كيف تخبر المستقبلات الضوئية في شبكية العين الدماغ برؤية الضوء؟

توصل علماء الأعصاب إلى أن المستقبلات الضوئية في شبكية العين تستخدم مسارات مزدوجة لإخبار الدماغ برؤية الضوء.

وحسب ما تم نشره في موقع ميديكال إكسبريس، فمن خلال العمل مع خلايا شبكية الثدييات، أظهر علماء الأعصاب في جامعة جونز هوبكنز الطبية أنه على عكس معظم الخلايا الحساسة للضوء (المستقبلات الضوئية) في شبكية العين، يستخدم نوع خاص مسارين مختلفين في نفس الوقت لنقل إشارات الرؤية الكهربائية إلى الدماغ.

يكشف العمل أيضًا أن مثل هذه المستقبلات الضوئية، وفقًا للباحثين، قد يكون لها أصول قديمة على المستوى التطوري.

يقول الباحثون إن هذه النتائج وغيرها، التي نُشرت في مجلة PNAS: «تلقي الضوء العلمي والحرفي» على لغز دام عقودًا حول كيفية عمل هذه الخلايا.

شارك في قيادة البحث الجديد الدكتور كينج واي ياو، الأستاذ في قسم علم الأعصاب في كلية الطب بجامعة جونز هوبكنز، وزميل ما بعد الدكتوراة جوانج لي.

نقل الإشارات إلى الدماغ

أدى عمل كينج السابق إلى تقدم في فهم كيفية نقل الخلايا الحساسة للضوء في عين الثدييات للإشارات إلى الدماغ، وهي اكتشافات قد تساعد العلماء في نهاية المطاف على معرفة السبب وراء قدرة الأشخاص الذين ليس لديهم بصر على الشعور بالضوء.

في الحيوانات، بما في ذلك البشر، توجد مستقبلات ضوئية (خلايا حساسة للضوء) تسمى العصي والمخاريط في شبكية العين، وهي طبقة نسيجية في الجزء الخلفي من العين تستجيب للضوء، حيث تقوم العصي والمخاريط بتحليل الإشارات البصرية التي تنتقل عبر الإشارات الكهربائية إلى الدماغ، الذي يفسر ما يُرى.

يستخدم نوع آخر من المستقبلات الضوئية في شبكية العين، تسمى الخلايا العقدية الشبكية الحساسة للضوء (ipRGCs)، نتوءات طويلة (محاور عصبية) تشكل العصب البصري لنقل الإشارات البصرية من العصي والمخاريط.

تؤدي ipRGCs أيضًا وظائف أخرى، مثل ضبط إيقاعات الجسم البيولوجية التي يحركها الضوء وتمييز التباين واللون.

من المعروف أن المستقبلات الضوئية في الحيوانات تكتشف الضوء باستخدام مسار الإشارة المسمى على اسم أصل الخلية. تستخدم المستقبلات الضوئية ذات الأصل «الزغبي الصغير»، المشابهة لتلك الموجودة في عين ذبابة الفاكهة، إنزيم فسفوليباز C للإشارة إلى اكتشاف الضوء - في حين تستخدم المستقبلات الضوئية ذات الأصل الهدبي، مثل تلك الموجودة في العصي والمخاريط، مسار النوكليوتيدات الحلقية.

للإشارة إلى اكتشاف الضوء، تستخدم معظم المستقبلات الضوئية إما المسار الزغابي أو المسار الهدبي، وليس كليهما.

ومع ذلك، في التجارب الرامية إلى فهم كيفية عمل ipRGCs بشكل أكبر، وجد فريق ياو أن ipRGCs تستخدم كلا المسارين في نفس الوقت.

اكتشف الباحثون ذلك من خلال تعريض ipRGCs لنبضات قصيرة من الضوء الساطع. في تلك الظروف، ينتج مسار الإشارات الزغابات الدقيقة استجابات كهربائية أسرع ويسبق، مع بعض التداخل، استجابة أبطأ من المسار الهدبي.

وجد فريق ياو أن جميع الأنواع الفرعية الستة من ipRGCs تستخدم آليات الإشارات الهدبية والزغبية الدقيقة - وإن بنسب مختلفة - في نفس الوقت.

ووجد فريق جونز هوبكنز أيضًا أنه في حين أن معظم المستقبلات الضوئية التي تستخدم مسار الإشارات الهدبية تستخدم نيوكليوتيدًا حلقيًا معينًا، cGMP، كرسول إشارة، فإن ipRGCs تستخدم آخر، cAMP، وهو مشابه لقنديل البحر، وهو حيوان أقدم بكثير على المقياس التطوري، يشير هذا إلى أن ipRGCs قد يكون لها أصل قديم.