Het lichtgevoelige netvlies van het oog tikt verschillende circuits aan, afhankelijk van of het een beeldvormend zicht genereert of een niet-zichtfunctie uitvoert, zoals het reguleren van de pupilgrootte of slaap / waakcycli, volgens een nieuwe muisstudie van het National Eye Institute ( NEI) en het National Institute of Mental Health (NIMH). De bevindingen kunnen implicaties hebben voor het begrip van hoe onze ogen helpen bij het reguleren van stemming, spijsvertering, slaap en metabolisme. NEI en NIMH maken deel uit van de National Institutes of Health.
“We weten veel over paden die betrokken zijn bij beeldvormend zicht, maar tot nu toe bleef het onbekend of en hoe niet-beeldvormend visueel gedrag afhankelijk is van dezelfde paden in het oog”, zegt Johan Pahlberg, Ph.D., hoofd van de Photoreceptor Physiology Group bij NEI en een senior auteur van de studie.
Het zicht begint wanneer licht het oog binnendringt en de lichtgevoelige fotoreceptoren van het netvlies raakt. De fotoreceptoren dragen signalen over door verschillende lagen van retinale neuronen voordat die signalen naar de hersenen worden gestuurd. Licht activeert ook bepaalde niet-zichtfuncties, zoals het regelen hoeveel licht het oog binnenkomt via de pupil (pupillichtreflex) en het reguleren van de waak/slaapcyclus (circadiaans ritme). Circadiane ritmeverstoring is in verband gebracht met slaapproblemen, obesitas en andere gezondheidsproblemen.
Om paden te onderzoeken die worden gebruikt door beeldvormende versus niet-beeldvormende functies in het netvlies, bestudeerden Pahlberg en collega’s groepen muizen die genetisch waren gemodificeerd om een of meer padverbindingen, of synapsen, tussen fotoreceptoren en hun volgende stroomafwaartse neuronale uit te schakelen. buren, bipolaire cellen genoemd. De groep onderzocht de rol van staaffotoreceptoren, die gevoelig zijn voor lage lichtniveaus; kegelfotoreceptoren, die kleur zien; evenals drie soorten bipolaire cellen: bipolaire staafcellen, bipolaire cellen met “aan” kegel en bipolaire cellen “uit”.
“On” conus bipolaire cellen reageren op toenames in licht, en “off” conus bipolaire cellen reageren op afnames in licht. Kegelfotoreceptoren kunnen alleen communiceren met kegelbipolaire cellen, terwijl staaffotoreceptoren routes hebben om te communiceren met elk van de bipolaire celtypen, afhankelijk van het lichtniveau. Bipolaire cellen communiceren vervolgens met andere neuronen in het netvlies en geven informatie door aan de oogzenuw en aan de hersenen. Sommige muizen in het onderzoek hadden bijvoorbeeld geen functionele verbindingen tussen staafjes en “op” bipolaire cellen, of verbindingen tussen kegels en bipolaire cellen, of ontbraken verbindingen tussen staaf- en kegelfotoreceptoren.
De onderzoekers vergeleken de reacties van de muizen op visuele stimuli terwijl ze de pupillichtreacties beoordeelden en hun nachtelijke waak- / slaapcyclus volgden. Ze stelden vast dat hoewel beeldvormend zicht staaf- en kegelfotoreceptoren kan gebruiken, evenals alle soorten bipolaire cellen, hetzelfde niet geldt voor niet-beeldvormende functies. De pupilreactie is uitsluitend afhankelijk van staaffotoreceptoren, terwijl kegeltjes dit gedrag niet kunnen beheersen. Ondertussen gebruiken zowel de circadiane ritmeregulatie als de pupilreflex alleen “op” bipolaire celroutes, vertrouwend op bipolaire staafcellen en “aan” kegelbipolaire cellen, maar niet “uit” bipolaire cellen.
“We waren echt verrast toen we ontdekten dat dieren met alleen ‘uit’ bipolaire cellen zich niet kunnen aanpassen aan veranderingen in de dag/nacht-cyclus, maar nog steeds visuele gebeurtenissen kunnen zien en erop kunnen reageren, wat betekent dat ze een functioneel beeldvormend zicht hebben. Het was echt interessant voor ons dat de niet-beeldvormende vormende functies informatie van het ‘off’-pad volledig negeren, “zei Pahlberg. “We waren even verrast dat staaffotoreceptoren, die zijn geoptimaliseerd voor omstandigheden met weinig licht, nog steeds werden gebruikt voor de pupilrespons, zelfs als de lichtniveaus hoog waren. We dachten echt dat de hengels op dat moment maximaal zouden zijn. ”
Pahlberg verwacht dat veel van deze bevindingen bij muizen ook voor mensen zullen gelden, aangezien het netvliescircuit bij zoogdieren vergelijkbaar is. In de toekomst wil hij andere niet-beeldvormende functies van het netvlies onderzoeken, zoals stemmingsregulatie, en zien hoe deze verschillende netvliescircuits nog meer worden gebruikt.