Открыт необычный класс нейронов в клетках сетчатки млекопитающих

Исследователи из Америки во главе с Нин Тянем (Ning Tian) из Университета Юты изучили сетчатку мышей, в которой выявили нетипичный тип нервных клеток. В Proceedings  of the National Academy of Sciences ученые сообщают, что новый тип клеток, названный за их форму клетками-колоколами (Campana cels), сочетает в себе черты амакриновых и биполярных нейронов, а также обладает временной памятью об импульсе.

Изолированная клетка-колокол в сетчатке мармозетки. Credit: University of Utah


Сетчатка – внутренняя чувствительная оболочка, выстилающая полость глазного яблока изнутри и выполняющая функции восприятия световых и цветовых сигналов, их первичной обработки и трансформации в нервное возбуждение.

Анатомическое строение сетчатки включает в себя 10 слоев, в состав которых входят разные типы клеток. Сетчатка на срезе представлена в виде трех радиально расположенных нейронов: наружного – фоторецепторного, среднего – ассоциативного, и внутреннего – ганглионарного. 

Фоторецепторы имеют важное значение: именно здесь происходят сложные фотохимические процессы, в ходе которых происходит первичная трансформация энергии света в физиологическое возбуждение. Они делятся на два типа: колбочки и палочки. Палочки – это рецепторы сумеречного (ночного зрения), колбочки – фоторецепторами дневного зрения (на самом деле, в сетчатке есть еще один тип фоторецепторов, который не формирует изображение, но помогает регулировке циркадных ритмов). 

В процессе передачи нервного возбуждения по фоторецепторным нейронам задействуются несколько типов клеток: биполярные, ганглиозные и амакриновые клетки. В свою очередь важное значение в передаче информации в синапсе имеют нейромедиаторы, к которым относятся аспартат (специфичен для палочек), глутамат, ацетилхолин (нейромедиатор амакриновых клеток), дофамин, мелатонин (синтезируется в фоторецепторах), глицин, серотонин. 

В своем исследовании американские физиологи во главе с Нин Тяном изучили клетки сетчатки мышей, уделив особое внимание интернейронам сетчатки. Обнаружив нетипичный класс клеток, исследователи назвали их клетками-колоколами, по форме напоминающими колокольчик. 

Хотя клетки-колокола передают визуальные сигналы от фоторецепторов к ганглиозным клеткам сетчатки, они отличаются от биполярных клеток многими морфологическими, физиологическими и молекулярными особенностями. Кроме того выявлено, что при синаптической передаче они используют несколько нейромедиаторов. 

На данный момент основная функция клеток-колоколов представляет собой объект для дальнейших исследований. Также экспериментальными методами была доказана  активность этих нейронов. Они остаются активированными в течение необычно длительного времени (до 30 секунд) в ответ на 10-миллисекундную стимуляцию световой вспышкой. 

Таким образом, результаты данного исследования открывают возможность для изучения нового типа клеток сетчатки, которые играют уникальную роль в обработке изображений.


Текст: Денис Бурляй

An uncommon neuronal class conveys visual signals from rods and cones to retinal ganglion cells by Brent K. Young, Karl Deisseroth, et al. in PNAS. November 2, 2021 118 (44). https://doi.org/10.1073/pnas.2104884118

https://doi.org/10.1073/pnas.2104884118

Картинка дня: сетчатка в чернилах

Credit: Greg Dunn Это прекрасное полотно, созданное в технике чернильной графики на акварельной бумаге принадлежит авторству Грега Данна, нейробиолога и художника. Мы видим на нём…

Мини-сетчатка помогла разгадать связь между глазами и мозгом

Биологи Университета Индианы США выращивают «мини-сетчатку» глаза, чтобы разобраться, как растут ее клетки у человека. Ученые надеются использовать полученные знания для дальнейшей работки методов восстановления…

Неисчерпаемая сетчатка

Те, кого в советские времена заставляли учить диалектический материализм, помнят фразу Ленина из работы «Материализм и эмпириокритицизм»: «Электрон так же неисчерпаем, как и атом». Перефразируем вождя мирового…

Cетчатка c нейрофиброматозом

Credit: National Institute of General Medical Sciences, National Institutes of Health Не зря говорят: глаза — это мозг, вынесенный из черепа. Особенно это касается сетчатки….

Бывшие направляющие для нейронов

На этом снимке сетчатки желтым цветом показана удивительная клетка, о которой достаточно редко упоминают нейробиологи. Когда мы говорим о глии, мы вспоминаем астроциты, олигодендроциты, микроглию,…

Ганглионарная клетка сетчатки

Credit: UC San Diego Health Sciences Перед вами — флуоресцентная микрофотография ганглионарной или ганглиозной, как ее еще называют, клетки сетчатки. Это третий нейрон в системе зрительного анализатора,…

Из глаза в мозг

Перед вами — зрительная система рака-богомола. У раков-богомолов одна из самых сложных зрительных систем из когда-либо изученных. Если у людей три типа цветочувствительных колбочек в…

Искусственный интеллект помог диагностировать прогрессирующую глаукому

Результаты клинического испытания показали, что новый метод с применением технологии искусственного интеллекта (ИИ) способен обнаружить первые признаки прогрессирующей глаукомы на 18 месяцев раньше, чем существующий…

Как мозг «помогает» сетчатке выживать

После физической изоляции сетчатки от зрительной коры в результате различных повреждений начинается постепенное разрушение и отмирание ганглионарных клеток сетчатки. Американские ученые показали, что скорость разрушения…

Карой Шаффер: жизнь с микроскопом

Сегодня в истории нейронаук важный юбилей: 160 лет со дня рождения малоизвестного сейчас человека (о нем даже нет статьи в русской Википедии), который, тем не…

Картинка дня: слои центра сетчатки

Перед вами — снимок, занявший 20-е место в конкурсе микрофотографии Nikon Small World в 2018 году. На нём мы видим слои клеток центральной ямки (fovea) сетчатки…

Молекулярный каталог клеток сетчатки

Сетчатка данио рерио. Credit: MPI of Neurobiology / Koelsch Ученые очень любят атласы и каталоги. В новой статье, опубликованной в топовом журнале Neuron, исследователи представили атлас…

Нейронауки в Science и Nature. Выпуск 110: как развивается цветовое зрение (видео)

Большинство исследований, предметом которых было развитие зрения, проводились на модельных животных: мышах и рыбках данио рерио. Только вот основное их отличие от человека состоит в…

Оптогенетика частично вернула зрение слепому пациенту

Наверное, одна из самых важных медицинских новостей года (и уж точно – одна их самых долгожданных за последние годы) опубликована в сегодняшней статье в журнале…

Таламус и сетчатка: «всё сложно»

Откройте любую книгу по биологии и без труда узнаете, что таламус  — это область мозга, в основном работающая как ретранслятор, который передаёт сенсорную информацию отовсюду…