Mokslininkai atrado, kad šviesos forma keičia mūsų regėjimą.

Menininko požiūris į femtosekundinius lazerio impulsus, patenkančius į akis. Autorius: © Scientify – UNIGE.

UNIGE mokslininkai įrodė, kad tinklainės reakcija į šviesą priklauso ne tik nuo akies suvokiamos šviesos intensyvumo. Bet ir laikinos formos bei spalvų išdėstymo sekos.

Regėjimas yra sudėtingas procesas, sėkmingai iššifruotas daugelyje sričių: fizikos, biochemijos, fiziologijos, neuromokslų ir kt. Tinklainė užfiksuoja šviesą, regos nervas siunčia smegenims elektrinius impulsus, o tai savo ruožtu generuoja sąmoningumą. Nors šis procesas užtruks. Tačiau naujausi tyrimai parodė, kad pirmasis regėjimo žingsnis, šviesos suvokimas, yra labai greitas. Tačiau šio lemiamo žingsnio analizė buvo atlikta su molekulėmis laboratoriniame tirpale.

Mokslininkai iš Ženevos universiteto (UNIGE), bendradarbiaudami su EPFL ir Ženevos universitetine ligonine (HUG), Šveicarijoje, ne kartą atliko eksperimentus su pelėmis, kad stebėtų bet kokio sudėtingumo gyvų organizmų šviesos apdorojimą. Šis neinvazinis tyrimas rodo, kad vien šviesos energija nenustato tinklainės atsako. Trumpos ar ilgos formos taip pat veikia signalus, siunčiamus smegenims, norint sukurti vaizdą. Rezultatai paskelbti žurnale. Mokslinis proveržisAtidarykite naujas naujos vizijos, diagnozės ir terapijos galimybių tyrimų sritis.

Ląstelinio regėjimo mechanizmas sėkmingai ištirtas naudojant daugelio disciplinų sinergiją. „Akyje pirmasis regėjimo etapas priklauso nuo mažos molekulės – tinklainės, kuri, veikiama šviesos, įgauna formą.“ Kai tinklainė pasikeičia. savo geometrinę formą, jis suaktyvina sudėtingus mechanizmus, perduodančius tinklainės makroskopinius modelius “, – paaiškina Geoffrey Colier, UNIGE Taikomosios fizikos katedros tyrinėtojas ir pirmasis tyrimo autorius. Dėl to susidaro nerviniai impulsai, atsirandantys regos nerve”.

Šis procesas trunka nuo to laiko, kai akis suvokia šviesą, ir nuo laiko, kurį smegenys iššifruoja. Fizikai pažiūrėjo į pačią pirmąją tinklainės grandinės molekulę, kad sužinotų, kiek laiko prireikė transformacijai. Jie padalija šią molekulę kiuvetėje ir praleidžia ją per lazerio impulsą, kad išbandytų reakcijos greitį. Jų nuostabai ši molekulė sureagavo maždaug per 50 femtosekundžių!

“Palyginimui, viena femtosekundė, palyginti su viena sekunde, yra lygi vienai sekundei, palyginti su visatos amžiumi”, – sakė Jeanas-Pierre’as Wolfas, UNIGE fizikos skyriaus profesorius ir paskutinis tyrimo autorius. Tai gali atsitikti iš molekulių tik tada, kai jos yra atskirti, ar jie yra vienodi visų sudėtingų organizmų greičiai? “

Šviesos intensyvumas ir forma lemia akies jautrumą.

Norėdami išsiaiškinti pirmuosius šios vizijos žingsnius, mokslininkai pasikvietė biologus, ypač Ivaną Rodriguezą ir Pedro Herrerą, atitinkamai UNIGE gamtos mokslų ir medicinos fakulteto dėstytojus, kurie įdėjo kontaktinius lęšius ir „Tai visiškai neinvazinis būdas matuoti regos nervui siunčiamų signalų intensyvumas “, – tęsia Jeanas-Pierre’as Wolfas, kai šviesa patenka į tinklainę, jie gali tai stebėti. Ragenos įtampa matoma naudojant elektroninį stiprintuvą. Jų rezultatai rodo, kad šis procesas vyksta tokiu pat dideliu greičiu, kaip ir tada, kai molekulės yra atskirtos!

