Мыши невероятно хорошо ориентируются порой в полной тьме. Но одно дело увидеть светлое пятнышко во тьме, а другое увидеть черное среди темного.
Чтобы проверить как мыши обнаруживают тени, исследователи поместили их в лабиринт почти без света. Выход был отмечен черным пятном, едва выделяющимся из окружающей темноты. Отслеживая, как мыши двигались по лабиринту, и измеряя активность нейронов в сетчатке команда показала, что группа клеток сетчатки, известная как ганглиозные клетки, обнаруживает чрезвычайно небольшое падение уровня освещенности.
Команда также рассчитала фундаментальный предел обнаружения теней на основе физических свойств световых рецепторов и нервных путей. После учета неизбежных потерь — например, не каждый фотон, попавший на рецептор, поглощается — они обнаружили, что поведение и активность сетчатки мышей были очень близки к идеальной реакции.
«Ганглиозные клетки являются почти идеальными детекторами теней»
Эти результаты показывают, как процесс осмысления входящего света — превращения его в мысленную картину — распределяется по разным типам клеток, которые выполняют разные вычислительные задачи в сетчатке. Такая реализация переносит вычисления на сетчатку, т.е. раннее обнаружение упрощает задачу для последующих процессов в мозгу.
Польза для человека
Многие зрительные заболевания специфичны для определенных типов клеток сетчатки. Проводя тесты при очень низких уровнях освещенности, возможно, удастся обнаружить такие заболевания раньше и с большей точностью, поскольку при таких уровнях освещенности каждый фотон имеет значение.
Человеческий глаз имеет ту же нейронную цепь, которую, по мнению исследователей, можно использовать для исследования заболеваний органов зрения с беспрецедентным разрешением.