Группа исследователей из Университета Джона Хопкинса обнаружила, что тип клеток сетчатки играет более важную роль в зрении, чем это было известно ранее.
Работая с мышами, ученые обнаружили, что ipRGC – атипичный тип фоторецепторов сетчатки – 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, что передача сигналов меланопсина способствует зрению даже в присутствии функциональных палочек и колбочек," постдокторант Тиффани М. Шмидт сказал. 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 условиях освещения. 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 важны 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," Шмидт сказал. "Но наши эксперименты показали, что ipRGC влияют на большее разнообразие форм поведения, чем было известно ранее, и фактически вносят свой вклад в важный аспект зрения, формирующий 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 ген меланопсина отсутствовал.
"Передача сигналов меланопсина необходима для полной контрастной чувствительности зрительных функций мыши," сказал Хаттар. "IpRGC и меланопсин определяют порог для обнаружения краев визуальной сцены, что означает, что зрительные функции, которые считались исключительно опосредованными палочками и колбочками, теперь находятся под влиянием этой системы. Следующий шаг – определить, играет ли меланопсин аналогичную роль в сетчатке человека для визуальных функций формирования изображения."