Ко второму триместру беременности, задолго до того, как глаза плода смогут различать изображения, они способны реагировать на свет – этот факт известен давно, но только сейчас было обнаружено, что клетки, которые это осуществляют, являются чем-то большим, чем простыми рецепторами, работающими по принципу «сигнал/нет сигнала». В исследовании, опубликованном в журнале Current Biology, ученые из Калифорнийского университета в Беркли доказали, что фоточувствительные клетки незрелой сетчатки контактируют друг с другом, являясь взаимосвязанными частями общей сети, что дает сетчатке большую чувствительность к свету, чем предполагалось ранее. Вследствие этого не исключено, что световые сигналы куда сильнее влияют и на развитие мозга плода, и на поведение уже родившегося организме.
Одна из клеток ipRGS. Белые треугольники указывают на большое разнообразие клеток, с которыми ipRGS связана. Credit: Image by Franklin Caval-Holme, UC Berkeley
В развивающемся глазе приблизительно 3% ганглионарных клеток сетчатки – тех клеток, которые посылают сигнал от сетчатки в головной мозг по зрительному нерву, – способны реагировать на свет. Это так называемые ipRGS, внутренние светочувствительные ганглионарные клетки сетчатки.
Было доказано, что спонтанная электрическая активность, возникающая в сетчатке во время развития – так называемые ретинальные волны – является определяющим фактором для корректного отображения картинки в головном мозге. На сегодняшний день исследователи обнаружили около шести различных подтипов, которые взаимодействуют с различными участками головного мозга. Некоторые связываются с супрахиазматическим ядром, чтобы поддерживать и корректировать циркадные ритмы, другие посылают сигналы в область, которая отвечает за сужение зрачка при ярком свете. Неожиданными оказались другие зоны: поводок эпиталамуса, участвующий в регуляции настроения, и миндалевидное тело, которое влияет на эмоциональное состояние.
Графический абстракт статьи
В недавних экспериментах на мышах и приматах обнаружилось, что эти ганглионарные клетки также могут взаимодействовать друг с другом посредством щелевых контактов (особых прямых и очень быстрых электрических соединений между клетками), из чего следует, что незрелые клетки глаза грызунов и приматов устроены сложнее, чем казалось прежде: они не просто реагируют на наличие или отсутствие света, но и определяют его интенсивность.
«Разнообразие ганглионарных клеток и то, что они связываются с различными частями головного мозга, заставляет меня задуматься, какое значение имеет сетчатка в объединении отделов. Возможно, это объясняет, например, почему при депрессии эффективна терапия светом», – считает Марла Феллер, профессор молекулярной и клеточной биологии в университете Беркли и ведущий автор статьи.
Текст: Мария Доманицкая
Gap Junction Coupling Shapes the Encoding of Light in the Developing Retina,
Franklin Caval-Holme, Yizhen Zhang, Marla B. Feller,
Current Biology, 2019, 4024-4035.e5,
https://doi.org/10.1016/j.cub.2019.10.025.