Долгое время ученые считали, что зрение у позвоночных животных обеспечивают два типа клеток в сетчатке, которые работают как фоторецепторы, -- палочки и колбочки. Но оказалось, что механизм зрения на самом деле сложнее.
Сначала, семь лет назад, нашли, что в сетчатке млекопитающих есть еще один тип клеток, которые умеют распознавать свет, -- ганглиозные (тип нервных клеток). Они участвуют в настройке организма на смену дня и ночи, а также в настройке глаза на смену освещенности (в расширении и сужении зрачка). Но непосредственно на создание зрительных образов не влияют.
Теперь же ученые из Университета Джона Хопкинса (Johns Hopkins University School of Medicine) в Балтиморе обнаружили свойства фоторецепторов у клеток другого типа в сетчатке рыб. И они полагают, что эти клетки участвуют именно в механизме зрения.
Горизонтальные клетки реагируют на свет
Профессор отделения нейронауки (Department of Neuroscience at Johns Hopkins) Кинг Вай Яу и его коллеги изучали так называемые горизонтальные клетки -- нейроны, расположенные вокруг палочек и колбочек. Они обеспечивают горизонтальные связи в сетчатке.
Биологи работали с рыбами -- зубаткой и золотой рыбкой. Из глаза рыбы они извлекали сетчатку, а из нее -- отдельные клетки. Все манипуляции проводили при красном свете, чтобы не было засветки.
В сетчатке зубатки ученые нашли два типа горизонтальных клеток. Одни связаны с палочками, другие -- с колбочками. Горизонтальные клетки исследователи стимулировали светом и измеряли электрический ответ клеток на стимуляцию, который выражался в изменении тока ионов кальция.
Ученые обнаружили, что на свет реагируют горизонтальные клетки, связанные с колбочками, но не с палочками. Такой же ответ они наблюдали в большей части горизонтальных клеток золотой рыбки.
Фоточувствительность горизонтальных клеток невелика -- в тысячи раз меньше, чем у соседствующих с ними колбочек. Она на том же уровне, что и фоточувствительность ганглиозных клеток мыши.
Разговор на языке световой информации
По-видимому, горизонтальные клетки включены в нейронный контур колбочек. Кинг Вай Яу объясняет, что горизонтальные клетки обеспечивают обмен информацией между соседними колбочками, что позволяет им сравнивать полученные световые стимулы. А это необходимый этап в процессе создания зрительного образа. Горизонтальные клетки дают возможность различать границы и контуры предметов. Без этого не обойтись, к примеру, в распознавании лиц. Так что в отличие от ганглиозных клеток млекопитающих горизонтальные клетки рыб, по-видимому, непосредственно вовлечены в создание зрительных образов.
Кроме того, авторам работы удалось найти сходство в работе горизонтальных клеток у рыб и ганглиозных клеток у млекопитающих. Оба типа используют для фоторецепции белок меланопсин.
Как отметили авторы статьи, пока это первый этап работы. Чтобы в деталях понять, как горизонтальные клетки осуществляют свою работу, потребуются исследования на целой сетчатке, а не на отдельных клетках. Кинг Вай Яу не исключает, что в сетчатке можно найти и еще неизвестные науки виды фоторецепторных клеток.
Статья опубликована в журнале Nature.
