Полученные данные могут способствовать более эффективному лечению осложнений, связанных с глазами. Они также могут служить основой для разработки систем освещения и отображения.
Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports 20 мая 2019 г.
Задняя часть человеческого глаза выстлана сетчаткой, слоем различных типов клеток, называемых фоторецепторами, которые реагируют на разное количество света. Ячейки, которые обрабатывают много света, называются колбочками, а те, которые обрабатывают более низкие уровни света, называются стержнями.
До недавнего времени исследователи полагали, что когда свет попадает на сетчатку, палочки и колбочки были единственными двумя типами клеток, которые реагировали.
Недавние открытия выявили совершенно новый тип клеток, названный внутренне светочувствительными ганглиозными клетками сетчатки (ipRGC). В отличие от палочек и колбочек, ipRGC содержат меланопсин, фотопигмент, чувствительный к свету.
Хотя было установлено, что ipRGC участвуют в поддержании синхронизации внутренних часов мозга с изменениями дневного света, их важность в обнаружении количества света еще недостаточно изучена.
«До сих пор неясна роль клеток меланопсина сетчатки и их вклад в восприятие яркости света», – сказал Кацунори Окадзима, профессор факультета окружающей среды и информационных наук Йокогамского национального университета и один из авторов. исследования.
"Мы обнаружили, что меланопсин играет решающую роль в способности человека видеть, насколько хорошо освещена окружающая среда. Эти результаты переопределяют традиционную систему обнаружения света, которая до сих пор учитывала только две переменные, а именно яркость и количество падающего света.
Наши результаты показывают, что восприятие яркости должно зависеть от третьей переменной – интенсивности стимула, нацеленного на меланопсин."
В исследовании авторы показали, как колбочки и меланопсин сочетаются, чтобы обеспечить восприятие яркости. Чтобы лучше оценить вклад меланопсина в обнаружение света, сигналы меланопсина были изолированы от колбочек и палочек. Это разделение позволило более точно наблюдать только сигнал меланопсина.
Визуальные стимулы были тщательно продуманы и расположены так, чтобы специально стимулировать светочувствительные химические вещества. Кроме того, исследователи использовали программное обеспечение для отслеживания, чтобы измерить диаметр зрачков участников исследования при каждом визуальном стимуле. Это служило способом определения взаимосвязи между восприятием яркости и фактической интенсивностью визуального стимула на сетчатке.
Исследователи смогли показать, что различные уровни яркости воспринимаемого изображения являются суммой реакции меланопсина и реакции, генерируемой колбочками.
Первое – это линейное считывание, а второе – нет. Результаты также показывают, что меланопсин не является второстепенным фактором восприятия яркости. Скорее, это решающий игрок в восприятии яркости.
Эта работа была поддержана Японским обществом содействия научным грантам для научных исследований (номера грантов 15H05926 и 18H04111).