Глаза посылают неожиданный сигнал в мозг

В глазах есть сюрприз.

В течение десятилетий учебники биологии утверждали, что глаза общаются с мозгом исключительно через один тип сигнального пути. Но новое открытие показывает, что некоторые нейроны сетчатки выбирают менее пройденную дорогу.

Новое исследование, проведенное Северо-Западным университетом, показало, что подмножество нейронов сетчатки посылает тормозные сигналы в мозг. Раньше исследователи считали, что глаз посылает только возбуждающие сигналы. (Проще говоря: возбуждающая передача сигналов заставляет нейроны активировать больше; запрещающая передача сигналов заставляет нейроны срабатывать меньше.)

Северо-западные исследователи также обнаружили, что это подмножество нейронов сетчатки вовлечено в подсознательное поведение, такое как синхронизация циркадных ритмов с циклами свет / темнота и сужение зрачка к интенсивному яркому свету. Благодаря лучшему пониманию того, как функционируют эти нейроны, исследователи могут исследовать новые пути влияния света на наше поведение.

«Эти запрещающие сигналы не позволяют нашим циркадным часам переустанавливаться на тусклый свет и предотвращают сужение зрачка при слабом освещении, оба из которых являются адаптивными для правильного зрения и повседневной функции», — сказала Тиффани Шмидт из Northwestern, которая возглавляла исследование. «Мы считаем, что наши результаты обеспечивают механизм для понимания того, почему наш глаз так чувствительно чувствителен к свету, но наше подсознательное поведение сравнительно нечувствительно к свету».

Исследование будет опубликовано 1 мая в журнале Science .

Шмидт — доцент кафедры нейробиологии в Северо-западном колледже искусств и наук Вайнберга. Такума Сонода, бывший доктор философии студентка межведомственной программы по неврологии Северо-Западного университета, является первым автором статьи.

Чтобы провести исследование, Шмидт и ее команда заблокировали нейроны сетчатки, ответственные за ингибирующую передачу сигналов в мышиной модели. Когда этот сигнал блокировался, тусклый свет был более эффективен при изменении циркадных ритмов мышей.

«Это говорит о том, что есть сигнал от глаза, который активно подавляет перестройку циркадных ритмов при изменении внешнего освещения, что было неожиданным», — сказал Шмидт. «Однако в этом есть какой-то смысл, поскольку вы не хотите настраивать все часы своего тела для незначительных возмущений в цикле свет / темнота окружающей среды, вы хотите, чтобы эта масштабная регулировка имела место только в том случае, если изменение освещения является устойчивым».

Команда Шмидта также обнаружила, что когда блокирующие сигналы от глаза блокировались, зрачки мышей были гораздо более чувствительны к свету.

«Наша рабочая гипотеза заключается в том, что этот механизм предотвращает сужение зрачков при очень слабом освещении», — сказала Сонода. «Это увеличивает количество света, попадающего на сетчатку, и облегчает просмотр в условиях слабого освещения. Этот механизм объясняет, по крайней мере, частично, почему ваши зрачки избегают сужений, пока яркий свет не усилится».

Исследование «Неканоническая тормозная цепь ослабляет поведенческую чувствительность к свету» было поддержано стипендией имени Клингенштейна-Саймонса в области нейронаук, Фондом Альфреда Слоана и Национальными институтами здравоохранения (номера наград 1DP2EY022584, T32 EY025202 и F31 EY030360-01).

---

Источник истории:

Материалы предоставлены Северо-Западным университетом . Оригинал, написанный Амандой Моррис. Примечание: содержание может быть отредактировано по стилю и длине.

---

Ссылка на журнал :

1. Такума Сонода, Дженнифер Й. Ли, Николас В. Хейс, Джонатан Чан, Юдай Окабе, Стефан Белин, Хомайра Наваби, Тиффани М. Шмидт. Неканоническая тормозная схема ослабляет поведенческую чувствительность к свету . Science , 2020 DOI: 10.1126 / science.aay3152