Три типа клеток помогают мозгу отличать день от ночи

В исследовании, опубликованном в научном журнале Science, ученые из Института Солка (Salk Institute) сообщают об обнаружении в глазу трех типов клеток, которые воспринимают свет и согласовывают циркадный ритм мозга с нашим окружающим светом. Исследование отмечает первую прямую оценку у людей световых реакций от клеток, называемых светочувствительными ганглиозными клетками сетчатки (ipRGCs).

Актуальность исследования

Яркий свет ночью прерывает нормальные циклы организма, называемые циркадными ритмами, и может вызвать бессонницу. Циркадные ритмы играют важную роль. Нарушение цикла день-ночь связывают с увеличением частоты таких заболеваний, как рак, болезни сердца, ожирение, депрессивные расстройства и диабет 2 типа у людей, работающих по ночам. Следовательно, понимание того, как человеческие глаза воспринимают свет, может привести к появлению «умных» источников света, которые помогут предотвратить депрессию, способствовать ночному сну и поддерживать здоровые циркадные ритмы.

«Мы превратились в комнатные виды, и мы удалены от естественного цикла дневного света днем ​​и почти полной темноты ночью», — говорит Сатчидананда Панда (Satchidananda Panda), старший автор статьи. «Понимание того, как ipRGC реагируют на качество, количество, длительность и последовательность освещения, поможет нам разработать лучшее освещение для отделений интенсивной терапии новорожденных, детских учреждений, школ, заводов, офисов, больниц, домов престарелых и даже космической станции», — добавляет он.

Материалы и методы исследования

В то время как ipRGCs были идентифицированы ранее в сетчатке мыши, данные клетки никогда не были обнаружены у людей. Для нового исследования команда Солка использовала новый метод, чтобы сохранить целостность и функциональные образцы сетчатки после смерти доноров. Ученые поместили образцы на электродную решетку, чтобы изучить их реакцию на свет.

Результаты научного исследования

Авторы исследования обнаружили, что небольшая группа клеток начала реагировать только после 30-секундного импульса света. После выключения света некоторым из этих ячеек потребовалось несколько секунд, чтобы прекратить реакцию. Ученые проверили несколько цветов света и обнаружили, что эти «светочувствительные» ячейки были наиболее чувствительны к синему свету — типу, используемому в популярных светодиодах с холодным белым светом и во многих наших устройствах, таких как смартфоны и ноутбуки.

Последующие эксперименты выявили три различных типа iPRGCs:

  1. Тип 1 реагировал на свет относительно быстро, но выключение заняло много времени. 
  2. Тип 2 занял больше времени, чтобы включить, а также очень долго, чтобы выключить. 
  3. Тип 3 реагировал только тогда, когда свет был очень ярким, но они включались быстрее, а затем выключались, как только свет исчезал. 

Понимание функции каждого типа ipRGC может позволить ученым лучше разрабатывать освещение или даже терапевтические средства, которые могут включать или выключать активность клеток.

Новое исследование помогает объяснить феномен, о котором сообщалось в прошлых исследованиях незрячих людей. Эти люди, несмотря на то, что они не способны видеть, все же могут выровнять свой цикл сна-бодрствования. Таким образом, они должны как-то ощущать свет. Теперь кажется, что ipRGCs являются клетками, ответственными за отправку этого светового сигнала в мозг, даже у людей, у которых нет клеток палочек и колбочек, необходимых для передачи изображения в мозг.

«Повторение этих экспериментов на донорских препаратах сетчатки разных возрастов также поможет нам понять, отличаются ли по своим функциям ipRGC, что может помочь в разработке внутреннего освещения для лучшей синхронизации дня и ночи в целом и, возможно, даже в таких приложениях, как улучшение настроения у пожилых людей и пациентов с деменцией», — резюмирует Панда.

Авторы другого исследования утверждают, что пересадка эмбриональных клеток сетчатки способна восстановить зрение.

Приглашаем подписаться на наш канал в Яндекс Дзен


Добавьте «Medical Insider» в любимые источники Яндекс Новости


Оцените статью
( Пока оценок нет )
Поделиться с друзьями