Komanda tęsė tyrimą, laikui bėgant keisdama impulsų formą. „Mes visada siunčiame tą pačią energiją, tuos pačius fotonus. Bet mes keičiame šviesos impulsų formą. Kartais pulsas būna trumpas, kartais ilgas, kartais supjaustytas ir pan. “, – aiškina Geoffrey Gollier. Iš tiesų, deformacija neturėtų sukelti tinklainės atsako, nes iki šiol manyta, kad vaidina tik akies užfiksuoti fotonai, “bet taip nėra!” Šį rezultatą galima paaiškinti kompiuterinių modeliavimų, atliktų Ursula Röthlisberger grupėje iš EPFL, pagalba.

Mokslininkai pastebėjo, kad akys nereaguoja vienodai, atsižvelgiant į šviesos formą, nors šviesos energija yra vienoda. „Mes taip pat pastebėjome, kad akies reakcijos skiriasi skirtinga spalvų tvarka, pavyzdžiui, spalva. momentinė vaivorykštė, nors ji seka labai greitai “, – tęsia Jeanas Pierre’as Wolffas. Trumpai tariant, manoma, kad tinklainėje yra daugiau ar mažiau šviesos, priklausomai nuo šviesos formos, tuo tarpu energija yra panaši, todėl smegenims tiekiama stipresnė ar silpnesnė elektros srovė, atsižvelgiant į jų atsaką.

Šis atradimas, padarytas Šveicarijos nacionalinio mokslo fondo (SNSF) Sinergia projekto kontekste, atveria naują vizijos tyrimų lauką. „Dabar mes žinome, kad šviesos forma vaidina svarbų vaidmenį suvokime. Šias naujas žinias galime panaudoti diferencijuoti akių funkciją “, – siūlo Jeanas-Pierre’as Wolfas. Dabar galima sukurti naujas akių silpnumo diagnozavimo ar gydymo galimybių tyrimo sritis.

Nuoroda: „Ypač greitas impulsų formavimas optimizuoja gyvų gyvūnų vaizdo ryškumą“, autoriai: Geoffrey Gaulier, Quentin Dietschi, Swarnendu Bhattacharyya, Cédric Schmidt, Matteo Montagnese, Adrien Chauvet, Sylvain Hermelin, Florence Chiodini, Luigi Bonacina, Pedro L. Ivan Rodriguez ir Jean Pierre , 2021 m. Balandžio 28 d. mokslas.
DOI: 10.1126 / sciadv.abe1911

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Prognozuojama, kad ateivių rūšių padaugės 36% iki 2050 m

Egipto žąsis (Alopochen aegyptiaca), kilusi iš Afrikos, o dabar įsikūrusi Vidurio ir Vakarų Europoje. Autorius: profesorius Timas Blackburnas, UCL Tikimasi, kad šio amžiaus viduryje...

Dėl hormoninių vaistų neproliferaciniai baltymai gali išplisti koronavirusą ir sustabdyti ID-19 vystymąsi

Hormonų tyrimai gali sukelti AD-19 ginklų paplitimą. Kreditas: „Getty Images“ Naujas „Penny Medical“ tyrimas parodo, kaip anti-androgenai trukdo pagrindiniams receptoriams, reikalingiems virusų invazijai į...

Nuostabus „slapto“ objektyvo projektavimo metodas, kurį naudojo „mikrobiologijos tėvas“, rastas po 300 metų

Tai Van Leeuwenhoek mikroskopas. Autoriai: Utrechto universitetas / Rijksmuseum Boerhaave / TU Delft Mikroskopas, kurį Antoni van Leeuwenhoek naudojo novatoriškiems tyrimams atlikti, turi nuostabų...

Joninės sijos sudaro glaudžiai sujungtas „Qubits“ grandines.

Jonų pluoštai gali suformuoti glaudžiai suporuotas kvantinių bitų (kubitų) grandines, pagrįstas deimantų „azoto neturinčiais„ spalvų centrais “, skirtus naudoti kvantinės skaičiavimo aparatinėje įrangoje. ...

Tyrėjai kuria 3D atspausdintą želę biomedicininėms medžiagoms, minkštai robotikai

Hidrogelio medžiaga gaunama iš skirtingo dydžio dumblių dalelių. Paskola Orlino slėnis, NC valstybinis universitetas Dėl stiprumo ir lankstumo hidrogeliai sujungia du fizinius kiaušinius...

Newsletter

Subscribe to stay updated.