فك رموز قوس قزح: أسرار جديدة لإدراك الألوان

ملخص: حقق الباحثون تقدمًا كبيرًا في فهم إدراك الألوان من خلال تحديد الخلايا العقدية الشبكية غير الكاردينالية (RGCs) في النقرة البشرية. قد تفسر هذه الخلايا إدراك الألوان المعقد بما يتجاوز النماذج التقليدية التي تحددها الاتجاهات الأساسية لاكتشاف الألوان.

وباستخدام البصريات التكيفية، تغلب الفريق على التحديات التي تطرحها الانحرافات الطبيعية للعين لدراسة هذه الخلايا بعيدة المنال. قد تؤدي النتائج التي توصلوا إليها إلى تحسين تقنيات استعادة الرؤية وتحسين تصميمات الأطراف الاصطناعية للشبكية.

مفتاح الحقائق:

1. لقد كانت تقنية البصريات التكيفية، التي تم تطويرها في البداية لعلم الفلك، مفيدة في السماح للباحثين بتصوير خلايا الشبكية الفردية بوضوح، والكشف عن البنية التفصيلية ووظيفة الخلايا الشبكية الشبكية غير الكاردينالية النادرة.
2. تتحدى الدراسة النظريات الحالية لإدراك اللون بناءً على ثلاثة أنواع من المستقبلات الضوئية المخروطية والاتجاهات الأساسية لاكتشاف اللون، من خلال اقتراح دور لـ RGCs غير الكاردينالية في توليد إدراك أدق للألوان.
3. وقد تلقى هذا البحث دعمًا من مؤسسات مرموقة بما في ذلك المعاهد الوطنية للصحة ومكتب القوات الجوية للبحث العلمي، مما يؤكد أهميته وتأثيره المحتمل على علوم الرؤية.

مصدر: جامعة روتشستر

لقد تساءل العلماء منذ فترة طويلة عن كيفية عمل أنواع المستقبلات الضوئية المخروطية الثلاثة للعين معًا للسماح للبشر بإدراك اللون.

وفي دراسة جديدة في مجلة علم الأعصاباستخدم باحثون من جامعة روتشستر البصريات التكيفية لتحديد الخلايا العقدية الشبكية النادرة (RGCs) التي يمكن أن تساعد في سد الثغرات في النظريات الحالية لإدراك الألوان.

تحتوي شبكية العين على ثلاثة أنواع من المخاريط لاكتشاف الألوان الحساسة لأطوال موجية قصيرة أو متوسطة أو طويلة من الضوء. ترسل الخلايا العقدية الشبكية مدخلات من هذه المخاريط إلى الجهاز العصبي المركزي.

في الثمانينيات، ديفيد ويليامز، ويليام ج. ساعد ألين، أستاذ البصريات الطبية، في رسم خريطة “للاتجاهات الأساسية” التي تفسر إدراك اللون.

ومع ذلك، هناك اختلافات في كيفية إدراك العين للون والطريقة التي يظهر بها اللون للإنسان. يشتبه العلماء في أنه على الرغم من أن معظم RGCs تتبع الاتجاهات الأساسية، إلا أنها يمكن أن تتحد مع عدد صغير من RGCs غير الكاردينالية لخلق إحساس أكثر تعقيدًا.

في الآونة الأخيرة، حدد فريق من الباحثين من مركز روتشستر للعلوم البصرية، ومعهد البصريات، ومعهد فلام للعيون بعضًا من هذه الخلايا غير الكاردينالية المراوغة في النقرة، وهو ما يفسر كيف يرى البشر اللون الأحمر والأخضر والأزرق والأصفر.

تقول سارة باترسون، باحثة ما بعد الدكتوراه في مركز العلوم البصرية والتي قادت الدراسة: “ما زلنا لا نعرف أي شيء على وجه اليقين بخلاف وجود هذه الخلايا”.

“هناك الكثير الذي نحتاج إلى معرفته حول كيفية عمل خصائص الاستجابة الخاصة بها، ولكنها خيار مقنع باعتبارها الحلقة المفقودة في كيفية معالجة شبكية العين للون.”

استخدام البصريات التكيفية للتغلب على تشويه الضوء في العين

استخدم الفريق البصريات التكيفية، التي تستخدم مرآة قابلة للتشوه للتغلب على تشويه الضوء، وقد تم تطويرها في الأصل من قبل علماء الفلك لتقليل ضبابية الصورة في التلسكوبات الأرضية.

في التسعينيات، بدأ ويليامز وزملاؤه في استخدام البصريات التكيفية لدراسة العين البشرية. لقد طوروا كاميرا تعوض التشوهات الناجمة عن الانحرافات الطبيعية للعين، وتنتج صورة واضحة للخلايا المستقبلة للضوء الفردية.

