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O estudo encontra a luz detectar pilhas para tornar-se antes da visão

Os investigador na Faculdade de Medicina da universidade de Washington em St Louis encontraram que as pilhas que compo um sistema não-visual no olho são no lugar e funcionando muito antes das hastes e dos cones que luz do processo na visão. A descoberta deve ajudar cientistas a aprender mais sobre as funções não-visuais do olho tais como a sincronização do pulso de disparo interno, circadiano do corpo, das respostas do aluno iluminar-se e da liberação luz-regulada das hormonas.

Os pesquisadores relatam na introdução do 22 de dezembro do neurônio que na retina do rato, pilhas retinas intrìnseca fotossensíveis do gânglio (ipRGCs) é activo e funcionando no nascimento. Isso era surpreendente porque a retina do rato não se torna inteiramente até que um rato tenha quase três semanas velho, e as primeiras pilhas de haste não aparecem até aproximadamente 10 dias após o nascimento.

“Nós fomos aturdidos para encontrar que estes fotorreceptores eram potenciais de acção do despedimento no dia do nascimento,” diz Russell N. Van Gelder, M.D., Ph.D., professor adjunto da oftalmologia e de ciências visuais e da biologia molecular e da farmacologia. Os “ratos são muito imaturos quando são nascidos. Toma aproximadamente três semanas depois que nascimento para que a retina torne-se inteiramente. Ninguém tinha detectado previamente o despedimento luz-dependente da pilha em um rato antes de 10 dias.”

Van Gelder diz que as pilhas do gânglio reagem à luz em duas maneiras, enviando mensagens às partes do cérebro que controlam ritmos circadianos, e (no nos primeiros dia ou dois da vida) igualmente ajustar fora uma onda da actividade que espalha através da retina, ajudando possivelmente pilhas visuais torna-se.

Van Gelder e colegas passou os últimos anos que aprendem como os animais das cortinas (e os povos) podem luz de sentido e para a usar para ajustar seus pulsos de disparo circadianos. Os ipRGCs foram identificados primeiramente em 2002 -- por David M. Berson, Ph.D., e colegas em Brown University -- como as pilhas que poderiam luz de sentido mesmo nos olhos visualmente cegos. Mas era muito difícil e demorada isolar e estudar as pilhas, exigindo a injecção precisa de uma tintura do traçado nos cérebros dos animais etiquetar e identificar os ipRGCs.

Isso mudou como consequência de um avanço técnico desenvolvido por Daniel C. a Turquia e Donald Zhang, ambos os estudantes do programa de formação do cientista médico no laboratório de Van Gelder, e co-primeiros autores deste estuda. A Turquia e Zhang usaram uma técnica da disposição do multi-eléctrodo em que os eléctrodos minúsculos, individuais são colocados aproximadamente 200 mícrons distante. Cada eléctrodo é uns meros 30 mícrons em tamanho -- há 25.400 mícrons pela polegada --e 60 eléctrodos são contidos em uma grade.

“Este afastamento despeja ser perfeito para uma retina,” Van Gelder diz. “Você pode remover a retina e colocá-la, pilha-lado do gânglio para baixo, nesta disposição. Então os eléctrodos pegaram os impulsos das pilhas do gânglio quando aquelas pilhas reagem à luz.”

Considerando que a técnica original da injecção do cérebro permitiu os pesquisadores estudassem somente um ou dois ipRGCs pelo dia, a disposição do multi-eléctrodo permite que a equipe de Van Gelder estude 30 vezes que muitos. Aqueles estudos revelaram uma população da pilha que reagisse rapidamente e para se iluminar consistentemente.

“Se você dá às pilhas um séries de pulsos de luz idênticos e as olha como rapidamente despedem, a reacção é idêntica todas as vezes,” Van Gelder diz. “As pilhas do gânglio detectam o brilho, e são extremamente boas nele. Você poderia fazer um bom medidor leve para uma câmera fora destas pilhas porque são consistentes em sua resposta ao brilho sobre o equivalente de quase 10 f-paradas em uma câmera. Isso é completamente diferente das hastes e dos cones na retina. Aquelas pilhas visuais não podem detectar o brilho muito bem. Detectam o contraste, a sensibilidade e o movimento.”

Estudando estas populações dos ipRGCs, Van Gelder igualmente encontrou as pilhas para exigir uma proteína chamada melanopsin detectar e reagir aos pulsos de luz. Quando o grupo examinou as retinas dos ratos que foram projectados genetically para faltar o melanopsin, encontraram que as pilhas do gânglio perderam toda a sensibilidade à luz.

A capacidade para estudar muitas destas pilhas permitiu imediatamente que a equipe de Van Gelder aprendesse que há três populações distintas dos ipRGCs, e cada tipo da pilha reage para iluminar-se diferentemente. Algum incêndio rapidamente quando uma luz gira sobre mas toma mais por muito tempo para parar de despedir quando sai. Outras pilhas tomam um quando para ramp acima sua resposta mas por outro lado rapidamente para pará-la de despedir quando a área obtem a obscuridade. Um terceiro tipo da pilha é lento girar sobre quando expor para iluminar-se e toma seu tempo que fecha na escuridão.

Além, as pilhas tendem a reagir à luz nos grupos. Electricamente, algumas das pilhas trabalham quase como um coro, enviando diversas “harmonias sincronizadas” ao cérebro como parte de uma “canção grande” que responde aos impulsos claros.

“Nós podíamos detectar aproximadamente 20 por cento das pilhas do gânglio fomos acoplados a outras pilhas do gânglio,” diz. “Que é provavelmente uma baixa avaliação porque se nós tivemos uma grade mais fina e pudemos gravar as actividades de umas pilhas mais individuais, nós pudemos bem encontrar mais interacções.”

Van Gelder acredita que a actividade adiantada e as interacções dos ipRGCs podem de algum modo aumentar a sobrevivência ajudando animais detectam a luz e ajustam seus pulsos de disparo circadianos antes da revelação da visão. E diz porque as retinas tendem a ser muito similares na maioria de mamíferos, pilhas humanas do gânglio igualmente pode tornar-se e começar a funcionar mais cedo do que as hastes e os cones.

Embora a luz de sentido dos ipRGCs nos ratos e nos seres humanos, eles não conecte ao córtice visual do cérebro. Em lugar de, enviam sinais a umas partes mais profundas, mais antigas do cérebro, tais como o hipotálamo, de que se projectam às regiões do cérebro que controlam o pulso de disparo circadiano assim como a resposta do aluno à luz.

“A técnica da disposição do multi-eléctrodo que Dan a Turquia e Don Zhang trouxeram neste campo deve ajudar-nos a aprender muito mais sobre como estas pilhas retinas do gânglio influenciam todos os tipos de funções não-visuais e reforçam o facto de que o olho é responsável para mais do que apenas a visão,” Van Gelder diz.