Классически известно, что зрительный таламус передает зрительные стимулы, идущие от сетчатки к коре головного мозга. Исследователи из Института нейробиологии Макса Планка теперь показывают, что, хотя нейроны зрительного таламуса мыши соединяются с обоими глазами, они устанавливают прочные функциональные связи только с одной сетчаткой. Эти результаты разрешают частично противоречивые результаты более ранних исследований и демонстрируют, насколько важным может быть дополнение структурных данных функциональным анализом.
У нас два глаза, но мы видим дерево перед собой только один раз. Таким образом, перед мозгом стоит сложная задача — объединить информацию обоих глаз осмысленным образом. Для этого зрительные стимулы сначала проходят от сетчатки через так называемые ганглиозные клетки к зрительному таламусу. Там информация попадает в четко определенные области — в зависимости от типа и происхождения ганглиозных клеток сетчатки, переносящих зрительные стимулы . Таким образом, сигналы от правого и левого глаза четко разделены в зрительном таламусе и независимо передаются в зрительную кору. Только в этой области мозга объединяется входящая информация — по крайней мере, согласно давней теории.
Однако недавние анатомические исследования показали, что удивительное количество нейронов зрительного таламуса мышей контактирует с обоими глазами. Разве разделение информационных каналов для левого и правого глаза не выполняется у мышей? Ученые из отдела Тобиаса Бонхёффера хотели пролить больше света на этот вопрос. Затем они разработали оптогенетический метод для последовательной активации ганглиозных клеток обоих глаз светом разного цвета и измерения соответствующих электрических ответов в таламической клетке.
Этот анализ показывает, что множество нейронов зрительного таламуса получают сигналы от обеих сетчаток. Но что интересно, очень мало ячеек, в которых сила сигнала обоих глаз одинакова. В большинстве ячеек доминирует один глаз с гораздо более высокой входной мощностью. Слабые сигналы от недоминантного глаза не запускали потенциал действия в эксперименте и, таким образом, похоже, не играют важной роли в обработке визуальной информации.
«С этими результатами мы можем объяснить противоречивые результаты предыдущих исследований», — говорит Тобиас Роуз, возглавлявший исследование. «Нейроны в зрительном таламусе действительно образуют связи с обоими глазами, но функционально являются монокулярными или, так сказать, одноглазыми. Это означает, что мощность сигнала только одного глаза достаточно высока, чтобы клетки могли реагировать».
Информация от обоих глаз достигает зрительного таламуса в определенных областях. Нервные волокна, показанные зеленым цветом, исходят из глаза, расположенного на той же стороне тела, что и показанный таламус, нервные волокна, отмеченные красным цветом, — из противоположного глаза. Предоставлено: MPI нейробиологии / Фернхольц.
Выбор входа
Пространственное расположение клеток сетчатки и таламуса и связанные с этим возможности сами по себе не могут объяснить функциональную монокулярность. Вместо этого ученые показали, что даже при равном доступе к обоим глазам таламические клетки устанавливают функциональные связи только с одним глазом. Соответственно есть четкий выбор источника входного сигнала. Кроме того, кажется, что участки контакта с доминантным глазом усиливаются, а участки с недоминантным глазом остаются в незрелом состоянии.
Будущие исследования направлены на выяснение того, как определяется доминантный глаз и применим ли этот механизм к различным типам ганглиозных клеток сетчатки. Ученые также интересуются незрелыми контактными площадками. На первый взгляд, без очевидной функции, неизвестно, могут ли они активироваться при необходимости и, таким образом, играть роль, например, при амблиопии, форме нарушения зрения.
Загрузка...