يقول باترسون: “إن بصريات عدسة العين غير كاملة وتقلل حقًا من مقدار الدقة التي يمكنك الحصول عليها باستخدام العدسة”.

“تكتشف البصريات التكيفية هذه الاختلافات وتصححها، مما يمنح العين مظهرًا واضحًا تمامًا. وتوفر وصولاً غير مسبوق إلى خلايا العقدة الشبكية، والتي تعد المصدر الوحيد للمعلومات البصرية للدماغ.

يقول باترسون إن تحسين فهمنا للعمليات المعقدة في شبكية العين يمكن أن يؤدي في النهاية إلى طرق أفضل لاستعادة البصر لضعاف البصر.

يقول باترسون: “يمتلك البشر أكثر من 20 خلية عقدية، وتعتمد نماذجنا للرؤية البشرية على ثلاث خلايا فقط”.

“هناك الكثير مما لا نعرفه عن شبكية العين. إنها واحدة من تلك المجالات النادرة التي تتفوق فيها الهندسة تمامًا على العلوم البصرية الأساسية.

“يمتلك الناس الآن أطرافًا اصطناعية للشبكية في عيونهم، ولكن إذا عرفنا ما تفعله كل هذه الخلايا، فيمكن لأطراف الشبكية الاصطناعية توجيه الخلايا العقدية إلى أدوارها الوظيفية الحقيقية.”

تمويل: تم تمويل هذا العمل من خلال المنح المقدمة من المعاهد الوطنية للصحة، ومكتب القوات الجوية للبحث العلمي، وأبحاث الوقاية من العمى.

يتعلق الأمر بإدراك الألوان وأخبار أبحاث علم الأعصاب البصري

مؤلف: لوك أوبورن
مصدر: جامعة روتشستر
اتصال: لوك أوبورن – جامعة روتشستر
صورة: يُنسب الفيلم إلى Neuronews

البحث الأصلي: وصول مغلق.
“يتم ضبط الخلايا العقدية المخروطية المتعارضة في النقرة الرئيسية على اتجاهات الألوان غير الأساسية.“سارة باترسون وآخرون. مجلة علم الأعصاب

ملخص

يتم ضبط الخلايا العقدية المخروطية المتعارضة في النقرة الرئيسية على اتجاهات الألوان غير الأساسية.

هناك سؤال طويل الأمد في علم الرؤية وهو كيف تتحد أنواع المستقبلات الضوئية المخروطية الثلاثة – الطويلة (L)، والمتوسطة (M)، والقصيرة (S) – لتشكل إدراكنا للون. يمكن وصف إدراك الصبغة بمحورين متعارضين: الأحمر والأخضر والأزرق والأصفر.

المدخلات المخروطية للمحاور المتعارضة باللونين الأحمر والأخضر والأزرق والأصفر هي M مقابل .، على التوالي. تشير المقاييس السيكومترية لإدراك اللون إلى L+S وL مقابل M+S.

ومع ذلك، L مقابل “الاتجاهات الأساسية لمساحة اللون” التي كشفت عنها المقاييس النفسية الفيزيائية لعتبات اكتشاف اللون بعد التكيف. م و س مقابل. هو ل + م.

تتوافق هذه الاتجاهات الأساسية مع خلايا العقدة الشبكية المخروطية الأكثر شيوعًا (RGCs) في شبكية العين لدى الرئيسيات. وبناءً على ذلك، يُعتقد أن المقاومة المخروطية اللازمة لإدراك اللون تنشأ في القشرة.

ومع ذلك، فإن M مقابل . L+S وL مقابل. تم الإبلاغ عن عدد صغير من السكان ذوي المقاومة المخروطية M + S في دراسات كبيرة حول المدخلات المخروطية إلى RGCs وإسقاطاتها على النواة الركبية الجانبية (LGN). لا يزال يتم مناقشتها.

يعد التعامل مع هذا السؤال المفتوح منذ فترة طويلة أمرًا ضروريًا، لأن الحساب الكامل لمقاومة المخروط في مخرجات الشبكية أمر بالغ الأهمية للجهود المبذولة لفهم كيفية معالجة الدوائر العصبية النهائية للون.

هنا، أجرينا تصوير الكالسيوم بالبصريات التكيفية لقياس استجابات ضوء RGC النقرية بشكل طولي وغير جراحي في قرود المكاك الحية (المكاكا الحزمية) عين.

نؤكد أن الخلايا العصبية L مقابل M+S وM مقابل L+S ذات مقاومة مخروطية غير كاردينالية، ونثبت أن إشارات مقاومة المخروط في مخرجات الشبكية تختلف عما كان يُعتقد كلاسيكيًا.