Drei Arten von Zellen helfen dem Gehirn sagen, Tag und Nacht

Drei Arten von Zellen helfen dem Gehirn sagen, Tag und Nacht

2019-12-05

Helles Licht in der Nacht, unterbricht der Körper die normale Tag-Nacht-Zyklen, die sogenannten circadianen Rhythmen, und Schlaflosigkeit auslösen können. In der Tat, zirkadiane Rhythmen spielen eine wichtige Rolle in der Gesundheit. Gestörten Tag-Nacht-Zyklen wurden sogar verbunden mit einem erhöhten auftreten von Krankheiten wie Krebs, Herzerkrankungen, übergewicht, depressiven Erkrankungen und Typ-2-diabetes bei Menschen, die im Nachtdienst. Daher verstehen, wie menschliche Augen Sinn Licht führen könnte „smart“ – Leuchten, die verhindern, dass depression, fördern den Schlaf in der Nacht, und Erhaltung einer gesunden circadianen Rhythmus.

In einer Science – Studie veröffentlicht 5. Dezember 2019, Forscher am Salk Institut Bericht die Entdeckung der drei Zelltypen in die Augen, die erkennen, Licht und richten Sie das Gehirn des zirkadianen Rhythmus unserer ambient light. Die Studie stellt die erste direkte Bewertung im Menschen des Lichts Antworten aus diesen Zellen, die sogenannten intrinsisch photosensitiven retinalen Ganglienzellen (ipRGCs)—und die Auswirkungen für die Gesundheit sind erheblich.

„Wir haben hauptsächlich eine indoor-Arten, und wir sind entfernt von den natürlichen Zyklus von Tageslicht während des Tages und nahezu völliger Dunkelheit in der Nacht,“ sagt Salk Professor Satchidananda Panda, senior-Autor des Papiers. „Das Verständnis, wie ipRGCs reagieren, um die Qualität, die Menge, die Dauer und die Sequenz des Lichts wird uns helfen, design-bessere Beleuchtung für Neugeborenen-Intensivstationen, Intensivstationen, Kindertagesstätten, Schulen, Fabriken, Büros, Krankenhäuser, Altenheime und auch die space station.“

Dieses neue Verständnis der ipRGCs kann auch Kraftstoff der Zukunft-Forschung in der Entwicklung von therapeutischen Beleuchtung, kann die Behandlung von Depressionen, Schlafstörungen, Aufmerksamkeits-Defizit-und-Hyperaktivitäts-Störung (ADHS), Migräne, Schmerzen, und sogar Schlafstörungen bei Patienten mit Alzheimer-Krankheit.

„Es ist auch zu öffnen eine Reihe von Möglichkeiten, um zu versuchen, neue Medikamente oder die Arbeit an bestimmten Krankheiten, die spezifisch für den Menschen“, sagt Ludovic Mure, ein Postdoc-Forscher in der Panda-Labor und der erste Autor der neuen Studie.

Während der ipRGCs identifiziert worden waren, bevor in der Maus Netzhäute, diese Zellen hatten noch nie berichtet worden in den Menschen. Für die neue Studie, der Salk-team eine neue Methode entwickelt, durch die Studie co-Autoren Anne Hanneke von Scripps Research Institute und Frans Vinberg von John A. Moran Eye Center der Universität von Utah zu halten retina Proben gesund und funktionsfähig, nach der Spender verstorben ist. Die Forscher platziert diesen Proben auf ein grid-Elektrode zu untersuchen, wie Sie reagieren auf Licht.

Sie fanden, dass eine kleine Gruppe von Zellen, begann zu Schießen, nachdem Sie nur eine 30-Sekunden-Impuls des Lichts. Nachdem das Licht abgeschaltet war, einige dieser Zellen dauerte mehrere Sekunden, um zu stoppen brennen. Die Forscher testeten mehrere Farben von Licht, und festgestellt, dass diese „intrinsisch photosensitive“ Zellen besonders empfindlich für blaues Licht—die Art verwendet, in der beliebten cool-white LED-Lichter und viele von unseren Geräten, wie smartphones und laptops.

Follow-up-Experimente zeigten drei verschiedene Arten von ipRGCs. Typ 1 reagiert auf Licht relativ schnell, aber es dauerte eine lange Zeit zu deaktivieren. Typ-2-hat länger gedauert, zu schalten und auch sehr lange zum ausschalten. Typ 3 nur reagiert, wenn ein Licht war sehr hell, aber Sie drehte sich schneller und dann ausgeschaltet, sobald das Licht verschwunden war. Verstehen, wie jedes ipRGC Typ Funktionen kann es den Forschern erlauben, besser zu design-Beleuchtung oder auch Therapeutika zu können, drehen Sie den Zell-Aktivität an-oder ausschalten.

Die neue Studie tatsächlich hilft zu erklären, ein Phänomen berichtet, in der Vergangenheit einige Studien von blinden Menschen. Diese Menschen, obwohl Sie nicht in der Lage zu sehen, sind noch in der Lage, richten Sie Ihren Schlaf-wach-Zyklus und circadianen Rhythmen, die einem Tag-Nacht-Zyklus. Also, Sie müssen das wahrnehmen von Licht irgendwie.

Nun scheint es, dass die ipRGCs sind die Zellen, die verantwortlich für das senden dieses Licht signalisiert dem Gehirn, sogar bei Menschen, die Mangel der Stab und Kegel-Zellen benötigt, um relais ein Bild an das Gehirn.

Es scheint auch, dass Menschen mit funktionellen Stäbchen und Zapfen, ipRGCs eigentlich arbeiten eng mit diesen und anderen visuellen Zellen. Die neue Studie schlägt vor, dass die ipRGCs kombinieren können, Ihr eigenes Licht sensibel mit Licht erkannt, die von den Stäbchen und Zapfen zum hinzufügen von Helligkeit und Kontrast Informationen zu dem, was wir sehen.

„Dies fügt eine weitere dimension in der Gestaltung besser-Fernseher, computer-Monitore und smartphone-Bildschirmen, bei dem die Umschaltung der Anteil des blauen Lichts kann trick, das Gehirn zu sehen, ein Bild als hell oder dunkel,“ sagt Panda.

Panda sagt der nächste Schritt in dieser Forschung wird die Untersuchung der Netto-Produktion dieser Zellen, die unter verschiedenen Licht-Farben, – Intensität und-Dauer—zum Beispiel, zu vergleichen, wie reagieren Sie auf die kurzen Impulse des Lichtes im Vergleich zu einer längeren Dauer von ein paar Minuten. Das team ist auch daran interessiert, wie die Zellen reagieren, um Sequenzen von Licht, wie ein blaues Licht, das leuchtet orange, oder Umgekehrt, was würde imitieren einige der Vielzahl von Licht begegnen wir in der Natur in der Dämmerung.