חוקרי רפואת ג'ונס הופקינס גילו שקולטני צילום מסוימים ברשתית משתמשים בשני מסלולי איתות בו-זמנית להעברת אותות ראייה, דבר המצביע על מקורות אבולוציוניים עתיקים. ממצא זה מספק תובנות חדשות על התפקוד המורכב של עין היונקים ומסמן התקדמות משמעותית בתחום מדעי המוח.
מדעני מוח בג'ונס הופקינס הוכיחו שתאים מיוחדים יכולים לאותת על נוכחות אור בו-זמנית בשתי דרכים שונות
בעבודה עם תאי רשתית יונקים, מדעני מוח ב-Johns Hopkins Medicine הראו שבניגוד לרוב התאים חושי האור (פוטורצפטורים) ברשתית, סוג אחד מיוחד משתמש בשני מסלולים שונים בו-זמנית כדי להעביר אותות "ראייה" חשמליים למוח. העבודה גם חושפת כי לקולטנים כאלה, על פי החוקרים, יש אולי מקורות עתיקים בקנה מידה אבולוציוני.
זה וממצאים אחרים, שפורסמו לאחרונה ב PNAS"שפוך אור מדעי כמו גם מילולי" על תעלומה של עשרות שנים על איך תאים כאלה עובדים, אומרים החוקרים.
את המחקר החדש הובילו קינג-וואי יאו, Ph.D., פרופסור במחלקה למדעי המוח בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת ג'ונס הופקינס, ועמית בתר-דוקטורט גואנג לי. עבודתו הקודמת של קינג הובילה להתקדמות בהבנת האופן שבו תאים חושי אור בעין היונקים משדרים אותות למוח, ממצאים שעשויים בסופו של דבר לעזור למדענים ללמוד מדוע אנשים ללא ראייה עדיין יכולים לחוש אור.
בבעלי חיים, לרבות בני אדם, ממוקמים ברשתית העין, שכבת רקמה בחלק האחורי של העין המגיבה לאור. המוטות והקונוסים מנתחים אותות חזותיים המועברים באמצעות אותות חשמליים למוח, המפרש את מה ש"רואים".
סוג אחר של קולטני אור ברשתית, הנקראים תאי גנגליון רשתית רגישים באופן מהותי (ipRGCs), משתמשים בבליטות ארוכות (אקסונים) היוצרים את עצב הראייה כדי להעביר אותות חזותיים ממוטות וחרוטים. ה-ipRGCs מבצעים גם פונקציות אחרות, כגון קביעת מקצבי היממה המונעים על ידי האור של הגוף והבחנה בין ניגודיות וצבע.
Dual Pathway Discovery
ידוע שקולטני אור בבעלי חיים מזהים אור באמצעות מסלול איתות על שם מקור התא. קולטני פוטו ממקור "מיקרוווילוסי", בדומה לאלו שבעין זבוב הפירות, משתמשים באנזים פוספוליפאז C כדי לאותת לזיהוי אור – בעוד שקולטני פוטו ממקור ריסי, כמו אלו שבמוטות ובקונוסים שלנו, משתמשים במסלול מחזורי-נוקלאוטיד. כדי לאותת לזיהוי אור, רוב קולטני הפוטו משתמשים במסלול המיקרו-ווילוסי או הריסי, לא בשניהם. עם זאת, בניסויים כדי להבין יותר כיצד ipRGCs עובדים, הצוות של Yau מצא ש- ipRGCs משתמשים בשני המסלולים בו זמנית.
החוקרים גילו זאת על ידי חשיפת ipRGCs לפולסים קצרים של אור בהיר. בתנאים אלה, מסלול האיתות המיקרו-ווילוסי מייצר תגובות חשמליות מהירות יותר ומקדים, עם חפיפה מסוימת, לתגובה איטית יותר על ידי המסלול הריסי.
הצוות של Yau מצא שכל ששת תת-הסוגים של ipRGCs משתמשים במנגנוני איתות מיקרו-וויליים וציליאריים – אם כי באחוזים שונים – בו-זמנית.
צוות ג'ונס הופקינס מצא גם שבעוד שרוב קולטני הפוטו המשתמשים במסלול האיתות הריסי משתמשים בנוקלאוטיד מחזורי מסוים, cGMP, כשליח האיתות, ipRGCs משתמשים באחר, cAMP, שדומה למדוזות, בעל חיים מבוגר הרבה יותר בסולם האבולוציוני. זה מצביע על כך של-ipRGCs עשוי להיות מקור עתיק.
חוקרים נוספים של ג'ונס הופקינס שתרמו למחקר זה הם לוג'ינג צ'ן וג'נג ג'יאנג.
מחקר זה מומן על ידי מענק מ- המכונים הלאומיים לבריאות (R01 EY014596) ופרס בקמן-ארגירוס בחקר הראייה.
