Согласно исследованию Northwestern Medicine, опубликованному в журнале Nature Communications , отдельная клетка сетчатки может выдавать более одного уникального сигнала. Это открытие проливает новый свет на сложности функционирования зрения у млекопитающих.
Биполярные клетки сетчатки отвечают за передачу сигналов между фоторецепторами в глазу и ганглиозными клетками — типом нейронов, которые посылают активированные светом сигналы в остальную часть мозга для обработки.
Ранее считалось, что ганглиозные клетки получают разные сигналы от разных типов клеток сетчатки, рассказал Грегори Шварц, доктор философии, профессор офтальмологии Деррика Т. Вейла и старший автор исследования.
В текущем исследовании Шварц и его коллеги использовали электрофизиологию отдельных клеток и серийную блочную сканирующую электронную микроскопию для отслеживания сигналов внутри сетчатки мыши, подвергающейся воздействию света. Команда обнаружила, что отдельные синапсы в биполярной клетке сетчатки могут передавать нейронам разные сигналы от одних и тех же световых стимулов.
«Мы думали, что в конечном итоге это будет относительно просто: ганглиозные клетки получают входные данные от разных клеток. Это классический способ описания того, как клетки имеют различную реакцию, потому что их схема подключения различна», — сказал Шварц. «Но что было удивительно, так это то, что это было не так. Внутри очень маленьких нейронов существуют различия на уровне синапсов, а не на уровне того, с какими нейронами они на самом деле связаны. Это было удивительно».
Альфа RGC PixON и ON получают возбуждающий вход от одних и тех же BC. Фото: Nature Communications (2024 г.). DOI: 10.1038/s41467-024-44851-w
Поскольку нейроны могут иметь сотни или даже тысячи синапсов, полученные результаты не только переворачивают традиционные теории о визуальной обработке , но и подчеркивают, насколько сложной и комплексной может быть передача визуальных сигналов.
«Даже некоторые из самых маленьких нейронов всей нервной системы могут по-разному реагировать на разные синапсы», — сказал Шварц.
Результаты также имеют более широкое значение для понимания нейронных связей в мозге, сказал Дэвид Свайгарт, доктор философии, бывший доктор философии. студент лаборатории Шварца и первый автор исследования.
«Мы знали, что каждый нейрон может быть вычислительной единицей, но теперь мы думаем, что, возможно, каждый синапс следует рассматривать как вычислительную единицу, и в мозгу гораздо больше синапсов, чем нейронов в мозгу», — сказал Свайгарт. , который сейчас является научным сотрудником Медицинской школы Университета Индианы.
По его словам, Шварц и его коллеги продолжат изучать синапсы в сетчатке, но для лучшего понимания этих крошечных связей необходимы дальнейшие технологические достижения.
«Здесь мы находимся на пределе возможностей современной технологии записи, потому что мы говорим об очень маленьких вещах: два синапса , которые могут находиться на расстоянии 10 микрон друг от друга, делают что-то другое», — сказал Шварц. «Вы не можете наложить электроды на два из них одновременно, и даже визуализация, особенно сетчатки, имеет свои проблемы, очевидно, потому, что вы используете свет для изучения светочувствительных цепей. Даже самые передовые методы функциональной визуализации не позволяют этого сделать. на самом деле мы не получаем ответа, который хотим получить».
