Одна из наиболее изученных частей анатомии человека, сетчатка – нервный слой в задней части глаза, который воспринимает свет – все еще хранит секреты, которые нужно раскрыть.
"На протяжении десятилетий исследователи знали, что повышенный уровень света увеличивает остроту зрения," сказала Эрика Эггерс, доцент кафедры биомедицинской инженерии, физиологии и нейробиологии и член института BIO5 в Университете Аризоны. "Но мы до сих пор не понимаем механизмов этого процесса. Кажется, это должно быть относительно просто, но на самом деле это очень сложно."
Эггерс получил два престижных федеральных гранта, чтобы пролить свет на внутреннюю работу сетчатки и то, как они влияют на болезни глаз.
Сигналы сетчатки и диабет
Она является главным следователем в $ 1.9-миллионный проект, финансируемый Национальным институтом глаз при Национальных институтах здоровья, при дополнительной поддержке Международного фонда исследований сетчатки, для изучения "Передача нейронных сигналов сетчатки при раннем диабете."
Эггерс и Хеддвен Брукс, профессор физиологии и фармакологии UA и член института BIO5, проводят физиологические измерения отдельных клеток неповрежденной сетчатки на модели мышей с диабетом, чтобы определить процессы передачи сигналов, которые могут привести к диабетической ретинопатии. 1 причина слепоты у взрослых американцев.
К тому времени, когда люди с диабетом теряют зрение, кровеносные сосуды сетчатки серьезно повреждены. Многие годы исследователи считали, что слепоту вызывают сосудистые осложнения. Но вред может начаться годами или даже десятилетиями раньше.
"Исследователи обнаружили, что задолго до того, как развивается диабетическая ретинопатия, нервная активность в сетчатке меняется," Эггерс сказал. "Если мы сможем лучше распознавать и понимать эти специфические нейронные процессы, мы сможем разработать клеточные модели для лекарств, которые замедляют или даже обращают вспять повреждения и предотвращают слепоту."
Тьма в свет
Эггерс недавно получил премию Национального научного фонда в размере 900 000 долларов США за 2016 год, ставшую самой престижной наградой агентства для младших преподавателей.
Названный "Роль ингибирования в световой адаптации пути выключения сетчатки," новое исследование началось 1 июля и следует за исследованиями, о которых она сообщила в июньском выпуске журнала Neurophysiology за 2016 год.
Исследование фокусируется на процессе световой адаптации – способности сетчатки быстро переустанавливать клетки, чтобы человек, выходящий из затемненного кинотеатра на яркий солнечный свет, например, мог четко видеть за короткое время, несмотря на внезапное изменение интенсивности света. Исследователи знают, что адаптация сетчатки к более яркому свету является важной функцией зрения, но этот процесс не совсем понятен.
Когда-то видение рассматривалось как односторонний процесс. Свет попадает в глаз и достигает сетчатки, где специализированные нейроны, называемые фоторецепторами, преобразуют свет в электрические сигналы. Фоторецепторы – палочки и колбочки – передают сигналы различным типам клеток, последними в цепочке нейронов сетчатки являются ганглиозные клетки, аксоны которых образуют зрительный нерв, передающий сигналы в мозг.
Оказывается, нейроны сетчатки взаимодействуют во многих направлениях и по многим нервным сигнальным путям. Фоторецепторы и другие нейроны сетчатки могут находиться в возбуждающем (включенном) или тормозящем (выключенном) положении, создавая динамическую двухтактную и обратную связь между нейронами и нейронными цепями.
Хотя это может показаться нелогичным, было показано, что нейроны в выключенном положении увеличивают остроту зрения. Они помогают нам увидеть контраст с такой точностью, что мы можем распознать пылинку на расстоянии нескольких ярдов. Многие исследователи считают, что ингибирующая активность нейронов сетчатки жизненно важна для световой адаптации, и Эггерс пытается выяснить, почему.
Эггерс и студенты лаборатории нейрофизиологии сетчатки глаза Эггерса надевают очки ночного видения, чтобы работать в специально построенном помещении "клетка," где они подвергают неповрежденную здоровую сетчатку мыши воздействию узких полос света с разной интенсивностью и регистрируют электрическую активность отдельных нейронов. На основе своих данных они создают модели, чтобы продемонстрировать, как тормозящие сигналы в различных условиях освещения изменяют сигналы, достигающие ганглиозных клеток и, в конечном итоге, головного мозга.
"Это исследование направлено на понимание механизмов тормозящей активности сетчатки и того, как она увеличивает остроту зрения," Эггерс сказал. "Если мы добьемся успеха, это улучшит наше понимание нормального зрения и нашу способность распознавать изменения, которые предвещают нарушения зрения и потерю."