Istraživači su otkrili novi podtip interneurona u mrežnjači koji omogućava oku da bolje vidi i identifikuje objekte i na svetlu i u mraku.
Nalazi razbijaju prethodne pojmove o unutrašnjem funkcionisanju oka i takođe imaju šire implikacije za informisanje budućih istraživanja neuronauke, kaže dr Jongling Zhu, docent oftalmologije, neuronauke i viši autor studije.
U oku sisara, retina pretvara svetlost u električne signale koje optički nerv zatim šalje u mozak, omogućavajući vid. Pre nego što se prenesu u mozak, električni signali se obrađuju u gustom, sinaptičkom sloju unutar mrežnjače, koji je podeljen na dve polovine.
Decenijama je naučna zajednica verovala da neuroni čine sinapse u jednoj polovini sinaptičkog sloja da reaguju kada se svetlo uključi, a u drugoj polovini kada se svetlost isključi. Međutim, Zhuov tim je nedavno otkrio novi podtip interneurona zvanih amakrine ćelije koji prenose „isključen“ signal čak i kada se nalaze u „uključenoj“ polovini.
„Podela ‘uključeno’ i ‘isključeno’ se smatra osnovnim organizacionim planom mrežnjače; međutim, naša studija je otkrila izuzetak od ovog plana organizacije“, rekao je Zhu.
Amakrine ćelije su inhibitorni interneuroni unutar retine. Oni deluju kao kontrolori saobraćaja za vizuelne signale, putujući od fotoreceptora koji detektuju svetlost do ganglijskih ćelija u mrežnjači koje zatim prenose električne signale u mozak. Ali sistematsko proučavanje podtipova amakrinih ćelija tek je nedavno postalo moguće zahvaljujući napretku u genetskim tehnologijama.
„Svaki podtip ima jedinstven oblik i genetski profil, i formiraju veze sa drugim neuronima na različite i specijalizovane načine. Proučavanje ovih ćelija bilo je izuzetno izazovno, uglavnom zbog odsustva genetskih alata koji bi omogućili označavanje ili manipulaciju specifičnim podtipovi“, rekao je Žu.
U trenutnoj studiji, Zhuov tim je primenio novi genetski pristup, „strategiju intersekcionalnosti“, koja uključuje obeležavanje i izolovanje podtipova amakrinih ćelija u retini miševa koji eksprimiraju dva jedinstvena proteina, koji mogu identifikovati više ograničenih tipova ćelija nego označavanjem samo jednog proteina. .
Na iznenađenje istraživača, identifikovali su ranije neidentifikovani podtip amakrine ćelije koja uspostavlja sinapse u „uključenoj“ polovini sinaptičkog sloja, ali funkcioniše kao ćelije koje se obično nalaze u „isključenoj“ polovini.
Koristeći fluorescentne senzore za praćenje ponašanja ćelije, u kombinaciji sa genetskim i farmakološkim intervencijama, takođe su otkrili da ove ćelije koriste inhibitorni glutamat (neurotransmiter) receptor nazvan mGluR8 umesto ekscitatornog glutamatnog receptora zvanog AMPA, koji eksprimiraju sve druge amakrinske ćelije. , za prijem električnih signala.
Na ovaj način, nove amakrinske ćelije deluju kao prekidač, pretvarajući dolazni ekscitatorni signal u inhibitorni signal pre nego što ga prenesu nizvodnim neuronima i konačno u mozak, rekao je Zhu.
„Ova amakrina ćelija nije samo nova vrsta neurona, već pokazuje i novi način prenošenja informacija sa jedne polovine sloja mrežnjače na drugu. Ovaj prenos informacija povećava osetljivost neurona retine da detektuju objekte u mraku. i poboljšava njihovu sposobnost da razlikuju različite pokrete na svetlosti“, rekao je Zhu.
Ubuduće, Zhu je rekla da njen tim ima za cilj da poboljša svoju intersekcionalnu strategiju kako bi postigao obeležavanje tipa jedne ćelije i nastavio tako što će utvrditi kako ovaj amakrin podtip utiče na različite vizuelne puteve i nizvodne neurone.
„Postoji oko 60 različitih tipova amakrinih ćelija. Sve su veoma specijalizovane, sve imaju različite funkcije, svima im je veoma teško pristupiti, a tehnika koju smo razvili može da se koristi na svakoj, jednu po jednu… Sada imamo način, zaista robustan način da idemo od jednog do drugog“, rekao je Steven DeVries, MD, Ph.D., David Shoch, MD, Ph.D., profesor oftalmologije i koautor studija.
