午夜蓝颜色视觉的新系统

天空的漩涡中,文森特·梵高的星夜说明未能实现这一神秘的生物学家一个多century-why我们感知的蓝色昏暗的夜空吗?老鼠体内的一种新发现的颜色视觉机制可能有助于回答这个问题,加州理工学院的研究人员说。

在实验室的工作,完成马库斯·迈斯特,安妮·p·和本杰明·f·Biaggini生物科学教授将发表在4月14日《华尔街日报》的印刷版自然。

对于人类来说,视觉是由两种类型的启用光敏感的感光细胞称为视杆细胞和视锥细胞。这些感光细胞检测光时,发出一个信号专业视网膜神经元称为视网膜神经节细胞,或RGCs,然后传输到大脑的视觉信息发射电脉冲沿着视神经。

标准的生物学教科书可能解释这一愿景在昏暗的灯光下启用rods-sensitive光探测器,只生产黑色和白色的视觉能力。颜色视觉,另一方面,是通过锥,活跃在明亮的光线。人类有三种类型的视锥细胞,每个锥包含不同的感光化学,或色素,反应不同的颜色,或者,不同波长的光线。我们有红色,绿色,和blue-sensitive锥,大脑感知颜色通过比较不同的信号接收从附近的每个类型的锥。

探索是否有其他方式颜色视觉迈斯特和他的小组研究了另一个哺乳动物:老鼠。先前行为研究表明,老鼠确实是某种形式的颜色视觉的能力。在人类,这一愿景是依赖光信号被锥。老鼠有两种类型的cones-one medium-wavelength敏感绿灯和一个对短波紫外线(UV)很敏感。

鼠标”奇怪的是,这两种视锥细胞实际上是位于视网膜的不同部分,“迈斯特说。“老鼠看的上部视野与紫外线与绿色视锥锥和下部。我们想知道鼠标感知颜色在任何给定的图像分析的一部分只有一个锥或其他cone-meaning大脑不能比较两个锥信号来确定颜色。”

研究人员发现,一种特定的神经元在老鼠的视网膜,称为侧柱视网膜神经节细胞(J-RGC)是至关重要的。这些J-RGCs大脑信号颜色因为他们火更快响应绿灯和停止发射紫外线。奇怪的是,J-RGCs被打开绿灯即使在视野的上部,这中不含绿色视锥。

通过额外的实验中,迈斯特和他的研究小组发现J-RGC比较信号从紫外光锥信号棒,绿色也很敏感的光谱的一部分。这显示,第一次,一个重要的敌对关系视网膜的视杆细胞和视锥细胞。棒兴奋神经元称为水平细胞,从而抑制紫外线锥。

迈斯特和他的同事,第一作者马克西米利安Joesch从哈佛大学,想确定这个颜色视觉系统将有助于鼠标在其自然环境。为了找到答案,他们也安装了一台相机,过滤器能复制波长检测到鼠标的视杆细胞和视锥细胞,用它把植物的图片和资料,一只老鼠在本质上可能会遇到。

摄影寻宝游戏产生了两个materials-seeds通过鼠标和鼠标尿液更可见的绿色和紫外线通过人类颜色视觉系统。研究人员推测,因为老鼠需要种子营养社会交际和使用尿尿帖子,“一种领土marking-they可能使用这种机制来寻找食物,发现邻居。

迈斯特说,有理由相信,这个途径棒水平细胞cones-is负责人类感知的蓝色在昏暗的灯光下。在人类视网膜,水平细胞优先抑制红色和绿色的视锥细胞,而不是蓝视锥细胞。

“在真正昏暗的灯光下,我们的视锥细胞得不到足够的光子,但他们继续发出一个低级的基线信号无关的其他视网膜光,”他解释说。“棒是活跃的,然而,通过水平细胞抑制红色和绿色锥。因为这个基线信号从红色和绿色锥压制,它看起来像蓝色视锥细胞更活跃。其余的视网膜,视野中的一切似乎是蓝色的。”

所以,也许是梵高的色彩选择夜空是一个生物的决定以及艺术。“色彩引起了科学家、艺术家和诗人在整个人类文明。我们的论文增加了了解这个世界感知的质量,”迈斯特说。