Jest coś, czego nie wiedzieliśmy o naszych oczach. Od dziesięcioleci w podręcznikach od biologii mogliśmy znaleźć informację, że za komunikację między oczami i mózgiem odpowiada wyłącznie jeden typ ścieżki sygnałowej. Najnowsze odkrycie pokazuje, że część neuronów siatkówkowych wybiera rzadziej uczęszczane szlaki.
Badania naukowe prowadzone przez Uniwersytet Northwestern (USA) wykazały, że istnieje podgrupa neuronów siatkówki oka, odpowiedzialna za wysyłanie do mózgu sygnałów hamujących. Dotychczas sądzono, że oczy są w stanie wysyłać wyłącznie sygnały pobudzające. (W skrócie: sygnały pobudzające aktywizują inne neurony do działania; sygnały hamujące spowalniają działanie innych neuronów.)
Ponadto naukowcy odkryli, że opisywana podgrupa neuronów siatkówkowych jest odpowiedzialna za podświadome reakcje organizmu, takie jak synchronizacja rytmu dobowego ze zmianami natężenia światła słonecznego oraz kurczenie źrenic w reakcji na kontakt z intensywnym światłem. Dzięki głębszemu poznaniu sposobu funkcjonowania tych neuronów, naukowcy mają szansę odkryć nowe szlaki bodźców nerwowych świadczących o wpływie światła na nasze zachowanie.
– Sygnały hamujące chronią przed zakłóceniami równowagi rytmu dobowego w reakcji na przyciemnione światło i zapobiegają kurczeniu źrenic w słabym oświetleniu. Oba zjawiska mają funkcję adaptacyjną oraz pozwalają utrzymać prawidłowe widzenie i funkcjonowanie w ciągu dnia. Uważamy, że wyniki naszych badań dostarczą odpowiedzi na pytanie dlaczego, mimo iż ludzkie oko wykazuje dużą wrażliwość na światło, nasze podświadome zachowania pozostają na kontakt ze światłem względnie niewrażliwe – tłumaczy dr Tiffany Schmidt, koordynatorka badań.
Badanie zostało opublikowane pierwszego maja 2020 w czasopiśmie Science.
Schmidt jest adiunktką katedry neurobiologii na Northwestern’s Weinberg College of Arts and Sciences. Takuma Sonoda, absolwent studiów doktoranckich na Northwestern University Interdepartmental Neuroscience, jest głównym autorem pracy.
W przeprowadzonym badaniu dr Schmidt wraz z zespołem doprowadziła do zablokowania neuronów siatkówki oka odpowiedzialnych za reakcje hamujące u myszy. Kiedy powstrzymano sygnał wysyłany przez neurony, przyciemnione światło silniej wpływało na zmiany rytmu dobowego zwierzęcia.
– To oznacza, że istnieją sygnały, które czynnie blokują zmiany rytmu dobowego pod wpływem zmian natężenia światła słonecznego i tego się nie spodziewaliśmy. Jest to jednak wytłumaczalne, jeśli przyjmiemy, że poważne zmiany w rytmie dobowym nie są pożądane w warunkach drobnych zakłóceń cyklu dnia i nocy. Tego typu przystosowanie powinno nastąpić tylko w przypadku, kiedy zmiana warunków byłaby znaczna – komentuje dr Schmidt.
Zespół dr Schmidt udowodnił również, że po zatrzymaniu przepływu sygnałów hamujących źrenice myszy wykazały znacznie większą wrażliwość na światło.
– Nasza hipoteza robocza zakłada, że ten mechanizm zapobiega kurczeniu źrenic w kontakcie z bardzo słabym światłem. To powoduje zwiększenie ilości światła docierającego do siatkówki i ułatwia widzenie w warunkach ograniczonego oświetlenia. Opisany mechanizm wyjaśnia między innymi to, dlaczego nasze źrenice zwężają się dopiero wtedy, kiedy dotrze do nich nasilone jasne światło – mówi dr Takuma Sonoda.
Źródło: A non-canonical inhibitory circuit dampens behavioral sensitivity to light (Science)