Механизм адаптации зрения к резким изменениям освещения у дрозофил
Исследователи из Университета Иоганна Гутенберга в Майнце обнаружили у плодовой мушки Drosophila melanogaster нервный механизм, позволяющий корректно оценивать контраст даже при внезапном изменении условий освещения.
Контраст-чувствительных нейронов недостаточно
- Зрение основано на восприятии контраста, и при изменении света глаз требует времени на адаптацию.
- Ранее считалось, что для точного зрения в быстро меняющихся условиях (например, когда объект перемещается из света в тень) достаточно относительного контраста, передаваемого контраст-чувствительными нейронами пластинки (ламинными нейронами).
- Однако исследование показало, что одних контраст-чувствительных реакций недостаточно для объяснения поведенческих ответов на меняющиеся зрительные стимулы.
Яркость как корректирующий сигнал
- Учёные обнаружили в зрительной системе дрозофилы яркост-чувствительный путь.
- Информация о яркости (luminance) действует как корректирующий сигнал, который вступает в действие, когда фон внезапно темнеет.
- «Это означает, что информация о яркости необходима для точного распознавания контрастов», — пояснила ведущий автор Мадхура Кеткар.
Роль L3 нейронов
- С помощью двухфотонной микроскопии и измерения кальциевых сигналов было установлено, что ламинные нейроны L3 чувствительны к яркости, а не к контрасту, и особенно активны в условиях низкой освещённости.
- Поведенческие эксперименты (мушки ходили по воздушной подушке перед динамически меняющимся фоном) подтвердили, что эти яркост-чувствительные клетки необходимы для реакции мушки, когда фон быстро темнеет.
- Когда нейроны L3 не были активны, соответствующей поведенческой реакции не происходило.
Выводы и значение
Исследователи идентифицировали новый механизм, объясняющий корректную обработку изображения в динамически меняющихся световых условиях. Чувствительности к контрасту недостаточно для поведенческих реакций на зрительные стимулы. Первичный входной сигнал для зрительной системы — интенсивность света (яркость) — также является решающим фактором для правильного управления поведенческими реакциями. Учёные предполагают, что это общая стратегия зрительной обработки, которая, вероятно, используется и человеческим глазом.