В исследовании, опубликованном в журнале Journal of Neuroscience, ученые из Рочестерского университета (University of Rochester) представили значимые данные о механизмах восприятия цвета человеком. Применяя метод адаптивной оптики, исследовательская группа идентифицировала редко встречающиеся ганглиозные клетки сетчатки (RGCs), которые способны изменить существующие представления о цветовом зрении.

Роль колбочковых фоторецепторов

В сетчатке выделяют три типа колбочковых фоторецепторов, каждый из которых чувствителен к определенной длине волны света: короткой, средней или длинной. Эти колбочки передают информацию в центральную нервную систему через ганглиозные клетки сетчатки. Хотя большинство RGCs следуют устоявшимся «кардинальным направлениям» цветового детектирования, описанным Дэвидом Уильямсом (David Williams), профессором медицинской оптики имени Уильяма Г. Эллина (William G. Allyn Professor of Medical Optics), еще в 1980-х годах, в понимании того, как глаз воспринимает цвет, сохраняются расхождения по сравнению с тем, как цвета репрезентируются в нейрофизиологии.

Обнаружение некардинальных RGCs

Недавнее открытие команды Рочестерского университета, включающей сотрудников Центра визуальных наук (Center for Visual Science), Института оптики (Institute of Optics) и Офтальмологического института Флома (Flaum Eye Institute), фокусируется на некардинальных ганглиозных клетках сетчатки, расположенных в фовеа. Эти клетки потенциально проясняют сложный процесс, лежащий в основе человеческого восприятия базовых цветов: красного, зеленого, синего и желтого.

«Мы пока ничего не знаем наверняка об этих клетках, кроме факта их существования», — пояснила Сара Паттерсон (Sara Patterson), постдокторант, руководившая исследованием. «Нам предстоит еще многое узнать о механизмах их реактивных свойств, однако они представляют собой убедительный вариант недостающего звена в том, как наша сетчатка обрабатывает цвет».

Адаптивная оптика: расширение возможностей офтальмологических исследований

В исследовании также была отмечена роль адаптивной оптики — методики, изначально разработанной для астрономии с целью уменьшения атмосферных искажений в изображениях. Эта технология была адаптирована для офтальмологии в 1990-х годах Уильямсом и его командой. Она включает использование деформируемого зеркала, которое корректирует искажения света, обеспечивая более четкое изображение внутренних структур глаза и его клеток.

«Оптика хрусталика глаза несовершенна, что снижает разрешение, достижимое с помощью стандартных офтальмоскопов, — отмечает Паттерсон. — Адаптивная оптика помогает корректировать эти аберрации и обеспечивает кристально чистое изображение ганглиозных клеток сетчатки, которые являются единственным источником зрительной информации для мозга».

Понимание этих сложных клеточных механизмов имеет не только академическое значение. Оно обладает практическими перспективами для улучшения методик восстановления зрения. «У человека насчитывается более 20 типов ганглиозных клеток, тогда как наши модели человеческого зрения основаны только на трех, — комментирует Паттерсон. — Если бы мы поняли весь спектр активности этих клеток, мы могли бы расширить функциональность ретинальных протезов, чтобы они лучше имитировали естественную обработку визуальной информации».

Данное исследование не только дает представление о биологических основах зрения, но и прокладывает путь для будущих инноваций в технологиях визуальной реабилитации.

Ссылка на источник: Tyler Godat et al, Cone-Opponent Ganglion Cells in the Primate Fovea Tuned to Non-Cardinal Color Directions, The Journal of Neuroscience (2024). DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1738-23.2024