Ученые обнаружили, что форма света меняет наше зрение

Ученые из UNIGE показали, что реакция сетчатки на свет зависит не только от интенсивности света, воспринимаемого глазом, но также от его временной формы и порядка расположения цветов.

Зрение - это сложный процесс, который успешно объясняется многими дисциплинами - физикой, биохимией, физиологией, неврологией и др. Сетчатка глаза улавливает свет, зрительный нерв передает электрические импульсы в мозг, который в конечном итоге формирует восприятие изображения. Хотя этот процесс занимает некоторое время, последние исследования показали, что первый этап зрения, само восприятие света, происходит чрезвычайно быстро. Но анализ этого решающего шага проводился на молекулах в растворе в лабораторных условиях.

Форма света влияет на глаз

Ученые из Женевского университета (UNIGE) в сотрудничестве с EPFL и Университетскими больницами Женевы (HUG), Швейцария, воспроизвели эксперимент на мышах, чтобы наблюдать за обработкой света живым организмом во всей его сложности. Это неинвазивное исследование показывает, что не только энергия света определяет реакцию сетчатки. Его форма - короткая или длинная - также влияет на сигнал, посылаемый в мозг для формирования изображения. Это открытие, опубликованное в журнале Science Advances, открывает новую область исследований в области зрения, диагностики и, возможно, новых возможностей лечения.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Клеточный механизм зрения был успешно изучен благодаря сотрудничеству нескольких дисциплин. "В глазу первая стадия зрения основана на маленькой молекуле - ретинале, которая при контакте со светом меняет форму", - объясняет Джеффри Голье, исследователь кафедры прикладной физики факультета естественных наук UNIGE и первый автор исследования. "Когда сетчатка меняет свою геометрическую форму, она запускает сложный механизм, в результате которого в зрительном нерве генерируется нервный импульс".

Этот процесс занимает некоторое время между моментом, когда глаз воспринимает свет, и моментом, когда мозг его декодирует. Физики посмотрели на самую первую молекулу в цепочке, ретиналь, чтобы узнать, сколько времени требуется для изменения ее формы. Они выделили эту молекулу в кювете и подвергли ее воздействию лазерных импульсов, чтобы проверить скорость ее реакции. К их большому удивлению, молекула отреагировала примерно за 50 фемтосекунд!

"Для сравнения, одна фемтосекунда по сравнению с одной секундой эквивалентна одной секунде по сравнению с возрастом Вселенной", - отмечает Жан-Пьер Вольф, профессор секции физики UNIGE и автор исследования. "Это настолько быстро, что мы задались вопросом, может ли эта скорость достигаться молекулой только в изолированном состоянии, или же она обладает такой же скоростью в живом организме во всей его сложности".

Для детального изучения этого первого этапа развития зрения ученые обратились к биологам, в частности к Ивану Родригесу и Педро Эррере, профессорам факультетов науки и медицины UNIGE, соответственно, которые установили контактную линзу и провели электроретинограмму на мышах. "Этот метод, который является абсолютно неинвазивным, позволяет измерить интенсивность сигнала, посылаемого в зрительный нерв, - продолжает Жан-Пьер Вольф. Когда свет попадает на сетчатку, они смогли наблюдать электрическое напряжение на роговице, благодаря электронному усилителю. Результаты показали, что этот этап происходит с той же чрезвычайной скоростью, что и при выделении молекулы!

Команда продолжила исследование, изменяя форму импульсов во времени. "Мы всегда посылаем одну и ту же энергию, одно и то же количество фотонов, но меняем форму светового импульса. Иногда импульс короткий, иногда длинный, иногда срезанный и т.д.", - объясняет Джеффри Голье. Действительно, изменение формы не должно вызывать никаких изменений в реакции сетчатки, поскольку до сих пор считалось, что роль играет только количество фотонов, улавливаемых глазом. "Но это не так!" - говорит исследователь из Женевы. Этот результат удалось объяснить с помощью компьютерного моделирования, проведенного в группе Урсулы Рётлисбергер из EPFL.

Ученые заметили, что глаз реагирует по-разному в зависимости от формы света, даже если энергия света одинакова. "Мы также обнаружили, что реакция глаза различается в зависимости от порядка смены цветов, например, как во временной радуге, хотя они следуют друг за другом очень быстро", - продолжает Жан-Пьер Вольф. Короче говоря, сетчатка считает, что света больше или меньше в зависимости от его формы, в то время как энергия одинакова, и поэтому посылает в мозг более сильный или более слабый ток в зависимости от своей реакции.

Это открытие, сделанное в рамках проекта Швейцарского национального научного фонда (SNSF) Sinergia, открывает новое поле для исследования зрения. "Теперь, когда мы знаем, что форма света играет роль в восприятии, мы можем использовать эти новые знания, чтобы заставить глаз работать по-другому", - предлагает Жан-Пьер Вольф. Теперь могут быть разработаны направления исследований новых возможностей для диагностики и возможного лечения слабости глаз". опубликовано econet.ru по материалам energyload.eu

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet