美國國家眼科研究所 (NEI) 的研究人員發(fā)現(xiàn)，眼睛感光細(xì)胞中產(chǎn)生能量的細(xì)胞器稱為線粒體，它起到微透鏡的作用，幫助將光引導(dǎo)到這些細(xì)胞的外部部分，在那里它被轉(zhuǎn)換成神經(jīng)信號(hào)。在地松鼠身上的發(fā)現(xiàn)為視網(wǎng)膜的光學(xué)特性提供了更精確的圖像，并有助于更早地發(fā)現(xiàn)眼部疾病。今天發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上的研究結(jié)果也揭示了視覺的進(jìn)化。NEI 是美國國立衛(wèi)生研究院的一部分。
該研究的首席研究員 Wei Li 博士/BM 說：“我們對線粒體似乎具有雙重目的這一迷人現(xiàn)象感到驚訝：它們已經(jīng)確立的代謝作用產(chǎn)生能量，以及這種光學(xué)效應(yīng)，”誰領(lǐng)導(dǎo) NEI 視網(wǎng)膜神經(jīng)生理學(xué)科。
這些發(fā)現(xiàn)還解決了關(guān)于哺乳動(dòng)物視網(wǎng)膜的長期謎團(tuán)。盡管光被轉(zhuǎn)化為信號(hào)并立即從視網(wǎng)膜傳遞到大腦的進(jìn)化壓力，但這種旅行幾乎不是直接的。一旦光到達(dá)視網(wǎng)膜，它必須通過多個(gè)神經(jīng)層才能到達(dá)光感受器的外段，在那里發(fā)生光轉(zhuǎn)導(dǎo)(將光的物理能量轉(zhuǎn)換為細(xì)胞信號(hào))。感光器是長的管狀結(jié)構(gòu)，分為內(nèi)段和外段。光子在從內(nèi)部移動(dòng)到外部之前必須穿越的最后一個(gè)障礙是異常密集的線粒體束。
這些線粒體束似乎通過散射光或吸收光來對抗視覺過程。因此，李的團(tuán)隊(duì)開始通過研究 13 排地松鼠的錐形光感受器來研究他們的目的。
與用于視覺研究的其他動(dòng)物模型不同，地松鼠的 13 行視網(wǎng)膜主要由能夠看到顏色的視錐細(xì)胞組成，而不是能夠?qū)崿F(xiàn)夜視的視桿細(xì)胞。Li 的團(tuán)隊(duì)研究了 13 條地松鼠，以更好地了解主要影響視錐細(xì)胞的人類眼部疾病的原因。
研究人員使用改進(jìn)的共聚焦顯微鏡觀察活錐線粒體暴露在光線下的光學(xué)特性。遠(yuǎn)離散射光，緊密排列的線粒體將光沿著細(xì)的鉛筆狀軌跡集中到外段。使用高分辨率線粒體重建的計(jì)算模型證實(shí)了實(shí)時(shí)成像結(jié)果。
“線粒體的類似晶狀體的功能也可以解釋被稱為 Stiles Crawford 效應(yīng)的現(xiàn)象，”該論文的第一作者、視網(wǎng)膜神經(jīng)生理學(xué)部門的科學(xué)家 John Ball 博士說。
測量視網(wǎng)膜對光反應(yīng)的科學(xué)家們早就觀察到，當(dāng)光在瞳孔中心附近進(jìn)入眼睛時(shí)，與在瞳孔邊緣附近進(jìn)入眼睛的同等強(qiáng)度的光相比，它看起來更亮。
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