研究では、光感知細胞がビジョンの前に開発見つけます

の研究者セントルイスの医学のワシントン大学は目の中に非ビジュアルシステムを構成する細胞がきちんと整っていることを発見し、機能してきた長い前ロッドとコーンそのビジョンにプロセスの光。発見は、科学者たちはそのような身体の内部、概日時計の同期など、目の非視覚的な機能、ホルモンの光と光によって調節された放出に対する瞳孔の反応への理解を深めるために役立つはずです。

研究者がマウスの網膜では、本質的に感光性網膜神経節細胞（ipRGCsは）出生時にアクティブにし機能しているニューロンの12月22日号で報告。マウスは、約3週間経過するまで、マウスの網膜が完全に開発していないので、これは驚くべきことであり、第1ロッドの細胞は約10日間出産後まで表示されません。

"我々は、これらの光受容体が誕生日に活動電位を発火された見つけるために気絶していた、"ラッセルN.ヴァンゲルダは、医学博士、眼科と視覚科学のと分子生物学や薬理学の助教授は言う。 "マウスは、彼らが生まれたているとき非常に未熟です。これは、約3週間完全に開発するために網膜の出生後にかかる。誰も以前に10日間前にマウスで発射光依存性の細胞を検出していなかった。"

ヴァンヘルダーは、神経節細胞の概日リズムを制御する脳の部分にメッセージを送信し、（人生の最初の一日か二日では）もおそらく、網膜を介して拡散活動の波をオフに設定し、二つの方法で光に反応するだ助ける視覚細胞が開発しています。

ヴァンヘルダーと同僚は、どのように盲目の動物（および人）の学習の最後の数年間過ごしてきた光を感知し、それらの概日時計を設定するために使用することができます。 ipRGCsは、2002年に初めて同定された - ブラウン大学のDavid M. Berson氏、博士は、同僚によって - であっても視覚的に盲目の目に光を感じることができる細胞として。しかし、それはipRGCsにラベルを付けたり、識別するために、動物の脳にトレース染料の正確な注入を必要とする、非常に困難と細胞を分離し、勉強する時間がかかるだ。

それは、ダニエルC. Tuとドナルド張、ヴァンゲルダの研究室で医学者養成プログラムの学生の両方、および本研究の共同第一著者により開発された技術的な進歩の結果として変更されました。 Tuと張さんは小さな、個別電極が約200ミクロン間隔に配置されるマルチ電極アレイ技術を使用。各電極のサイズはわずか30ミクロンである - そこインチあたり25400ミクロンです - と60の電極はグリッドに格納されています。

"この間隔は、網膜に最適であることが判明、"ヴァンゲルダは述べています。 "あなたはこの配列で、細胞面を下に、神経節の網膜を削除し、それを配置することができます。次に、これらの細胞は光に反応するときに電極が神経節細胞のインパルスを拾う。"

オリジナルの脳の注入法は、研究者は日ごとに1つまたは2つだけipRGCsを研究するために許可されているのに対し、マルチ電極アレイは、ヴァンゲルダのチームが30倍多く​​を学ぶことができます。これらの研究は、光に迅速かつ一貫して反応する細胞集団を明らかにした。

"あなたは細胞の光の同一の一連のパルスを与え、どれだけ速く彼らは火を見ると、反応が毎回同じである、"ヴァンゲルダは述べています。 "神経節細胞は、明るさを検出し、そして彼らはそれで非常に良いです。彼らは上にほとんど10絞り分の同等以上の明るさに対する反応に一貫しているため、これらの細胞の外カメラのための良好な光メーターを作ることカメラ。それは網膜の桿状体と錐体とは全く違います。これらの視細胞は非常によく、明るさを検出することはできません。彼らはコントラスト、感度や動きを検出する。"

ipRGCsのこれらの集団を研究する、ヴァンゲルダはまた、細胞がメラ​​ノプシンと呼ばれるタンパク質が感知し、光のパルスに反応する必要が見つかりました。グループは遺伝的に欠けてメラノプシンするように設計されたマウスの網膜を調べたところ、それらは神経節細胞は光にすべての感度を失ったことがわかった。

つの異なるipRGCsの人口、および各セルのタイプがあることを学ぶために回しか許可ヴァンゲルダのチームで、これらの細胞の多くを研究する能力が異なる光に反応する。いくつかの火災には、すぐにランプが点灯したとき、それが外に出たときに発砲停止に時間がかかるようになります。他の細胞は、その応答を立ち上げるためにしばらく時間がかかるが、その後急速に面積が暗くなったときに発砲停止。番目のセルのタイプは、光にさらされた時にオンにするに遅いので、暗闇でのシャットダウンの時間がかかります。

さらに、細胞はグループで光に反応する傾向がある。電気的に、細胞の一部が光刺激に応答する一つの大きな"歌"の一環として、脳には、いくつかの同期"ハーモニー"を送信し、ほとんどコーラスのように働く。