کشف پیچیدگی های سیناپسی جدیدی داخل شبکیه

به گزارش سیناپرس همدان، طبق یافته‌های منتشر شده در Nature Communications، یک مطالعه پزشکی Northwestern مکانیسم‌های سلولی جدیدی را در شبکیه کشف کرده است، یافته‌هایی که می‌تواند به پیشرفت درمان‌های هدفمند برای بیماری‌ها و شرایطی که بینایی را تحت تأثیر قرار می‌دهند، کمک کند.

سیناپس های مخروطی داخل شبکیه چشم به مغز کمک می کند تا تغییرات نور را پردازش کند. استیون دیوریز، دکتری چشم پزشکی و نویسنده ارشد این مطالعه گفت: این سیناپس منحصر به فرد است زیرا برای سیگنال دادن به تغییرات در شدت نور تکامل یافته است.

دیوریز گفت: بر خلاف مشاهدات، انتشار ناقل عصبی مخروطی در تاریکی زیاد است و با نور کاهش می یابد. هنگامی که نور بیشتر است، کاهش فعالیت نیز بیشتر است. وقتی نورها کم‌تر هستند، فعالیت سیناپس بیشتر می‌شوند. این سیناپس متفاوت از اکثر سیناپس‌ها عمل می‌کند که از افزایش انتشار فرستنده برای سیگنال دادن به پتانسیل‌های عمل دیجیتالی همه یا هیچ استفاده می‌کنند.

برخلاف اکثر سیناپس‌های دیگر در مغز، هر سیناپس مخروطی به بیش از ده‌ها نوع مختلف از نورون‌های پس سیناپسی، سلول‌های دوقطبی، متصل است که اطلاعات را به موازات شبکیه داخلی منتقل می‌کنند. در شبکیه داخلی، این جریان‌های موازی نه تنها به بینایی آگاهانه کمک می‌کنند، بلکه به فرآیندهای ناخودآگاه مانند خیره ماندن کمک می‌کنند.

در مطالعه حاضر، که شامل شبکیه‌های پریمات ها بود، محققان ابتدا از میکروسکوپ با وضوح فوق‌العاده برای ترسیم مکان‌های انتشار فرستنده، پروتئین‌های جذب مجدد فرستنده و تماس‌های پس سیناپسی در سیناپس مخروطی استفاده کردند. سپس از رویکردی به نام «محاسبه سیناپسی» استفاده کردند تا میزان فرستنده آزاد شده توسط یک مخروط را به پاسخ‌های هر نوع سلول دوقطبی پس سیناپسی مرتبط کنند.

دیوریز گفت: هنگامی که یک وزیکول با غشای پیش سیناپسی ترکیب می شود، فرستنده در بسته ها یا کوانتوم ها آزاد می شود. از آنجایی که بیشتر سیناپس ها شامل تماس مستقیم یک به یک در یک شکاف باریک هستند، فرض بر این است که یک کوانتوم شناسایی شده برابر با یک کوانتوم آزاد شده است. سیناپس مخروطی طراحی متفاوتی دارد که این فرض را باطل می کند. ما راهی برای تحریک یک مخروط و شمارش وزیکول‌های آزاد شده و در عین حال شمارش تعداد وزیکول‌هایی که توسط نورون پس سیناپسی شناسایی می‌شوند، توسعه دادیم.

با استفاده از این تکنیک‌ها، محققان نشان دادند که انواع خاصی از سلول‌های دوقطبی به رویدادهای همجوشی فردی و کوانتومای کل پاسخ می‌دهند در حالی که انواع دیگر به درجاتی از رویدادهای همزمان محلی پاسخ می‌دهند و یک جمع غیرخطی ایجاد می‌کنند. این تفاوت ها به دلیل ترکیبی از عوامل خاص برای هر نوع سلول دوقطبی، از جمله فاصله انتشار، شماره تماس، تمایل گیرنده و نزدیکی به ناقلین ایجاد می شود.

دیوریز گفت: شبکیه بیرونی از همان ابزار در جاهای دیگر در سیستم عصبی مرکزی مانند وزیکول‌ها، مناطق رهاسازی سیناپسی و گیرنده‌های پس سیناپسی استفاده می‌کند، اما این عناصر را به روش‌های جدیدی سازماندهی می‌کند تا یک نوع پردازش متفاوت و بسیار موضعی را انجام دهد. پردازش آنالوگ همچنین در درخت دندریتیک نورون‌های سیستم عصبی مرکزی یافت می‌شود، جایی که بخش عمده‌ای از محاسبات، چه خطی و چه غیرخطی، انجام می‌شود.

به گفته دیوریز، یکی از گام‌های بعدی تیم او شامل استفاده از یک نوع جدید و قوی‌تر از میکروسکوپ با وضوح فوق‌العاده برای تعیین اجزای پروتئینی است که سیناپس‌های مخروطی را تشکیل می‌دهند.

دیوریز گفت: یکی از روش‌هایی که سلول‌های دوقطبی مختلف سیگنال مخروطی را به بالا تقسیم می‌کنند این است که برخی از آنها به سیگنال‌های کوچک بسیار حساس هستند و برخی دیگر برای پاسخ به سیگنال‌های قوی نیاز دارند. “سیگنال قوی” یا سلول دوقطبی آستانه بالا دارای نوع منحصر به فردی از گیرنده های پس سیناپسی غیر حساس است. ما همچنین می خواهیم این گیرنده را شناسایی کنیم.

منبع: Nature Communications

مترجم: سید سپهر ارومیهء