Oči nám sprostredkovávajú drvivú väčšinu informácií o svete okolo nás. Náš vizuálny systém bleskovo analyzuje farby, kontrast, pohyb aj tvary. Doteraz si vedci mysleli, že tieto jednotlivé signály putujú zo sietnice do mozgu oddelenými, paralelnými kanálmi, ktoré medzi sebou takmer nekomunikujú. Nová štúdia publikovaná v prestížnom vedeckom časopise Neuron však túto starú dogmu definitívne búra.

Výskumníci totiž zistili, že tieto zdanlivo izolované kanály sú v skutočnosti prepojené tajnou elektrickou sieťou. Táto kooperácia medzi bunkami slúži ako akýsi zosilňovač. Keď je vizuálny signál príliš slabý, bunky si informáciu medzi sebou rýchlo zazdieľajú, vďaka čomu tvoj mozog dokáže zaregistrovať aj objekty s nízkym kontrastom alebo slabé záblesky svetla za šera.

Na tento fascinujúci úkaz, ktorý doteraz unikal zraku biológov, upozornil prestížny vedecký portál na základe experimentov tímu z Yale School of Medicine. Vedcom sa podarilo dokázať, že komunikácia v sietnici neprebieha len klasickou chemickou cestou pomocou neurotransmiterov, ale využíva bleskurýchle elektrické synapsie, takzvané gap junctions.

Prekvapivá hierarchia a bunka v úlohe veliteľa

Videnie začína v momente, keď svetlo dopadne na sietnicu a zachytia ho tyčinky a čapíky. Tie následne odovzdajú informáciu neurónom známym ako bipolárne bunky. Práve v tomto bode sa vizuálny vnem rozdeľuje do viac ako desiatky paralelných kanálov, z ktorých každý má na starosti niečo iné – od nočného videnia až po vnímanie jemných kontúr.

Vedci z Yale však pri detailnom skúmaní synapsií bipolárnych buniek objavili čosi nečakané. Namiesto toho, aby bunky pracovali izolovane, neustále sa navzájom ovplyvňovali. Keď výskumníci elektricky stimulovali jedinú bipolárnu bunku, reakcia sa okamžite rozšírila do okolitých kanálov ako tichá vlna.

„Zistili sme, že hoci rôzne kanály doručujú svoje vlastné informácie, sú navzájom prepojené skrytým elektrickým obvodom,“ vysvetľuje Yao Xue, hlavný autor štúdie. Ešte prekvapivejšie bolo zistenie, že táto sieť má svojho jasného lídra. Je ním konkrétny typ bipolárnej bunky s označením BC6. Táto bunka funguje ako akýsi veliteľ, ktorý koordinuje prenos signálov do ďalších častí nervového systému a riadi hierarchiu celej siete. Podobné prekvapivé mechanizmy v našom nervovom systéme nie sú ojedinelé – podobne ako odhalil nedávny nečakaný zvrat vo výskume obávaného proteínu pri Alzheimerovej chorobe, aj tu príroda ukazuje, že naše vnútorné mechanizmy sú oveľa prepojenejšie, než sme si mysleli.

Unikátny experiment na nepoškodenom ľudskom oku

Skúmanie bipolárnych buniek bolo pre vedu dlhé roky obrovským orieškom. Tieto bunky sa totiž nachádzajú hlboko v štruktúre sietnice. Predchádzajúce experimenty si preto vyžadovali narezanie sietnice na tenké plátky, čo však fatálne narušilo prirodzené elektrické prepojenia, ktoré chceli vedci študovať.

Tím z Yale preto prišiel s prelomovou metódou. Použili techniku dvoch elektród (dual patch clamp) na úplne neporušených sietniciach myší. Dokázali stimulovať jednu konkrétnu bunku a zároveň v reálnom čase zaznamenávať reakcie jej susedov.

To najlepšie však prišlo vzápätí. Vedci rovnaký pokus zopakovali na neporušených ľudských sietniciach, ktoré získali vďaka darcovskému programu. Ide o vôbec prvé merania tohto druhu, aké kedy boli na ľudskej sietnici úspešne vykonané. Výsledky potvrdili, že rovnaká tajná sieť, akú našli u myší, spoľahlivo funguje aj v našich očiach.

Čo to znamená pre medicínu?

Keďže sietnica je priamou súčasťou našej centrálnej nervovej sústavy, tento objav má obrovský presah mimo samotnú oftalmológiu. Pochopenie toho, ako sietnicové obvody spracovávajú slabé signály, môže pomôcť odhaliť tajomstvá fungovania iných neurónových sietí priamo v mozgu.

Výskum navyše otvára dvere k lepšej diagnostike a liečbe vážnych ochorení zraku, ktoré sietnicu poškodzujú. Medzi ne patrí napríklad makulárna degenerácia, glaukóm (zelený zákal) či vrodená šeroslepota. Ak dokážeme presne pochopiť, ako bunky komunikujú a kde nastáva chyba, budeme môcť v budúcnosti navrhnúť účinnejšie terapie či dokonca implantáty, ktoré vrátia ľuďom stratený zrak.

Čítajte viac z kategórie: Novinky