Новый проект, целью которого было изучить нервные связи в сетчатке глаза, помог учёным найти ответ на давний вопрос о том, как именно глаз распознаёт движение. С помощью добровольцев, которые согласились играть в онлайн-игру, отображающую деятельность мозга, исследователи показали, что некоторые пары нейронов сообща заставляют третий нейрон активизироваться в ответ на изображение, движущееся в опеределённом направлении.
В основном зрительная информация интерпретируется мозгом, но часть визуальных данных обрабатывается нейронами уже в сетчатке. В частности, полвека назад учёные обнаружили, что сетчатка млекопитающих чувствительна к направлению и скорости движущихся объектов. То есть восприятие движения начинается в сетчатке ― однако тогда исследователи не могли объяснить, как именно это происходит.
Когда свет попадает в глаз, он захватывается клетками фоторецепторов, которые преобразуют информацию в электрические импульсы и передают их в более глубокие слои сетчатки. Отдельные фоторецепторы не чувствительны к направлению, в котором объект может перемещаться. Невролог Цзиньcэоп Ким (Jinseop Kim) совместно со своими коллегами решил узнать, чем обусловлено восприятие движения и влияет ли на него то, как различные типы клеток сетчатки связаны между собой.
Фоторецепторы транслируют свои сигналы через биполярные нейроны, названные так из-за того, что имеют два "отростка", выступающих из тела клетки в противоположных направлениях. Затем сигнал проходит через амакриновые клетки сетчатки. Эти клетки обладают нитями-дендритами, которые простираются во все стороны, словно лучи. В итоге сигнал достигает клеток, формирующих зрительный нерв, и переходит в мозг.
Чтобы понять, как биполярные и радиальные клетки связаны друг с другом, Ким и его коллеги проанализировали изображение сетчатки мыши, полученное с помощью электронного микроскопа высокого разрешения. Затем к исследованию были привлечены 2200 геймеров онлайн-игры EyeWire, которые помогли проследить путь сигнала через слои клеток и создать схему коммуникаций между частями сетчатки в высоком разрешении.
Полученная карта показала, что в то время как одна из биполярных клеток соединяется с нитями амакриновых клеток, которые ближе к телу клетки, другая подсоединяется ближе к тем частям амакриновых клеток, которые транслируют сигналы с некоторой задержкой. Остальные же транслируют сигнал незамедлительно.Таким образом сигнал достигает двух соседних участков на сетчатке немного в разное время, как бывает при движении объекта по всему полю зрения.
Авторы исследования пишут в статье журнала Nature, что этим можно объяснить механизм обнаружения сетчаткой движения: амакриновая клетка активизируется лишь тогда, когда получает комбинированную информацию, сигнализирующую о том, что нечто движется в направлении нити. Стимуляторы, не движущиеся в направлении нити, будут производить импульсы, которые достигают амакриновых клеток в разное время, так что они не будут активизироваться.
Также по теме: Светочувствительный белок глаз может различать невидимый красный цвет Фоторецепторы из пробирки помогли мышам прозреть Учёные установили, когда у живых организмов появилось зрение В Японии начинаются клинические испытания стволовых клеток для восстановления зрения Американцы одобрили использование искусственной сетчатки Австралийские учёные успешно испытали вживлённый человеку бионический глаз
