Ochiul poate vedea fără tije și conuri

Biologii au descoperit că pierderea principalele celule sensibile la lumina nu privează rozătoare de vedere. Rămași fără tije și conuri, șoarecii au continuat să vadă.

Un studiu realizat de cercetatorii de la Universitatea Johns Hopkins publicat in revista Neuron. Pentru a afla cum mouse-ul poate vedea nici un tipuri de bază de celule sensibile la lumină, și chiar și doar pentru a dezvălui acest fapt, specialiștii au trebuit să folosească o combinație a celor mai moderne și sofisticate metode de cercetare.

mutanți oarbe

În primul rând, oamenii de stiinta necesare pentru a obține un mouse care nu a fost doar orb, dar care nu a lucrat tije si conuri. Amintiți-vă că stick-uri percep luminozitatea și au o mai mare sensibilitate și conuri de culoare comune, dar necesită mai multă lumină, cele două tipuri de celule folosesc diferite tipuri de rodopsinei - substanțe care reacționează la lumină.

orbire Șoarecii care ar fi cauzate de alte motive, nu godilis- și singura modalitate de a obține animalul a fost necesară ingineria genetică. Eliminarea de gene si Gnat1 Gnat3, enzime speciale de codare asociate cu operarea rodopsinei, a dat effect- dorită și aceasta a fost doar o mică parte.




Schema retinei. Aceasta nu este doar o suprafață fotosensibilă - pe partea de sus tije și conuri (relația dintre ele în imaginea este distorsionată, distinge într-adevăr conuri de culoare în bețișoarele al zecelea) sunt mai multe straturi de celule nervoase.


Verificați, verificați și verificați din nou

Dar soareci care inginerie genetica knock-out tije si conuri, este încă ceva pentru a vedea. Imediat se pune întrebarea: în cazul în care este garanția că specialiștii în ingineria genetică au făcut treaba exact așa cum a fost anunțat? Sau poate șoarecii au au amestecat și adus la laborator un alt animal? Sau poate la biologi moleculare au fost concepțiile greșite cu privire la ceea ce este necesar pentru a lucra tije si conuri?

Pentru a răspunde la toate aceste întrebări (și au consacrat o mare parte din articolul original) biologi pentru a urmări conexiunea dintre celulele nervoase si celulele retinei.

Înțeleg cât de greu a fost această sarcină va ajuta la comparația. Imaginați-vă o minge de zeci de mii de fire la sfârșitul fiecăreia dintre care sunt atașate butoane, și, în plus, el este umplut cu un amestec de adeziv, astfel încât nu se poate descurca. Și totuși stabili care pereche de butoane conectate printr-o singură sarcină nitkoy- mai simplă decât cea care a trebuit să fie abordată bilologam, deoarece nasturii și fir de cel puțin vizibile cu ochiul liber!



multicolor "arbuști" în partea de jos a imaginii - așa-numita celule, sau mai degrabă cu mușchi procesele lor. Uimitoare în seria de frumusețea microfotografii a creierului a fost obținut în 2007 de biologi de la Universitatea Harvard si Kmebridzhskogo, care a reușit să creeze un șoarece transgenic, fiecare neuron este vopsit în culoarea selectată în mod aleatoriu printr-o combinație a celor trei proteine ​​fluorescente.


Pentru ajutor a venit din nou, de inginerie genetică. Cercetatorii au comandat in mod specific mai multe linii de șoareci de laborator, inclusiv șoareci Brainbow- fiecare celulă nervoasă care a sintetizat o combinație de proteine ​​fluorescente și, astfel, sunt vopsite într-o culoare diferită. Acest lucru a permis să urmărească conexiuni neuronale intre retina si creier ... dar, din nou, cu un număr de anumite trucuri suplimentare.
designer de genetică

Deci, oamenii de stiinta au fost soareci „teoretic, oarbe“ cu tije sparte și conuri. Biologii într-o serie de teste de comportament (de exemplu, într-un simplu Y-labirint) au fost convinși că acești șoareci se vedea în continuare, iar următoarea etapă a cercetării a fost necesar pentru a arăta ceea ce este ei văd un șoarece. Acest lucru este necesar urme de conexiuni neuronale.

