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

Pažymėtinos giliavandenės Veneros gėlių kempinių struktūros, kurios yra naudingos kuriant laivus, lėktuvus ir dangoraižius

Euplectella aspergillum stiklo kempinės struktūra structure už hidrodinaminio lauko ribų. Pramonė buvo perstatyta naudojant CINECA superkompiuterius. Kinetinė metodika և Pažangūs skaičiavimo kodai...

Didžiausia aplinkos šalinimo kaukė – ir kaip ją sumažinti

Naujas tyrimas nustatė naudojamo N95 išeikvojimą ir pasiūlė tinkamus būdus jį sumažinti. Nuo praėjusiais metais prasidėjusios „Covid-19“ epidemijos, užrištos akys tapo dar viena sveikatos apsaugos...

Neuromediatorių lygis smegenyse nuspėja matematinius sugebėjimus

Skenavimas buvo baigtas 1 ir 2 metu (maždaug po 1,5 metų) kiekvienoje iš penkių amžiaus grupių (6-erių, 10-mečių, 14-mečių, 16-mečių ir 18 metų) -metukai)....

Genetikai atskleidžia mutacijas, sukeliančias sunkų vaikystės vėžį – vartokite vaistus, kad pašalintumėte jų šalutinį poveikį

Trejybės koledžo genetikai atrado specifinio geno, vadinamo H3K27M, mutaciją, sukeliančią neišgydomą vaikystės vėžį, vadinamą diffi midi glioma (DMG). Augimas taikant tikslinius vaistus. Jų istoriniai...

Neigiamų jonų sulaikymas tarpžvaigždinėje erdvėje

Kaip tarpžvaigždinėje aplinkoje kuriamos neigiamai įkrautos molekulės? Tarpžvaigždiniai debesys yra naujų žvaigždžių gimtinė. Tačiau jie taip pat vaidina pagrindinį vaidmenį formuojant gyvenimą visatoje per...

Newsletter

Subscribe to stay updated.