Oko widzi bez pręcików i czopków

Biolodzy odkryli, że utrata głównych komórek światłoczułych nie pozbawia gryzonie widzenia. Pozostawiony bez pręcików i czopków, myszy nadal zobaczyć.

Badanie przeprowadzone przez naukowców z Johns Hopkins University opublikowanych w czasopiśmie Neuron. Aby dowiedzieć się jak mysz może nie widzą podstawowe typy komórek światłoczułych, a nawet po prostu ujawnić ten fakt, specjaliści musieli użyć kombinacji z najbardziej nowoczesnych i zaawansowanych metod badawczych.

ślepe mutanty

Przede wszystkim, naukowcy potrzebne, aby dostać się mysz, która nie tylko ślepa, ale który nie pracował pręcików i czopków. Przypomnijmy, że sztyfty jasność dostrzec i mają większą czułość i stożki wspólne koloru, ale wymagają więcej światła, dwa typy komórek różne rodzaje rodopsyny - substancje reagujące na światło.

ślepota Myszy, które byłyby spowodowane przez innych powodów, nie godilis- a jedynym sposobem, aby uzyskać wymaganą zwierzę było inżynieria genetyczna. Po usunięciu genów i Gnat1 Gnat3 specjalne kodujące enzymy związane z działaniem rodopsyny, otrzymano żądany wywołujących efekty i to tylko niewielka część.




siatkówka schemat. To nie jest tylko światłoczuły powierzchni - na szczycie pręcików i czopków (relacje między nimi w obraz jest zniekształcony, naprawdę wyróżniający kolor szyszki w dziesiątym kije) są kilka warstw komórek nerwowych.


Sprawdzić, sprawdzić i ponownie sprawdzić

Ale Myszy genetycznie zmodyfikowane znokautowali pręcików i czopków, jest jeszcze coś zobaczyć. Natychmiast pojawia się pytanie: gdzie jest gwarancja, że ​​specjaliści w dziedzinie inżynierii genetycznej zrobili swoją pracę dokładnie tak, jak zostało ogłoszone? A może myszy nie mają mieszane i przyniósł do laboratorium niektóre inne zwierzę? A może na to biologów molekularnych były błędne wyobrażenia o tym, co jest potrzebne do pracy pręty i szyszki?

Aby odpowiedzieć na te wszystkie pytania (i poświęcił dużą część oryginalnego artykułu) biologów prześledzić połączenia między komórkami nerwowymi i komórek siatkówki.

Rozumiem, jak trudne było to zadanie pomoże porównanie. Wyobraźmy sobie kulę dziesiątki tysięcy wątków na końcu każdego z przycisków, które są przymocowane, a ponadto jest on wypełniony plątaninie kleju tak, że nie można rozwikłać. I jeszcze ustalić, które parę przycisków połączonych jednym nitkoy- zadanie prostsze niż ten, który miał się zająć bilologam, ponieważ guziki i nici co najmniej widoczne gołym okiem!



wielobarwny "krzewów" w dolnej części obrazu - tak zwany Komórki omszały, albo raczej tych procesów. Oszałamiający w swojej serii piękności mikrofotografii mózgu został uzyskany w 2007 roku przez biologów z Uniwersytetu Harvarda i Kmebridzhskogo, któremu udało się stworzyć transgeniczne myszy, każdy neuron jest pomalowany w kolorze wybranym losowo przez połączenie trzech białek fluorescencyjnych.


Na pomoc przyszedł ponownie, inżynierii genetycznej. Badacze specjalnie zamówić kilka linii myszy laboratoryjnych, w tym myszy Brainbow- każdą komórkę nerwową, który syntetyzowany kombinację białka fluorescencyjne, a zatem są pomalowane na różne barwy. To pozwoliło prześledzić połączenia nerwowe między siatkówki i mózgu ... ale znowu, z szeregiem dodatkowych usprawnień.
projektant genetyczny

Tak, naukowcy byli „teoretycznie” ślepe myszy z połamanymi pręcików i czopków. Biolodzy w serii testów behawioralnych (na przykład w prosty labirynt Y) byli przekonani, że myszy te jeszcze zobaczyć, a kolejnym etapem badań było konieczne, aby pokazać, co to widzą myszy. Wymagało to prześledzić połączeń neuronowych.