La dispoziția oamenilor de știință au microscop și o altă serie de animale mutante, fiecare celulă a creierului care (precum celulele retinei) ele însele sunt vopsite în culoarea dorită. Ce să fac? Scoaterea creierul de la nivelul retinei si a nervului optic, pentru a pune sub microscop și urmăriți nervii individuale? Această abordare nu funcționează: analogia cu ghemul înregistrat de fir nu este întâmplătoare, pentru a vedea ceva în structura densă a țesutului nervos nu va funcționa.




structura de proteine ​​necesare pentru a opera tije si conuri. reconstrucție tridimensională.


Pentru a rezolva puzzle-ului descris din nou inginerie genetică la îndemână. Prin combinarea proprietăților mai multor linii de animale transgenice, a reușit să creeze un mouse, whiling departe celulele sunt vopsite în culoarea dorită selectiv - care este pictat, nu toate neuronii la rând, dar numai cele care sunt situate în retină și, în plus, să răspundă de fapt la lumină. Patchwork de zeci de mii de fibre este transformată într-o structură mult mai simplă și este ceva ce se poate studia la microscop.
ghici confirmare

După ce a descris problemele tehnice cu care se confruntă oamenii de știință și metode de rezolvare a acestora, puteți merge la prezentarea unui indiciu - cum exact soareci fara tije si conuri au văzut cifrele pictate pe pereții labirint.

După cum sa stabilit în urma unui studiu minutios al legăturilor dintre celulele (precum și testarea electrofiziologice, cercetatorii au fost capabili de a captura impulsurile electrice ale celulelor), rolul tije si conuri in parte ia celulele sensibile la lumina de un tip diferit.

Abilitatea de ipRGC tipuri de celule, acestea sunt, de asemenea, celulele ganglionare retiniene fotosensibile care percep lumina a fost descoperit în anii 1990, dar viziunea atunci nu este legat, gândindu-se că numărul lor este prea mic pentru o participare cu drepturi depline la formarea de imagini. Rolul acestor celule a fost redus la reacția generală la lumină la nivelul de somn și bodrstvovaniya- și, așa cum sa dovedit acum, absolut nimic de cicluri.

Un studiu detaliat al mai multor subtipuri ale acestor celule este suficient de dovezi convingătoare în favoarea faptului că ele pot forma chiar și în cazul în care o calitate foarte scăzută, dar încă de imagine. Deci, dacă stick cu conuri nu funcționează, aceasta nu înseamnă orbire.

O istorie a violenței

La sfârșitul poveștii merită să menționăm un detaliu, care de obicei nu este promovat de oamenii de știință, iar unii oameni de știință departe este sentimente contradictorii. În „Metode“, care este în fiecare articol științific, se menționează că la un moment dat, atunci când a fost necesar pentru a arăta că oamenii de știință de celule sistemul de etichetă selectat funcționează într-adevăr, șoarecii complet orb. Sub rozătoare anestezie generala eliminat ochii, iar apoi încă trei săptămâni animalele au trăit orbește, trei săptămâni orbească nici un semn de neuroni lor nu sunt incluse.

Crude? Potrivit nimeni nu normam- acceptat va lăsa astfel de experiențe fac doar ca au nevoie de un permis special, eliberat numai în justificarea făcută de manipulare. Iar rațiunea, în acest caz a fost foarte convingatoare: un număr de șoareci orbiți permis să demonstreze că întreaga lucrare complexă și migăloasă a fost făcut în mod corect, rezultatele sunt demne de atenție. Inclusiv atenția medicilor, caută modalități de a depăși orbirea.

Burns și fracturi

Un alt exemplu de experimente riguroase: studiul influentei singurătății asupra ratei de recuperare după arsuri și verificarea eficienței celulelor stem în tratamentul fracturilor. Fracturile și arsuri la șobolani aceasta a avut primul New- natural din nou sub anestezie generală.

Potrivit lui Samer Khattar, unul dintre oamenii de știință au petrecut o serie de experimente, acum există speranța că cel puțin o mică parte din cei aproape orbi vor fi capabili să dezvolte capacitatea de a utiliza ipRGC-celulele lor. Pentru acțiunile cele mai simple, care nu este necesară acuitatea vizuală mare, acest lucru ar putea fi suficient.