جنین ها بیش از آنچه تصور می شد، می بینند

دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا ، برکلی ، نشان دادند که سلول های حساس به نور در شبکیه های در حال توسعه نوزادان در رحم به صورت یک شبکه بهم پیوسته با یکدیگر تعامل دارند. این کشف نشان داده است که شبکیه نسبت به آنچه که قبلاً تصور می شد ، حساسیت بیشتری به نور دارد ، یعنی درحقیقت نوزادان در رحم می توانند بیشتر از آنچه ما فکر می کنیم ببینند.      

سلول های گانگلیون نوعی نورون میباشند که در لایه سلولهای گانگلیونی در شبکیه یافت می شوند و از سلولهای دو قطبی و سلولهای آماکرین شبکیه اطلاعات بصری را دریافت کرده و از طریق عصب بینایی پیام ها را به مغز ارسال می کنند. این سلول ها بین هفته های 5 تا 18 بارداری شروع به توسعه میکنند.

حدود سه درصد از این سلول های گانگلیونی به نور حساس هستند و دانشمندان در حال حاضر از شش زیر گروه مختلف سلول های گانگلیونی که با قسمت های مختلف مغز ارتباط برقرار می کنند ، ریتم های شبانه روزی بدن را تنظیم می کنند و به انقباض مردمک های چشم هنگام مواجهه با نور شدید کمک میکنند ، آگاه هستند. مشخص شده است که سایر زیرگروه ها بر خلق و خو و احساسات تأثیر می گذارند.

در مطالعات بر روی موش ها و میمون ها مشخص شده است که سلول های گانگلیونی از طریق اتصالات شکاف ( gap junctions ) (ارتباطات ویژه بین سلولی تعداد زیادی از انواع سلول ها) ، با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند. این اتصالات امکان عبور ضربان های الکتریکی (همراه با مولکول ها و یون ها) از "دروازه" های بین سلولی را میدهند.

این مطالعه توضیح می دهد که اتصالات شکاف از چندین طریق می توانند بر پاسخ به نور در شبکیه در حال توسعه تأثیر بگذارند.

" ابتدا ، اتصالات شکاف باعث افزایش حساسیت به نور در بین جمعیت ipRGC ها می شوند. ثانیا ، اتصالات شکاف ، جریانهای برانگیخته با نور را از ipRGC به سلولهایی که فاقد انتقال ذاتی نور هستند ، هدایت میکنند. ثالثا ، شبکه های اتصالات شکاف ، انعطاف پذیری را نشان می دهند که حساسیت به نور ipRGC ها را تنظیم می کند. "

نتایج به دست آمده از این مطالعات حیوانی نشان می دهند که چشم در حال توسعه بسیار پیچیده تر از آنچه دانشمندان قبلاً تصور می کردند میباشد.

Marla Feller ، استاد برجسته زیست سلولی و مولکولی در دانشگاه کالیفرنیا ، برکلی ،  و Paul Licht ، استاد برجسته علوم زیست شناسی و عضو مؤسسه علوم اعصاب هلن ویلز دانشگاه کالیفرنیا ، برکلی ، میباشند. Marla Feller نویسنده ارشد مقاله ای میباشد که به تحقیق در زمینه توسعه شبکیه جنینی پرداخته است و در نوامبر سال 2019 در Current Biology منتشر شد.

Marla Feller میگوید : با توجه به تنوع این سلول های گانگلیونی و اینکه آنها بسیاری از قسمت های مختلف مغز را طراحی میکنند ، این سؤال برایم ایجاد شده است که آیا آنها در چگونگی اتصال شبکیه به مغز نقش دارند؟ "

وی افزود :" شاید نه برای مدارهای بصری بلکه برای رفتارهایی غیر از بینایی این گونه باشد. سلول های گانگلیونی نه تنها انعکاس نور مردمک و ریتم های شبانه روزی ، بلکه ممکن است مشکلاتی مانند میگرن های القا شده توسط نور یا علت کارایی نور درمانی برای افسردگی را نیز توضیح دهند "

فلر و مربی او ، Carla Shatz از دانشگاه استنفورد ، اعضای عمده تحقیقات بودند که نشان دادند " امواج شبکیه" ، فعالیت الکتریکی خود به خود چشم هنگام رشد جنین در رحم ، برای ایجاد شبکه های مغزی که در مراحل بعدی تصویر را پردازش می کنند ، ضروری هستند. این سلولها ، با نام سلولهای گانگلیونی حساس به نور (ipRGCs) شبکیه ، تنها ده سال است که کشف شده اند.

فلر توضیح داد که چگونه این کشف پس از 20 سال مطالعه بر روی شبکیه در حال توسعه ، دانشمندان را شگفت زده کرد.

"ما فکر کردیم که [نوزاد موش و جنین انسان] در این مرحله از تکوین کور میباشند. ما فکر کردیم که سلولهای گانگلیونی در چشم در حال توسعه وجود دارند و به مغز متصل هستند ، اما در واقع در آن مرحله با قسمت اعظم شبکیه مرتبط نیستند. اکنون ، به نظر می رسد که آنها به یکدیگر متصل میباشند و این موضوع یک امر غافلگیرکننده است. "

یک دانشجوی فارغ التحصیل دانشگاه کالیفرنیا ، برکلی ، Franklin Caval-Holme ، از تصویربرداری دو فوتونه کلسیم ، ضبط الکتریکی کل سلول ، فارماکولوژی و روش های آناتومیکی استفاده کرد تا نشان دهد شش زیرگروه از ipRGC از طریق اتصالات شکاف در شبکیه موش های تازه متولد شده از نظر الکتریکی با هم مرتبط میباشند. کاوال-هولم دریافت که یک شبکه شبکیه ای وجود دارد که نور را تشخیص داده و حتی به شدت نور پاسخ می دهد.

با این حال ، مدارهای اتصال شکاف برای هر زیرگروه ipRGC ضروری نبودند. این امر روشی را فراهم می کند که با استفاده از آن احتمالاً دانشمندان می توانند بررسی کنند که کدام زیرگروهها رفتارهای غیر بینایی ناشی از نور را تسهیل می کنند.

کاوال-هولم تحقیقات جدیدش را در این زمینه ادامه میدهد.

وی  گفت : " گریز از نور ، که در نوزادان موش خیلی زود توسعه می یابد ، به شدت نور بستگی دارد." "ما نمی دانیم کدام یک از این زیرگروه های ipRGC در شبکیه نوزاد در واقع بر رفتار تاثیر میگذارند ، بنابراین بسیار جالب خواهد بود که ببینیم تمام این زیرگروه های مختلف چه نقشی دارند."

این تحقیق همچنین شواهدی را کشف کرد که نشان می دهند این مدارهای اتصالات شکاف قادر هستند خود را به منظور سازگاری با شدتهای مختلف نور تنظیم کنند و فلر معتقد است که این امر ممکن است نقش تکوینی مهمی داشته باشد.

فلر گفت : "در گذشته مردم تصور میکردند که این سلولهای حساس به نور برای مواردی مانند رشد رگ های خونی در شبکیه و ورود نور به ریتم های شبانه روزی مهم هستند ، اما اینها نوعی پاسخ روشن / خاموش به نور هستند ، زمانی که شما به کمی نور احتیاج دارید یا به نور نیاز ندارید. " به نظر می رسد این امر نشان میدهد که اتصالات شکاف در واقع سعی در کدگذاری برای شدتهای مختلف نور دارند و اطلاعات بسیار بیشتری از آنچه قبلاً تصور میشد رمزگذاری می کنند."