Наши глаза постоянно отправляют информацию об окружающем мире в наш мозг, где информация собирается в объекты, которые мы узнаем. Попутно ряд нейронов глаза использует электрические и химические сигналы для передачи информации. В исследовании мышей ученые Национального института здоровья (NIH) показали, как один тип нейронов может делать это, чтобы различать движущиеся объекты. Исследование предполагает, что рецептор NMDA, белок, обычно связанный с обучением и памятью, может помочь нейронам в глазу и мозгу передавать эту информацию.
"Глаз – это окно во внешний мир и внутреннюю работу мозга," сказал Джеффри С. Бриллиант, Ph.D., старший научный сотрудник Национального института неврологических расстройств и инсульта Национального института здоровья (NINDS) и старший автор исследования, опубликованного в Neuron. "Наши результаты показывают, как нейроны глаза и мозга могут использовать рецепторы NMDA, чтобы помочь им обнаруживать движение в сложном визуальном мире."
Зрение начинается, когда свет попадает в глаз и попадает на сетчатку, которая выстилает заднюю часть глазного яблока. Нейроны сетчатки преобразуют свет в нервные сигналы, которые затем отправляются в мозг. Используя сетчатку, изолированную от мышей, Dr. Алон Полег-Польский, к.D. постдокторант в Dr. Лаборатория Даймонда изучала нейроны, называемые направленно-селективными ганглиозными клетками сетчатки (DSGC), которые, как известно, срабатывают и отправляют сигналы в мозг в ответ на объекты, движущиеся в определенных направлениях через глаз.
Электрические записи показали, что некоторые из этих клеток срабатывают, когда полоса света проходит через сетчатку слева направо, тогда как другие реагируют на пересечение света в противоположном направлении. Предыдущие исследования показали, что эти уникальные реакции контролируются входящими сигналами, посылаемыми от соседних клеток в точках химической связи, называемых синапсами. В этом исследовании д-р. Полег-Польски обнаружил, что активность рецепторов NMDA в одном наборе синапсов может регулировать, отправляют ли DSGC информацию, чувствительную к направлению, в мозг.
Рецепторы NMDA – это белки, которые генерируют электрические сигналы в ответ на нейрохимические вещества глутамат и глицин. При активации они позволяют электрически заряженным ионам входить и выходить из клеток, как вода, через незапертый канал. В начале 1980-х годов исследования во Франции и в NIH показали, что магний блокирует поток до тех пор, пока нейрон не будет сильно активирован и его электрическое состояние не поднимется выше определенного напряжения. Считается, что эта регуляция имеет решающее значение для определенных типов обучения и памяти, а также для усиления сигналов в нейронах.
Дальнейшие эксперименты доктора. Полег-Польский изучил, как контроль магния над рецепторами NMDA может регулировать срабатывание DSGC. Чтобы имитировать реалистичные условия, доктор. Полег-Польский пропускал полосы света через сетчатку, подвергая их воздействию различных фоновых источников света. Результаты показали, что переменный магниевый блок, который гарантировал, что клетки постоянно отправляли информацию в мозг в ответ на проходящие полосы света, несмотря на отвлекающий входящий поток сигналов, генерируемых фоновым светом. Рецепторы NMDA сделали это путем усиления реакции клеток на столбики в процессе, называемом мультипликативным масштабированием.
"Клетки в глазу могут размножаться," сказал доктор. Полег-Польский. "Этот процесс может помочь этим клеткам определить, идет ли тигр мимо или быстро приближается в поисках обеда."
Нейроны глаза и мозга получают постоянный поток информации. Результаты этого исследования подтверждают растущее количество доказательств того, что рецепторы NMDA играют решающую роль в том, как нейроны передают информацию.
"Наши результаты показывают, что рецепторы NMDA помогают нейронам отличать релевантную информацию от нерелевантного фонового шума," сказал доктор. Алмазный. "В будущем мы планируем изучить, влияет ли этот процесс на другие аспекты видения."