Irányérzékelés a retinában

A másfél éve futó EyeWire-projekt keretében egy egér retinájának szerkezetét segíthetnek feltérképezni a lelkes önkéntesek. Eddig a teljes anyag 2 százalékával végeztek, számos érdekességre derítve fényt a szem működésével kapcsolatban.

Irányérzékelés a retinában

Ha gyors mozdulatokat produkálunk, például elkapjuk a konyhaszekrényből kibucskázó poharat, mielőtt az összetörne a padlón, gyakran érezzük úgy, hogy kezünk még azelőtt mozdult, hogy a szemünk által közvetített információ elért volna az agyba. Egy új elmélet szerint nem kizárható, hogy pontosan ez történik. Egy egérretinán végzett, nagyszabású anatómiai vizsgálat ugyanis érdekes új részletekre derített fényt azzal kapcsolatban, hogyan is zajlik a vizuális információ feldolgozása.

A szakértők évtizedek óta tudják, hogy a szem nem egyszerűen a fény detektálására szolgál. Először 1964-ben igazolták a kutatók, hogy a retina egyes neuronjai csak akkor aktiválódnak, ha mozgást érzékelnek a szem által figyelemmel követett térrészben. Később kiderült, hogy ezek a „téridő”-detektorok különböző irányokra specializálódnak, vagyis egy-egy neuron csak egyfajta irányú mozgás észlelésére képes. Arról azonban mostanáig nem sokat lehetett tudni, hogy ezen információk feldolgozása hogyan történik.

A látórendszer vizsgálatának legnagyobb nehézsége, hogy a retina idegsejtjeinek hálózatát nagyon nehéz feltérképezni. Egyelőre nem létezik olyan számítógépes algoritmus, amely képes lenne úgy összefűzni a retina vékonyka szeletkéiről készült mikroszkópos képeket, hogy azokon térben lehessen vizsgálni az idegsejtek hálózatát és az egyes sejtek határait. Ez utóbbi probléma okozza a legnagyobb gondot a cél elérésében, a gépek ugyanis egyelőre nagyon nehezen különítik el, hogy a kép mely részei tartoznak a sejtekhez, és melyek nem.

Az emberi látórendszer és az agy viszont kiváló a mintázatok és formák felismerésében. Így született meg az EyeWire nevű projekt, amelynek keretében a résztvevő önkéntesek egy egér agyának retinájáról készült felvételeken segíthetnek a sejtek körvonalainak meghatározásában. Az ebből a célból létrehozott online játékot 2012 decemberében indították el az MIT kutatói. Az önkéntesek egy-egy 4,5 mikrométer élhosszúságú retinakockát kapnak, és ebben kell megkeresniük és kiszínezniük a neuronok nyúlványait. Mostanáig összesen 120 ezren vettek részt a játékban, és 2,3 millió szelet feltérképezésével végeztek. Ez elsőre jelentős számnak hangzik, azonban mindössze a retina 2 százalékát teszi ki.

Ugyanakkor ebből a kis darabból is fontos dolgok derültek ki. Az EyeWire-térkép minden eddiginél részletesebben mutatja meg két sejttípus szerkezetét. Az egyik az amakrin sejtek egyik speciális, felrobbanó tűzijátékra vagy csillagra emlékeztető fajtája, amely síkban szétterülő nyúlványaival a beeső fényre merőlegesen helyezkedik el. A másik típus tagjai, az úgynevezett bipoláris sejtek jóval kisebbek, bozontosak, és az amakrin sejtekhez kapcsolódnak. Két fajtájuk létezik, az egyik 50 ezredmásodperccel lassabban reagál a fényre, mint a másik. Mindegyik említett sejttípus valamilyen módon kötődik a retina irányérzékenységéhez, azonban azt egyelőre nem tudni, hogy pontosan hogyan.

A kutatás vezetője, H. Sebastian Seung szerint az amakrin sejtek és a bipoláris sejtek elrendeződésének módja rejtheti a választ a kérdésre. Elmélete szerint a bipoláris sejtek két típusa nem véletlenszerűen kapcsolódik az amakrin sejtek nyúlványaihoz. A gyors bipoláris sejtek a szétterülő sejt külső széléhez közelebb, a lassúak pedig ennél beljebb helyezkednek el. Ha a beeső fény az amakrin sejt közepe irányából annak széle felé mozdul, a kétfajta bipoláris sejt ingerületei szinkronba kerülnek, és egyesült erővel aktiválják az amakrin sejtet. Ha a mozgás ellentétes irányú, a jelek nem igazodnak egymáshoz, így az amakrin sejt nem sül el. Bár a teóriát egyelőre nem támasztják alá kísérleti bizonyítékok, a mechanizmus megmagyarázná, hogyan képesek a retina neuronjai a tárgyak mozgási irányának villámgyors detektálására.

Lenyűgöző tanulmányról van szó, mondja Alexander Borst, a Max Planck Intézet neurológusa. A kutató egy hasonló projekt keretében az ecetmuslicák látórendszerének szerkezetét igyekszik feltérképezni. Borst és kollégái az irányérzékenységért felelős neuronok vizsgálatakor nagyon hasonló hálózatokra bukkantak a rovarok szemében. Ez azért rendkívül érdekes, mert ha valóban hasonlít a két rendszer, több mint valószínű, hogy azonos eredetűek, vagyis lehetséges, hogy a látórendszer egyik kulcsfontosságú része több mint 500 millió éve kezdett kialakulni, azt megelőzően, hogy a rovarok és a gerincesek fejlődése különvált volna.

Tesztek

{{ i }}
arrow_backward arrow_forward
{{ content.commentCount }}

{{ content.title }}

{{ content.lead }}
{{ content.rate }} %
{{ content.title }}
{{ totalTranslation }}
{{ orderNumber }}
{{ showMoreLabelTranslation }}
A komment írásához előbb jelentkezz be!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Segíts másoknak, mond el mit gondolsz a cikkről.
{{ showMoreCountLabel }}

Kapcsolódó cikkek

Magazin címlap arrow_forward