Синий свет может улучшить настроение и привести в движение важные биологические реакции. Исследователи из Университета в Пенсильвании изучали биологическую реакцию человеческого глаза на синий свет. Их работа обращается к свойствам меланопсина, светочувствительного белка глаза, который устанавливает ритм дневного – ночного цикла и вызывает сужение зрачка на яркий свет. Они измерили реакцию зрачка на стимуляцию меланопсина и коротковолновых-чувствительных конусов (S) и других светочувствительных клеток, которые работают в дневное время. Ученые обнаружили, что меланопсин и S-конусы имеют противоположные эффекты. Результаты исследования были опубликованы в текущем выпуске PNAS.
«Проблемой изучения меланопсина является то, что он очень чувствителен к синему свету», — утверждает ведущий автор Мануэль Спитшан (Manuel Spitschan). «Предыдущие исследования изучали S-конусы и меланопсин отдельно, но так как синий свет стимулирует обе эти клетки, мы не знали, реакция зрачка была от одного или от обоих».
Чтобы преодолеть эту проблему, ученые разработали специальные зрительные стимулы: они производили мерцающий свет, который стимулирует меланопсин, но невидим для S-конусов, и второй мерцающий свет, который стимулирует S-конусы, но невидим для меланопсина.
Исследователи попросили 16 человек смотреть на этот мерцающий свет, в это время реакция зрачка записывалась. Свет, который стимулировал меланопсин, заставил зрачок медленно сокращаться. Они также обнаружили, что стимуляция S-конусов сделала зрачок больше. То есть, когда S-конусы глаза захватили больше света, зрачок увеличивался, в противоположность естественному ответу зрачка. Это означает, что синий свет перетягивает канат между меланопсином и S-конусами, чтобы сделать ваш зрачок меньше или больше. Эффект меланопсина сильнее, в результате чего сужение зрачка происходит на яркий свет любого цвета.
«Впервые мы можем исследовать взаимосвязь между сигналами меланопсина и S-конусами», — утверждает Brainard, профессор психологии.
Как же эти специальные мерцающие огоньки выглядят?
Мерцание, которое стимулирует S-конусы, выглядит как переключение между голубоватым и желтоватым цветом. Мерцание, которое стимулирует меланопсин, трудно понять, выглядит как мягкое свечение, которое поднимается и опускается в яркости.
Свет падает на глаз и изображается на сетчатке. Давно известно, что изображение сетчатки воспринимается нейронами, известными, как палочки и колбочки. Они позволяют нам работать в тусклых помещениях и видеть в ночное время. Это сигналы от палочек и колбочек в мозгу преобразуются в образы, которые мы видим. В последнее время был определен еще один класс клеток сетчатки, который также воспринимает свет. Эти клетки известны как фоточувствительные ганглиозные клетки и содержат белок меланопсин.
Исследователи изучают свойства меланопсина у людей отдельно от конусов. Теперь мы можем спросить, что мы «видим» при помощи меланопсина.
«Это важно, потому что меланопсин может быть вовлечен в клинические условия», — говорит Джеффри К. Агирре (Geoffrey K. Aguirre). «Например, слишком сильная стимуляция меланопсина вызывает чувство боли от света со слишком ярким освещением, а недостаточная стимуляция может вызвать сезонные аффективные расстройства, при которых люди впадают в депрессию, когда нет достаточного освещения».
ПОДРОБНЕЕ В НАУЧНОЙ СТАТЬЕ:
Spitschan, Manuel; Jain, Sandeep; Brainard, David H.; Aguirre, Geoffrey K. (2014) Opponent melanopsin and S-cone signals in the human pupillary light response // PNAS — p. 1400942111
