눈에는 야간 시력의 자연스러운 버전이 있습니다.
별빛과 달빛 아래에서 볼 때, 망막은 야간 시력의 종류를 만들기 위해 빛 감지 셀의 소프트웨어와 하드웨어를 변경합니다. 예를 들어 듀크 (Duke)의 과학자들은 망막이 낮은 빛에 대해 어떻게 재 프로그램 하는지를 확인했다.
"별빛 아래에서 관찰하기 위해, 생물학은 우주에서 하나의 광자, 즉 단일 광자를 볼 수있는 한계에 도달해야했습니다."듀크 대학 (Duke University)의 신경 생물학 및 생물 의학 공학 조교수 그렉 필드 (Greg Field)는 말했다. "밤에는 광자가 거의없는 것이 놀랍습니다."
뉴런 (Neuron )의 온라인 초기 연구 결과 는 운동에 민감한 망막 세포 에서 재 프로그래밍이 일어난다는 것을 보여줍니다 .
최상의 조명에서도 움직이는 물체의 존재와 방향을 확인하는 것이 대부분의 동물의 생존에 중요합니다. 그러나 단일 기준점으로 동작을 감지하는 것은 효과가 없습니다. 따라서 척추 동물의 망막에는 4 가지 종류의 운동에 민감한 세포가 있습니다. 각 세포는 상하, 좌우 또는 좌우로 움직임에 특히 반응합니다.
물체가 이러한 방향 중 하나에서 정확하게 움직이는 경우, 그 뉴런 인구는 강하게 발화 될 것이라고 필드는 말했다. 그러나 동작이 위쪽과 왼쪽 사이의 중간에있는 경우 두 셀의 셀이 모두 실행되지만 아주 강하지는 않습니다. 두뇌는 그 종류의 신호를 위로 움직이는 운동으로 해석합니다.
"복잡한 작업의 경우 뇌는 많은 뉴런 개체를 사용합니다. 하나의 뉴런만으로는 달성 할 수 없기 때문입니다.
인간에서 이러한 방향 뉴런은 망막에서 뇌로 신호를 보내는 세포의 약 4 %를 차지합니다. 설치류 동물은 20 ~ 30 %에 가깝다고 다른 동물들이 실제로 먹고 싶은 동물에게는 움직임 감지가 매우 중요하기 때문에 현장은 더욱 그렇다고 말했다.
매우 어두운 방에서 야간 투시경을 장착 한 현미경으로 마우스 망막을 이용한 연구 에서 Field의 연구실의 대학원생 Xiaoyang Yao는 상향 운동에 민감한 망막 세포가 저조도에서 행동을 변화시키는 것을 발견했다. "위로 (up)"뉴런은 상향 만이 아니라 어떤 종류의 움직임을 감지 할 때 발사 할 것입니다.
필드의 작은 망막 샘플은 수백 개의 뉴런을 개별적으로 측정 할 수있는 전극 배열에 놓여졌다. "그리고 나서 우리는 영화를 보여줍니다. Field는 "Xiaoyang의 통찰력은 밤낮으로이 세포들이하는 일을 살펴 보는 것이었다. "그녀는 차이점을 발견하고 왜 그런지 궁금해했다."
사용할 수있는 빛의 양이 훨씬 적 으면 'up'뉴런의 약한 운동 신호와 다른 방향 셀의 약한 신호가 결합되어 두 방향 신호가 존재하는 것으로 해석하는 것과 비슷한 두뇌 감지 움직임을 도울 수 있습니다 사이에 뭔가있는 동작.
운동 인식의 상실은 심한 시력 상실을 가진 인간 환자의 공통적 인 불만입니다. 필드는 망막 뉴런 의 적응 가능성에 대한 이러한 발견은 장래에 이식 가능한 망막 보철의 디자인을 도울 수 있다고 말했다 .
"많은 동물들이 밤에는 포식 동물을 선택한다. 아마 육식 동물이보기가 더 힘들 기 때문이다. "물론 자연은 군대 경주 다. 올빼미와 고양이는 밤에 볼 수있는 고도로 전문화 된 눈을 개발했다. 먹이로 인해 생존해야 할 부분이 바뀌었다."
이유가 아직 밝혀지지 않은 것은 저조도에서 모션 제너레이터가되는 것은 "위로 향하는"세포 일뿐입니다. 필드는 먹이가 먹이에 다다르면 포식자를 위로 향하게하는 가장 중요한 방향이라고 생각하지만 그 데이터는 아직 가지고 있지 않습니다.
지금 중요한 것은 눈과 뇌가 저조도에서의 동작 계산을 변경한다는 것입니다. "우리는 망막 뉴런의 대규모 집단이 다른 조건을 보상하기 위해 그들의 기능을 적응시킬 수 있다는 것을 배웠다"고 Field는 말했다.
망막은 병렬로 작동하는 여러 회로로 구성되어 있다고 국립 신경 장애 연구소 (National Neurological Disorders and Stroke)의 선임 연구원 인 제프리 다이아몬드 (Jeffrey Diamond)는 말했다. "우리는이 회로가 하루 중 다른 시간에 다른 일을한다는 것을 알고 있습니다."Field의 논문에 관여하지 않은 Diamond는 말했다.
이제 Field는 회로와 세포 사이의 화학 신호의 변화에 의해 유도되는 저조도에 대한이 적응을 발견했으며, 다른 많은 적응이 어떻게 발견 될지에 대한 질문을 제기한다.
" 망막 세포에 50 종류가 있는데, 망막 의 약물 캐비닛이며 , 대부분 망막 순환 회로에 영향을 줄 수있는 다중 신경 전달 물질을 방출 할 가능성이있다"고 Diamond는 말했다. "우리는 그 세포 의 약 20 % 만 알고 있습니다."
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