Μια νέα μελέτη από την ομάδα Asari στο EMBL Rome δείχνει πώς η λειτουργία του αμφιβληστροειδούς σε ξύπνια ποντίκια διαφέρει από μεμονωμένα δείγματα αμφιβληστροειδούς – πληροφορίες που θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην ανάπτυξη προσθετικών συσκευών που μπορούν να λειτουργήσουν ως αμφιβληστροειδής στο μέλλον. Πρόκειται για μια ιδιαίτερα μεγάλη πρόοδο στην βελτίωση της όρασης και της υγείας των ματιών.
Όταν το φως εισέρχεται στα μάτια, εστιάζεται στον αμφιβληστροειδή, ένα λεπτό στρώμα εγκεφαλικού ιστού στο πίσω μέρος του ματιού. Σε μια νέα μελέτη, επιστήμονες από την ομάδα Asari στο EMBL Ρώμης μελέτησαν με επιτυχία τις οπτικές αποκρίσεις του αμφιβληστροειδούς σε ξύπνια ποντίκια για πρώτη φορά, παρέχοντας νέες ιδέες και ξεπερνώντας τεχνικούς περιορισμούς που προηγουμένως εμπόδιζαν το πεδίο.
Ο αμφιβληστροειδής των σπονδυλωτών αποτελείται από περίπου 100 τύπους κυττάρων συνολικά, συμπεριλαμβανομένων περίπου 30 διαφορετικών τύπων γαγγλιακών κυττάρων του αμφιβληστροειδούς (RGCs) που στέλνουν τα σήματα εξόδου του αμφιβληστροειδούς στον εγκέφαλο μέσω του οπτικού νεύρου. Καθένας από αυτούς τους τύπους RGC σχηματίζει ξεχωριστά νευρικά κυκλώματα μέσα στον αμφιβληστροειδή για την εξαγωγή συγκεκριμένων χαρακτηριστικών της οπτικής εικόνας που έρχεται στο μάτι, όπως το χρώμα, η αντίθεση και η κίνηση.
Ένας από τους πιο γνωστούς εγκεφαλικούς ιστούς
Σε αντίθεση με τον υπόλοιπο εγκέφαλο, ο αμφιβληστροειδής μπορεί να συνεχίσει να λειτουργεί ακόμα και όταν αφαιρεθεί από ένα ζώο, καθιστώντας ευκολότερο για τους επιστήμονες να μελετήσουν πώς λειτουργεί αυτός ο ιστός που επεξεργάζεται το φως. Αυτό τον βοήθησε να γίνει ένα από τα πιο προσιτά και ως εκ τούτου καλύτερα κατανοητά μέρη του εγκεφάλου. Οι περισσότερες γνώσεις για την επεξεργασία του αμφιβληστροειδικού σήματος προέρχονται από μελέτες απομονωμένων αμφιβληστροειδών.
Ωστόσο, τέτοιες ex vivo φυσιολογικές προσεγγίσεις έχουν ορισμένους περιορισμούς. Πρώτον, δεν μπορεί κανείς να πραγματοποιήσει μακροχρόνιες καταγραφές νευρωνικών σημάτων. Δεύτερον, δεν μπορεί κανείς να αποφύγει τα τεχνουργήματα λόγω ανατομής του αμφιβληστροειδούς. Για παράδειγμα, μερικές φορές ο ιστός του αμφιβληστροειδούς αποσπάται από τα περιβάλλοντα επιθηλιακά κύτταρα ή τα γαγγλιακά κύτταρα του αμφιβληστροειδούς αντιδρούν διαφορετικά λόγω της κοπής των αξόνων τους κατά την ανατομή.
Το πιο σημαντικό, παρά τη μακρά ιστορία έρευνας στον αμφιβληστροειδή, παραμένει ακόμη ασαφές εάν τα απομονωμένα δείγματα αμφιβληστροειδούς συμπεριφέρονται με τον ίδιο τρόπο όπως οι αμφιβληστροειδείς σε ζωντανά ζώα και εάν τα ευρήματα σε απομονωμένους αμφιβληστροειδή ισχύουν για φυσική οπτική επεξεργασία σε κατάσταση εγρήγορσης. Οι in vivo μελέτες είναι επομένως απαραίτητες για την αποσαφήνιση της λειτουργίας του αμφιβληστροειδούς, αν και οι μετρήσεις σε ξύπνια ποντίκια δεν έχουν γίνει ποτέ λόγω τεχνικών δυσκολιών.
Μια νέα προσέγγιση για τη μελέτη της λειτουργίας του αμφιβληστροειδούς στα μάτια in vivo
Στη νέα μελέτη, οι επιστήμονες από την ομάδα Asari ξεπέρασαν τα τεχνικά εμπόδια και συνέκριναν με επιτυχία τις οπτικές αποκρίσεις του αμφιβληστροειδούς σε ξύπνια ποντίκια, αναισθητοποιημένα ποντίκια και απομονωμένους αμφιβληστροειδή. Η υψηλή δραστηριότητα έχει ως αποτέλεσμα τα νευρικά κύτταρα να φτάνουν σε μια κατάσταση όπου μπορούν να διεγερθούν γρηγορότερα στα μάτια, επιτρέποντάς τους να ανταποκρίνονται πιο γρήγορα σε ένα φωτεινό σήμα.
Προς την ανάπτυξη οπτικών προθέσεων
Οι ερευνητές πραγματοποίησαν επίσης υπολογιστικές αναλύσεις που πρότειναν ότι η ποσότητα των πληροφοριών που μεταφέρονταν στον εγκέφαλο ήταν σε μεγάλο βαθμό συγκρίσιμη στις διάφορες συνθήκες, αλλά ο αμφιβληστροειδής σε ξύπνια ποντίκια χρησιμοποιούσε περισσότερη ενέργεια. «Αυτά τα ευρήματα δείχνουν ότι δεν μπορούμε πλέον να βασιζόμαστε στην υπόθεση ότι οι παρατηρήσεις που γίνονται σε απομονωμένους αμφιβληστροειδή μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να εξηγήσουμε πώς λειτουργεί ο αμφιβληστροειδής in vivo», δήλωσε ο Hiroki Asari, επικεφαλής της ομάδας EMBL Rome.