哺乳類の目には、画像情報を記録せず、光の強度の知覚を担う特別な神経細胞があることがすでに知られています。これらのいわゆる網膜神経節細胞 (M1 ニューロン) が脳に送る情報は、体内時計の設定に重要な役割を果たします。このシステムは身体活動パターンを制御し、ホルモンの放出を確実にし、最終的には人間を含む生物の睡眠行動も制御します。
光に依存した神経活動を観察
ボストン小児病院のエリオット・ミルナー率いる神経生物学者たちは、これらのM1光受容体の研究に専念しています。これを行うために、彼らは目の中のM1ニューロンが蛍光標識によって見えるようになる遺伝子組み換えマウスを使った研究を行っている。現在の研究の一環として、研究者らはこれらの神経細胞がさまざまな光の強度にどのように反応するかを具体的に記録することができた。
当初、彼らは、これらの細胞が、明るさが増加するにつれて、より強い神経インパルスを脳に送っているだけではないかと疑っていました。しかし驚いたことに、このシステムははるかに複雑であることが判明しました。M1 細胞はすべて同じに見えますが、その役割は異なります。彼らの反応を研究した結果、彼らはさまざまなレベルの光に反応するように調整されていることが明らかになりました。
これは最終的に、次のことを意味します。どうやら、脳は、M1 ニューロンの信号強度を通じて照明条件に関する情報を受け取るだけでなく、光受容体のどのバージョンがインパルスを送信しているかについても受け取っているようです。 「ある細胞は夕暮れ時に活動し、他の細胞は日中活動します。これらを組み合わせることで、環境内の幅広い光強度をカバーします」とミルナー氏は言います。
省エネシステム？
神経生物学者らは、薄暗い光を担当する細胞が一定レベルの明るさになると沈黙し始める理由についても洞察を得た。彼らの説明によると、最初は薄暗い M1 細胞内のメラノプシンと呼ばれるタンパク質が、明るさが増すにつれてより多くの光子を捕捉します。これにより、神経細胞の興奮が増加し、脳に送られるインパルスが増加します。しかし、あるレベルを超えると、いわゆる脱分極ブロックが発生すると研究者らは報告している。電圧が高すぎると、細胞はインパルスを放出する能力を失う。興味深いことに、この効果はてんかんなどの疾患で知られています。 「興奮が非常に強くなり、細胞は追いつけなくなり、最終的には沈黙してしまいます」と共著者のマイケル・ドゥ氏は言う。結局のところ、M1細胞は明らかにこの効果を分業に利用しているようだ。
研究者らは、この驚くべきシステムが開発された理由についても説明しています。それはエネルギーを節約するためです。 「インパルスの放出は神経細胞にとってエネルギー的にコストがかかります。このシステムは一部の細胞を沈黙させるため、低エネルギーコストで情報伝達を実現します」と Do 氏と彼の同僚は現在、この刺激的なコンセプトの研究を続けたいと考えています。
