Kalzium verhindert, dass Nachtsicht unser Gehirn austricksen

(ISNS)--wie Süßigkeiten-verrückten auf-und Einfahrten dies Kinderlauf Halloween, geleitet nur durch das flackernde Licht der Kürbisse, es ist leicht, leichte Sehschwäche zu schätzen wissen, die Ausflüge über Superhelden Kaps und Prinzessin Kleider verhindert wird. Aber trotz der Nützlichkeit der Nachtsicht, Wissenschaftler haben erst jetzt identifiziert die wichtigeren chemischen Prozeß, der visuelle Fehler bei schwachem Licht kompensiert.

Biochemiker Marie Burns führte der University of California, Davis-Team, das die Entdeckung gemacht. Die Forscher hoffen, dass ihre Ergebnisse, veröffentlicht in diesem Monat in der Zeitschrift Neuron, Verständnis der Vision und bieten Einblick in Wissenschaftler erstellen Behandlungen für Erkrankungen des Auges verbessern.

Unsere Fähigkeit, bei schlechten Lichtverhältnissen sehen kommt von der Stäbchen in unseren Augen. Diese Zellen enthalten einen speziellen Rezeptor namens Rhodopsin, wodurch das Licht um uns herum in ein elektrisches Signal übersetzen, die unser Gehirn verstehen können.

Rhodopsin ist sehr lichtempfindlich und erlaubt den Menschen zu sehen, wenn das Licht knapp ist. Auch nur ein Photon, die kleinste Menge an Licht, kann es zu aktivieren. Verbrennungen fordert der Stab die Fähigkeit Zelle erkennen, nur ein einzelnes Photon "biophysikalische Erstaunen."

"Die Möglichkeit, einzelne Photonen signalisieren ist unerlässlich für gute nächtliche Vision", sagte Burns. "Wenn es schief geht, können nicht Sie nachts gut sehen. Wenn es völlig schief geht, Sie können überhaupt nicht sehen."

Aber das Rhodopsin-Signal ist nicht konsistent; Manchmal überträgt sie erhebliche Mengen an zufällige elektrische Störungen oder Rauschen, an das Gehirn. Das Rhodopsin Geräusch kommt kurz platzt, dauert nur ein paar Hundertstel einer Sekunde, aber reicht aus, um zu verhindern, dass das Gehirn verstehen, was die Augen sehen, sagte der Forscher.

Die Wirkung dieser Lärm ist nicht so wichtig in hellem Licht, wo eine Fülle von Photonen führen zu einer konsequenten Signal, aber im in der Nähe von Dunkelheit ist es kritisch für klare Sicht.

Wissenschaftler spekulierten, dass es muss ein Prozess im Auge laut Rhodopsin entgegenzuwirken und die Informationen an das Gehirn gesendet, zuverlässig zu halten.

"Die Biologie hatte offenbar so entwickelt ein Weg, um perfekt zu kompensieren, denn jeder das Rhodopsin Lärm könnte Spritzen in das System", sagte Burns.

Verbrennungen und ihr Team mit der Genetik des Auges gebastelt und konzentrierte auf die wichtige Chemikalie laut Rhodopsin zu beruhigen: Kalzium. Nach Aktivierung ein Rezeptors Rhodopsin erhöhen den Kalziumspiegel in der Stab-Zelle. Je mehr überaktives das Rhodopsin ist, desto schneller der Anstieg an Kalzium.

Diese Änderung eine Reihe von chemischen Reaktionen auslöst, das die überaktiven Rhodopsin Signal zu ersticken, an das Gehirn gesendet Standardisierung der Nachricht, jedes Mal, wenn ein Photon tritt das Auge.

"Rhodopsin ist gleichbedeutend mit jemanden, der entweder werkeln entlang mit 35 Meilen pro Stunde oder zuschlagen Autofahren auf das Gas versuchen, schnell zu beschleunigen", sagte Burns. "Das Kalzium-Feedback ist ständig die Bremse auf dem System, das alles geht mit der gleichen Geschwindigkeit hält."

Die zuverlässige Signalübertragung von jedes Photon des Lichtes an unser Gehirn gesendet wird unsere Vision konsistent. Wenn unsere Augen zweimal das gleiche Bild sehen, ist die gleiche Nachricht an unser Gehirn gesendet.

"Es ist wichtig, dass unsere tägliche Erfahrung, die jedes Mal, wenn Sie aufwachen am Morgen, die Ihr Schlafzimmer genauso aussieht, wie es gestern getan hat", sagte Augenheilkunde Forscher Vadim Arshavsky von der Duke University in Durham, N.C. "dass Konsistenz ist sehr wichtig für uns als funktionale und sehr visuelle Wesen."

Als Burns ihre Daten sah fand sie, dass alle Fragen über die Konsistenz der Rhodopsin Signale durch ihre neu entdeckten Kalzium-Feedback-Mechanismus gelöst wurden. Sie hatte ursprünglich erwartet, zusätzliche Reaktionen auch zu spielen eine Rolle bei der Beruhigung überaktiver Rezeptoren zu finden, aber am Ende war all das Geheimnis gelöst durch eine Entdeckung.

"Für mich ist das ein sehr Berührendes Moment war", sagte Burns. "Ich erkannte, dass man immer auf die Intuition verlassen kann, wenn es um Biologie geht."

Zu wissen, des chemischen Prozess hinter Nachtsicht sagt wichtige Vorteile für Wissenschaftler in verwandten Bereichen, Verbrennungen. Arshavsky glaubt, dass Burns Ergebnisse einen großen Schub für die Erstellung von Prothesen zur Wiederherstellung der normalen Sehkraft auf blinde Menschen sein könnte.

"Ich denke, dass eine große Herausforderung ist es, diese Grundsätze auf die Elektronik hinter diese Geräte bringen", sagte Arshavsky. "Verstehen, wie die Antworten von diesen Zellen sind also reproduzierbar ist wichtig für den Aufbau der Prothesen, da sie mehr und mehr auf der Straße raffinierter."

Ob irgendwelche besondere Auge Krankheitsforschung aus dem Wissen profitieren könnten antwortete, Verbrennungen, dass sie glaubt, "die Arbeit ist größer als eine Krankheit."

"Bei unseren Recherchen dieses Verständnis wesentlich für den Fortschritt in einer Reihe von Vision-Defizite, die derzeit schlecht verstanden und nicht behandelbar, beweisen kann", sagte Burns.

Thomas Sumner ist ein Wissenschaftsjournalist, mit Sitz in Santa Cruz, Kalifornien

In Science News-Service wird unterstützt durch das American Institute of Physics.