Глаз может видеть без палочек и колбочек

Глаз может видеть без палочек и колбочек

5 452
глаз

Биологи сообразили, что утрата основных светочувствительных клеток не лишает мышей зрения. Оставшись без колбочек и палочек, мыши продолжили созидать.

Исследование исследователей из института Джона Хопкинса расположено в издании Neuron.

Проверка, проверка и снова проверка

Но мыши, у каких методами генной инженерии вывели из колбочки и строя палочки, все-же что-то лицезрели. Слету возникает вопрос: где гарантия того, что специалисты по генной инженерии сделали свою работу потому потому что было заявлено?
Посреди их и внимания медиков, ищущих способы преодоления слепоты.

переломы и Ожоги

2-ой пример твёрдых опытов: исследование воздействия одиночества на скорость излечения после ожогов и проверка эффективности стволовых клеток в лечении переломов. ожоги и Переломы у крыс для этого было необходимо сначала сделать естественно, снова под наркозом.

Биологи в серии поведенческих тестов (например, в легких Y-образных лабиринтах) удостоверились что эти мыши все-же лицезреют, и на последующем шаге изучений необходимо было показать, чем потому лицезреют мыши. Для этого требовалось проследить за нервными связями.

Чтоб выяснить, как мыши могут созидать без основных типов светочувствительных клеток также просто чтоб распознать сам данный факт, профессионалам было необходимо применить комбинацию из самых современных и сложных методов исследования.

Слепые мутанты

Сначала ученым потребовалось взять мышь, которая была бы не просто слепой, а у которой бы не трудились колбочки и палочки. Отметим, что палочки принимают яркость и имеют большенную чувствительность, а колбочки делят цвета, но требуют больше света, эти два типа клеток используют разные типы родопсинов веществ, реагирующих на свет.

Извлекать мозг с зрительным нервом и сетчаткой, класть под микроскоп и прослеживать отдельные нервишки? Этот подход не сработает: аналогия с заклеенным мотком нитей не случайна, увидеть что-то в плотной структуре нервной ткани не окажется.

Структура белка, подходящего для колбочек и работы палочек.
Трехмерная реконструкция.

Для решения обрисованной головоломки снова пригодилась генная инженерия.

Сочитая характеристики нескольких линий трансгенных животных, удалось сделать мышь, клеточки коротой окрашиваются в нужный цвет избирательно другими словами красится не все нейроны попорядку, а только те, которые находятся в сетчатке и поболее того, взаправду реагируют на свет. Мешанина из 10-ов тыщ волокон преобразовывается в намного более легкую структуру и вот ее-то может быть учить под микроскопом.

Оправданная беспощадность

В окончании рассказа стоит упомянуть одну подробность, которая почти всегда не афишируется учеными, а у неких дальних от науки людей вызывает очень разноплановые эмоции.

В разделе Методы, что имеется в каждой научной статье, упоминается, что на определенном шаге, когда требовалось показать, что избранная учеными совокупа клеточных меток взаправду трудится, мышей ослепляли совершенно.
Под неспециализированным наркозом грызунам удалили глаза, после этого еще 20 дней животные жили втемную, через 20 дней ослепления никаких меток их нейроны уже не содержали.

Безжалостно? Согласно принятым нормам да, такие тесты никто не дозволит делать просто так, на их требуется особенное разрешение, выдаваемое только при обосновании совершаемых манипуляций.

И обоснование в данном случае было очень весомым: некоторое число ослепленных мышей разрешило обосновать то, что вся сложная и усердная работа проделана корректно, ее результаты заслуживают внимания.

Схема сетчатки глаза. Это не просто светочувствительная поверхность — поверх колбочек и палочек (соотношение меж ними на рисунке искажено, реально различающих цвета колбочек на порядок меньше палочек) размещено пару слоев нервных клеток.

Доказательство догадки

Обрисовав технические проблемы, находившиеся перед учеными и методы их решения, может быть перейти и к изложению разгадки как потому мыши без колбочек и палочек лицезрели нарисованные на стенках лабиринта фигуры.

Может быть, мышей совсем спутали, привезли в лабораторию каких-нибудь вторых животных? Или, может, у молекулярных биологов были неправильные представления о том, что все-таки необходимо для колбочек и работы палочек?

Чтоб ответить на все эти вопросы (а им посвящена большая часть уникальной статьи) биологи проследили связи меж клеточками сетчатки и нервными клеточками.

Понять, как сложный была эта задачка, окажет помощь сопоставление.

Представьте для себя клубок из 10-ов тыщ нитей, к концу каждой из которых привязаны пуговицы, и, вприбавок, сам клубок залит клеем так, что распутать его запрещено. И все таки установить, какие пары пуговиц связаны одной нитью задачка более легкая, чем та, которую было необходимо решать билологам, так как нити и пуговицы хотя бы видны невооруженным глазом!

Разноцветные кустики в нижней части снимка — это т.н. мшистые клеточки, вернее их отростки.

В распоряжении ученых имеется микроскоп и еще одна серия мутантных животных, неважно какая клеточка мозга которых (и вприбавок клеточки сетчатки) сами красятся в нужный цвет.

Что делать?
Роль этих клеток сводили к неспециализированной реакции на свет на уровне бодрствования и циклов сна и, как выяснилось на данный момент, совершенно зря.

Детализированное исследование нескольких подтипов этих клеток довольно внушительно свидетельствует в пользу того, что они могут производить пускай низкого свойства, но все-же изображение. ТАк что, в случае если палочки с колбочками не трудятся, то это еще не свидетельствует слепоту.

Как удалось установить после тщательного исследования связей меж клеточками (а заодно и электрофизиологической проверки, исследователи смогли изловить электронные импульсы клеток), роль колбочек и палочек отчасти берут на себя светочувствительные клеточки другого типа.

Свойство клеток типа ipRGC, они же фоточувствительные ганглиозные клеточки сетчатки, принимать свет была открыта в 1990-х годах, но со зрением тогда это не связали, сделав вывод, что их число через чур уж не много для настоящего роли в формировании картины.
Потрясающая по своей красе серия микрофотографий мозга была взята еще в две тыщи семь году биологами из Гарвардского и Кмебриджского институтов, смогших сделать трансгенную мышь, хоть какой нейрон которой окрашивался в случаем избранный цвет за счет композиции 3-х флуоресцентных белков.

На помощь снова пришла генная инженерия. Исследователи хочет заказали слету пару линий лабораторных мышей, включая мышей полосы Brainbow неважно какая нервная клеточка которых синтезировала свою комбинацию флуоресцентных белков и тем окрашивалась в свой цвет.

Это разрешило отследить нервные связи меж мозгом и сетчаткой… вправду, снова с целым рядом дополнительных ухищрений.
Генетический конструктор

Итак, у ученых были на теоретическом уровне слепые мыши с колбочками и неработоспособными палочками.

Мыши, слепота которых была бы обоснована другими причинами, не годились и единственным способом взять требуемых животных была генная инженерия.

Удаление генов Gnat1 и Gnat3, кодирующих особые ферменты, связанные с работой родопсина, отдало требуемый эффект и это была только малая часть работы.

По словам Самера Хаттара, 1-го из совершивших серию опытов ученых, на данный момент имеется надежда на то, что хотя бы малая часть практически слепых людей сумеет развить свойство использовать собственные ipRGC-клетки.

Для самых легких действий, где не требуется высочайшая острота зрения, этого имело возможность бы быть довольно.

Похожие записи:
  1. Необыкновенная роспись фарфоровой посуды


5 КОММЕНТЫ

Оставьте сообщение