Nasze oczy mają niezwykłe zdolności rejestrowania oświetlenia o bardzo różnym poziomie natężenia. Są w stanie rozpoznawać zarówno gwiaździstą noc, jak i jasny dzień. Odbywa się to jednak w nieco inny sposób, niż do tej pory przypuszczaliśmy. Okazuje się, że od różnych pór dnia i nocy mamy różne zestawy komórek. Piszą o tym na łamach czasopisma "Cell" neurolodzy z Boston Children's Hospital. Ich odkrycie może pomóc w lepszym zrozumieniu działania naszego zegara biologicznego.

W miarę jak Ziemia się obraca, poziom obserwowanego przez nas oświetlenia zmienia się o wiele rzędów wielkości, od ciemnej nocy, po jasny dzień - mówi współautor pracy, dr Michael Do. Zastanawialiśmy się, jak można zbudować układ pomiarowy, który pokrywa tak szeroki zakres. Wydawało się to proste, ale okazało się, że natura znalazła na to sposób dużo bardziej wyrafinowany, niż się spodziewaliśmy - dodaje. 

Informację świetlną odbieramy dzięki siatkówce oka. Są tam dwa oddzielne szlaki przekazywania impulsów - wzrokowy i tak zwany niewzrokowy. Pierwszy z nich, wykorzystujący czopki i pręciki, służy do odbioru obrazów. Drugi, korzystający z tak zwanych komórek zwojowych siatkówki M1, zajmuje się pomiarem natężenia światła. Fotony promieniowania wychwytuje obecny w tych komórkach barwnik, melanopsyna. Jak się przypuszcza, oba szlaki wzajemnie ze sobą współpracują, ten niewzrokowy odpowiada między innymi za regulacje rytmu dobowego, sen i odruch zwężania źrenic.

Wcześniejsze prace sugerowały, że w pomiar intensywności promieniowania zaangażowane są wszystkie komórki M1, a poziom ich sygnału jest tym większy, im jest jaśniej. Średnia tego sygnału miała być miarą intensywności światła - tłumaczy pierwszy autor pracy, Elliott Milner. Badania sygnały elektrycznego tych komórek pokazały jednak, że układ działa inaczej. Detekcją promieniowania o różnej jasności zajmują się różne grupy tych komórek, a mózg otrzymuje informacje o natężeniu nie na podstawie siły sygnału lecz rejonu siatkówki, z którego pochodzi. Niektóre z tych komórek reagują o zmierzchu, niektóre w pełni dnia - dodaje Milner. Wspólnie obejmują szeroki zakres intensywności światła, z którym mamy w naszym środowisku do czynienia - mówi. 

Co ciekawe, w swoim działaniu komórki M1 wykorzystują stan długo otrzymującej się depolaryzacji, który uważa się za odbiegający od normy i obserwuje na przykład przy padaczce. W tym przypadku pomaga on jednak precyzyjnie określać poziom oświetlenia i przy tym oszczędzać energię. Autorzy pracy podkreślają, że ich odkrycie wskazuje na to, że komórki nerwowe mogą mieć dodatkowe możliwości dzielenia się pracą, o których wcześniej nie wiedzieliśmy. Zamierzają sprawdzić, czy podobne mechanizmy nie obowiązują w przypadku innych komórek odpowiedzialnych za odbiór bodźców czuciowych, choćby dotyku czy zapachu.

(mpw)