свой вклад в важный аспект зрения, формирующего изображение, а именно в обнаружение контраста».Команда Джона Хопкинса вместе с другими учеными провела несколько экспериментов на мышах и обнаружила, что когда меланопин присутствует в ганглиозных клетках сетчатки, мыши лучше видят контраст в Y-образном лабиринте, известном как тест визуальной воды.
В этом тесте мышей учат связывать узор со скрытой платформой, которая позволяет им выходить из воды. Мыши, у которых был интактный ген меланопсина, имели более высокую контрастную чувствительность, чем мыши, у которых этот ген отсутствовал.
«Передача сигналов меланопсина необходима для полной контрастной чувствительности зрительных функций мыши», — сказал Хаттар. «IpRGC и меланопсин определяют порог для обнаружения краев в визуальной сцене, что означает, что зрительные функции, которые, как считалось, опосредуются исключительно палочками и колбочками, теперь находятся под влиянием этой системы. Следующим шагом является определение того, играет ли меланопсин аналогичный роль в сетчатке человека для визуальных функций формирования изображения ».