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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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