Oleg А. Chagin (olegchagin) wrote,
Oleg А. Chagin
olegchagin

Как млекопитающие научились видеть в темноте

В безлунную ночь солнечный свет, достигающий Земли, составляет лишь триллионную часть от света в солнечный день

Несмотря на это, большинство млекопитающих достаточно хорошо видят в темноте
Новое исследование на мышах показывает как работает природное ночное видение: нервные клетки сетчатки глаза, чувствительные к передвижениям, могут изменять на время связи между собой в условиях темноты
Ученые утверждают, что это открытие может помочь слабовидящим
Биологам ранее было немного известно о принципах работы ночного видения у кроликов, мышей, человека и некоторых других млекопитающих
Сетчатки их глаз могут реагировать на ничтожно малое число фотонов, утверждает Джошуа Сингер, не участвовавший в новом исследовании нейробиолог университета Мэрилэнда
Один-единственный фотон может активировать светочувствительные клетки, известные как палочки сетчатки глаза, которые посылают сигнал в головной мозг через ганглионарные клетки
Каждый тип ганглионарных клеток специализируется на отслеживании передвижений
Некоторые из таких направленно-ориентированных ганглионарных клеток (НОГК или direction-selective ganglion cells, DSGCs) активируются при перемещении объекта вверх, в то время как другие — вниз, влево или вправо
Эти клетки коллективно определяют направление движения объекта и передают информацию в мозг, который принимает решение, как реагировать

НОГК — это одни из немногих клеток мозга, насчет которых нейробиологи могут быть уверены в функциональности нейронов, отмечает Сингер
Но эти клетки начинают вести себя необычно после наступления темноты

Чтобы выяснить, как НОГК приспосабливаются к темноте, исследовательская группа Грега Филда из университета Дьюка изучила слои сетчаток мышей, установив их на платформы со встроенными электродными решетками
В каждой решетке находилось около пятиста электродов
Находясь в кислородсодержащем растворе, сетчатка мышей может функционировать и “видеть”, в то время как решетка регистрирует электрическую активность сотен нейронов

Группа показала сетчаткам короткий ролик — полосы на контрастирующем фоне — затем уменьшила уровена освещения в 10000 раз, с офисного света до лунного неба
Три из четырех НОГК не изменили своей реакции после затемнения, но четвертый тип клеток, отвечающий за передвижение вверх, стал реагировать на больший диапазон передвижений, регистрируя смещения вниз и по сторонам
Филд и коллеги проанализировали, почему эти клетки ведут себя так странно
Построив компьютерную модель активности всех клеток, чувствительных к передвижениям, они заметили, что те НОГК, что регистрировали только смещения вверх, “пожертвовали” точностью детекции в одном направлении чтобы улучшить показатели всей группы клеток, улучшая способность системы замечать смещения в темноте

Чтобы определить как “верхние клетки” изменили свою функциональность, ученые вывели мышей с недостатком межклеточных связей, называемых щелевыми контактами, в верхних нейронах
Исследователи установили, что в тканях без щелевых контактов клетки перестают адаптироваться к темноте. Из этого следует, что именно от этих связей зависит способность к улучшению зрения в темноте, утверждают биологи
Пока неясно, подтвердятся ли эти выводы для людей, но открытия на грызунах уже могут быть применены в области искусственного зрения

Такие исследования позволяют проводить более тонкую настройку соответствующих технологий, говорит Филд “Если ганглиозные клетки будут стимулироваться, то необходимо заставить их подавать правильные сигналы в мозг”

Источник: Sciencemag
Перевод: Пузырёв Дмитрий


Ганглионарная клетка (красная с желтой сердцевиной) на сетчатке мышей помогает грызунам отслеживать передвижения в темноте; источник: YAO ET AL., NEURON 10.1016 (2018)


Фоточувствительная ганглионарная клетка. Источник: Wong, KY, Dunn, FA, Berson
Subscribe
Comments for this post were disabled by the author