Retina se često naziva „ispostavom mozga“ — na kraju krajeva, važni koraci u obradi vizuelnih signala se ne odvijaju u velikom mozgu, već u nervnim ćelijama u oku. Kada svetlost padne na mrežnjaču, senzorske ćelije postaju aktivne i šalju električne signale slojevima nervnih ćelija koje se nalaze neposredno iza njih. Odatle se signali prenose u mozak.
Međutim, ranije je bilo nejasno kako nervne ćelije obrađuju signale iz mrežnjače. Eksperimenti na TU Vien (Beč) su sada pokazali da nervne ćelije mrežnjače (tzv. retinalne ganglijske ćelije) mogu da preuzimaju različite uloge i tako ispunjavaju pojedinačno različite zadatke za vid.
Istraživanje je objavljeno u časopisu The Journal of Neuroscience.
Oni zadržavaju ovu sposobnost čak i kada delovi mrežnjače degenerišu – što je dobra vest za obnavljanje vida kod slepih ljudi koji koriste elektronske implantate mrežnjače, na primer.
„Kada svetlost padne na fotoreceptore mrežnjače, električni signali se generišu u nervnim ćelijama iza njih“, kaže Pol Verginc sa Instituta za biomedicinsku elektroniku na TU Beču.
„Ali ne proizvode sve nervne ćelije isti niz signala.“ Kada se svetlo uključi ili isključi, određene vrste nervnih ćelija uvek postaju aktivne. Međutim, u nekim ćelijama frekvencija signala brzo opada, dok druge ćelije ostaju na relativno visokom nivou aktivnosti i nastavljaju da emituju jak električni signal.
Nije jasno šta uzrokuje ove različite obrasce aktivnosti. Na kraju krajeva, od ćelija istog tipa treba očekivati da se ponašaju slično.
„Pitanje za nas je bilo: ako se ganglionske ćelije mrežnjače ponašaju drugačije, da li je to zato što su integrisane u različita biološka kola i stoga primaju različite ulazne signale? Ili postoji suštinska razlika zasnovana na biofizičkim principima koja uzrokuje da ove ćelije proizvode različite signale , čak i ako primaju identične inpute?“ kaže Pol Verginc.
„U drugom slučaju, svakom tipu ganglijskih ćelija može se, da tako kažemo, dodeliti sopstveni ID komponente.
Da bi ovo testirali, istraživači su koristili eksplantirane mrežnjače miševa u kojima se čitava neuronska mreža održava funkcionalnom nekoliko sati. Aktivnost ganglijskih ćelija mrežnjače se tada može stimulisati na dva različita načina: ili zračenjem mrežnjače svetlošću i zatim ispitivanjem kako retinalne ćelije reaguju, ili direktnim stimulisanjem ganglijskih ćelija pomoću električne struje.
Direktno ubrizgavanje električne struje omogućava da se istraže svojstva neurona čak i bez uključivanja ćelija koje im obično daju ulaz.
„Otkrili smo da kada direktno stimulišemo ćelije električnom strujom, one pokazuju signalni obrazac veoma sličan onom koji proizvode kada su izloženi svetlosti“, kaže Pol Verginc. „Ganglijske ćelije koje pokazuju povećan obrazac aktivnosti tokom dužeg vremenskog perioda kada su izložene svetlosti takođe to rade kada su električno stimulisane.“
To znači da razlika između obrazaca signalizacije ovih ćelija nije samo zbog činjenice da one primaju različit ulaz u retinalno kolo – tendencija da proizvode duže ili kraće signalne sekvence je suštinska osobina ćelija.
„Ovo je zapanjujuće, ali će verovatno biti veoma važno za obradu signala i viziju“, smatra Pol Verginc. „Ove razlike između tipova ćelija verovatno nastaju veoma rano, tokom faze razvoja mrežnjače.“
Ostaje važno pitanje: ako su to intrinzična svojstva ćelija, da li ta svojstva ostaju stabilna čak i ako ćelije izgube svoju prvobitnu funkciju—na primer, ako fotosenzori mrežnjače više ne rade? Moglo bi se pretpostaviti da bi se ponašanje ćelija u ovom slučaju trebalo promeniti.
Na kraju krajeva, često se primećuje da se nervne ćelije koje više nisu potrebne reorganizuju unutar mozga. Ako neko izgubi prst, na primer, nervne ćelije koje su bile odgovorne za senzorne signale sa ovog prsta ne ostaju jednostavno neaktivne, već se ponovo povezuju i ponovo koriste u druge svrhe.
Međutim, ovo je drugačije za ganglijske ćelije mrežnjače. „Ispitivali smo ćelije miševa koji su bili slepi 200 dana, a njihove ganglijske ćelije retine su i dalje pokazivale potpuno ista svojstva: neke su mogle biti aktivne kratko vreme uz pomoć električnog ulaza, druge duže“, kaže Pol Verginc. . Ćelije stoga zadržavaju svoju intrinzičnu sposobnost da isporučuju određene signale.
Ovo je dobra vest za razvoj retinalnih implantata koji koriste električnu stimulaciju preko hiljada elektroda da zamene izgubljene fotoreceptore kod slepih pacijenata, kaže Pol Verginc, dodajući: „Ako postoje stabilne razlike između različitih tipova ćelija, onda postojeće ganglijske ćelije mogu da se koriste čak i nakon slepila i da se za njih u budućnosti mogu razviti bolje strategije stimulacije.“