Do dyspozycji naukowcy mikroskopu i kolejną serię zmutowanych zwierząt, każda komórka w mózgu, które (podobnie jak komórki siatkówki) sami są malowane w kolorze chcesz. Co robić? Usuwanie mózg od siatkówki i nerwu wzrokowego, aby umieścić pod mikroskopem i śledzenie poszczególnych nerwów? Takie podejście nie działa: analogia z taśmą motek nici nie jest przypadkowa, aby zobaczyć coś w gęstej strukturze tkanki nerwowej nie będzie działać.




Struktura białka niezbędne do działania pręcików i czopków. Trójwymiarowa rekonstrukcja.


Aby rozwiązać zagadkę ponownie opisane poręczny inżynierii genetycznej. Łącząc właściwości kilku linii zwierząt transgenicznych, udało się stworzyć myszy zabicia komórki są pomalowane w żądanym kolorze selektywnie - to jest namalowane, nie wszystkie neurony w wierszu, ale tylko te, które znajdują się w siatkówce, a ponadto właściwie reagować na światło. Szachownica dziesiątki tysięcy włókien przekształca się znacznie prostszą konstrukcję i jest to coś, co można zbadać pod mikroskopem.
potwierdzenie przypuszczenie

Po opisaniu problemów technicznych napotykanych przez naukowców i sposobów ich rozwiązywania, można przejść do prezentacji trop - jak dokładnie myszy bez pręcików i czopków widzieli postacie namalowane na ścianach labiryntu.

Jak ustalono, po żmudnych badaniach powiązań między komórkami (jak również testów elektrofizjologicznych, naukowcy byli w stanie złapać impulsów elektrycznych komórek), rolę pręcików i czopków w części wziąć światłoczułej komórki innego typu.

Zdolność ipRGC rodzaje komórek, są one również światłoczułe siatkówki komórki zwojowe, które dostrzegają światło została odkryta w 1990, ale wizja to nie jest skrępowany, myśląc, że ich liczba jest zbyt mała dla pełnoprawnego udziału w tworzeniu obrazów. Rola tych komórek zostało zredukowane do ogólnej reakcji na światło, na poziomie snu i bodrstvovaniya- i, jak się okazało teraz, absolutnie cykle nic.

Szczegółowe badania kilku podtypów tych komórek jest wystarczająco przekonujących dowodów na rzecz tego, że mogą tworzyć nawet jeśli bardzo niskiej jakości, ale nadal obraz. Tak więc, jeśli trzymać z szyszek nie działają, to nie znaczy, ślepotę.

A History of Violence

Pod koniec tej historii warto wspomnieć jeden szczegół, który zwykle nie jest reklamowane przez naukowców, a niektórzy ludzie daleko od nauki jest bardzo mieszane uczucia. W „Metody”, które jest w każdym artykule naukowym, wspomniano, że w pewnym momencie, kiedy to wymagane, aby pokazać, że wybrany system etykieta naukowcy komórkowe naprawdę działa, myszy całkowicie zaślepiony. Znieczulenie ogólne gryzonie pod usunięto oczy, a potem kolejne trzy tygodnie zwierzętom żyło ślepo, trzy tygodnie oślepiać żadne ślady ich neurony nie są zawarte.

Okrutny? Zgodnie z przyjętym normam- nikt nie pozwoli zrobić takie doświadczenia tak wymagają one specjalnego zezwolenia, wydane jedynie w uzasadnieniu dokonanego przez manipulację. I uzasadnienie w tym przypadku było bardzo przekonujące: liczba ślepych myszy pozwoliły udowodnić, że cały kompleks i żmudna praca została wykonana poprawnie, wyniki są godne uwagi. Tym uwagę lekarzy, szuka sposobów przezwyciężenia ślepotę.

Oparzenia i złamania

Innym przykładem ostrych eksperymentów: Badanie wpływu samotności na tempo regeneracji po oparzeniach i weryfikacji skuteczności komórek macierzystych w leczeniu złamań. Pęknięcia i spala się na szczurach to po raz pierwszy nowy-oczywiście znowu w znieczuleniu ogólnym.

Według Samer Khattar, jeden z naukowców wydały serię eksperymentów, teraz jest nadzieja, że ​​przynajmniej niewielką część prawie niewidomych będą mogli rozwijać zdolność do korzystania z ich komórek ipRGC. Dla najbardziej prostych działań, które nie jest wymagana jest wysoka ostrość widzenia, to może być za mało.