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L'étude trouve la lumière détecter des cellules pour se développer avant visibilité

Les chercheurs à l'École de Médecine d'université de Washington à St Louis ont constaté que les cellules composant un système sans affichage dans l'oeil sont en place et fonctionnantes longtemps avant les tiges et les cônes qui la lumière de processus dans la visibilité. La découverte devrait aider des scientifiques à apprendre plus au sujet des fonctionnements sans affichage de l'oeil tels que la synchronisation de l'horloge interne et circadienne du fuselage, des réactions du pupille pour s'allumer et du desserrage lumière-réglé des hormones.

Les chercheurs enregistrent dans l'édition du 22 décembre du neurone qui dans la rétine de souris, les cellules ganglionnaires rétiniennes intrinsèquement photosensibles (ipRGCs) sont en activité et fonctionnant à la naissance. C'était étonnant parce que la rétine de souris ne se développe pas entièrement jusqu'à ce qu'une souris soit de presque trois semaines de, et les premières cellules de tige n'apparaissent pas jusqu'à environ 10 jours après la naissance.

« Nous avons été stupéfiés pour trouver que ces photorécepteurs allumaient des potentiels d'action le jour de la naissance, » indique Russell N. Van Gelder, M.D., Ph.D., professeur agrégé de l'ophthalmologie et des sciences visuelles et de biologie moléculaire et de pharmacologie. Les « souris sont très immatures quand elles sont nées. Cela prend environ trois semaines après que naissance pour que la rétine se développe entièrement. Personne précédemment n'avait trouvé l'allumage dépendant de la lumière de cellules chez une souris avant 10 jours. »

Van Gelder dit que les cellules ganglionnaires réagissent à la lumière de deux voies, envoyant message aux parties du cerveau qui règlent des rythmes circadiens, et (le premiers jour ou deux de durée) régler également hors circuit une vague d'activité qui écarte par la rétine, aidant probablement les cellules visuelles se développent.

Van Gelder et collègues ont passé les dernières années apprenant comment les animaux d'abat-jour (et les gens) peuvent la lumière de sens et l'employer pour régler leurs horloges circadiennes. Les ipRGCs ont été la première fois recensés en 2002 -- par David M. Berson, Ph.D., et collègues chez Brown University -- en tant que cellules qui pourraient la lumière de sens même dans les yeux visuellement sans visibilité. Mais elle était très difficile et longue pour isoler et étudier les cellules, exigeant de l'injection précise d'une teinture de traçage dans les cerveaux des animaux de marquer et recenser les ipRGCs.

Cela a changé suite à une avance technique développée par Daniel C. Turquie et Donald Zhang, les deux stagiaires de programme de formation de scientifique médical en laboratoire de Van Gelder's, et Co-premiers auteurs de ceci étudient. La Turquie et le Zhang ont employé une technique multiélectrode de choix dans laquelle des électrodes minuscules et différentes sont mises environ 200 microns à part. Chaque électrode est de simples 30 microns dans la taille -- il y a 25.400 microns par pouce --et 60 électrodes sont contenues sur un réseau.

« Cet écartement s'avère être parfait pour une rétine, » Van Gelder dit. « Vous pouvez retirer la rétine et la mettre, cellule-côté de ganglion vers le bas, sur ce choix. Alors les électrodes captent les impulsions des cellules ganglionnaires quand ces cellules réagissent à la lumière. »

Considérant que la technique originelle d'injection de cerveau a permis à des chercheurs d'étudier seulement un ou deux ipRGCs par jour, le choix multiélectrode permet à l'équipe de Van Gelder's d'étudier 30 fois qui on. Ces études ont indiqué une population cellulaire qui réagit rapidement et s'allumer chronique.

« Si vous donnez aux cellules par suite de pouls de la lumière identiques et la regardez comment rapidement elles allument, la réaction est identique chaque fois, » Van Gelder dit. « Les cellules ganglionnaires trouvent la brilliance, et elles sont extrêmement bonnes à elle. Vous pourriez fabriquer un bon mètre léger pour un appareil-photo à partir de ces cellules parce qu'elles sont cohérentes en leur réponse à la brilliance au-dessus de l'équivalent de presque 10 ouvertures sur un appareil-photo. C'est complet différent des tiges et des cônes dans la rétine. Ces cellules visuelles ne peuvent pas trouver la brilliance très bien. Elles trouvent le contraste, la sensibilité et le mouvement. »

Étudiant ces populations des ipRGCs, Van Gelder a également trouvé les cellules pour exiger d'un melanopsin appelé de protéine de détecter et réagir aux pouls de la lumière. Quand le groupe a examiné des rétines des souris qui ont été génétiquement conçues pour manquer du melanopsin, elles ont constaté que les cellules ganglionnaires ont détruit toute la sensibilité à la lumière.

La capacité d'étudier plusieurs de ces cellules a immédiatement permis à l'équipe de Van Gelder's d'apprendre qu'il y a trois populations distinctes des ipRGCs, et chaque type de cellules réagit pour s'allumer différemment. Un certain incendie rapidement quand une lumière s'allume mais prend plus longtemps pour cesser d'allumer quand il sort. D'autres cellules prennent un moment pour construire leur réaction mais d'autre part rapidement pour cesser d'allumer quand l'endroit obtient l'obscurité. Un troisième type de cellules est lent pour s'allumer une fois exposé pour s'allumer et prend son temps s'arrêtant dans la densité.

De plus, les cellules tendent à réagir à la lumière dans les groupes. Électriquement, certaines des cellules travaillent presque comme un choeur, envoyant plusieurs « harmonies » synchronisées au cerveau en tant qu'élément d'une grande « chanson » qui répond aux impulsions légères.

« Nous pouvions trouver environ 20 pour cent des cellules ganglionnaires avons été accouplés à d'autres cellules ganglionnaires, » il dit. « Qui est probablement une estimation inférieure parce que si nous avions un réseau plus fin et pourrions enregistrer les activités des cellules plus différentes, nous pourrions bien trouver plus d'interactions. »

Van Gelder croit que l'activité tôt et les interactions des ipRGCs peuvent d'une certaine manière améliorer la survie en aidant des animaux trouvent la lumière et règlent leurs horloges circadiennes avant le développement de la visibilité. Et il dit parce que les rétines tendent à être très assimilées dans la plupart des mammifères, les cellules ganglionnaires humaines peut se développer et également commencer à fonctionner plus tôt que des tiges et des cônes.

Bien que la lumière de sens d'ipRGCs chez les souris et les êtres humains, ils ne branchent pas au cortex visuel du cerveau. Au lieu de cela, ils envoient des signes à plus profond, des parties plus antiques du cerveau, telles que l'hypothalamus, duquel ils projettent aux régions du cerveau qui règlent l'horloge circadienne ainsi que la réaction du pupille à la lumière.

« La technique multiélectrode de choix que Dan Turquie et Don Zhang ont introduite dans cet inducteur devrait nous aider à nous renseigner beaucoup plus sur la façon dont ces cellules ganglionnaires rétiniennes influencent toutes sortes de fonctionnements sans affichage et renforcent le fait que l'oeil est responsable plus que juste de la visibilité, » Van Gelder dit.