Babys im Mutterleib sehen dank lichtempfindlicher Zellen in der Netzhaut womöglich mehr als wir bisher dachten
Die lichtempfindlichen Zellen in der sich entwickelnden Netzhaut - das dünne Blatt hirnähnlichen Gewebes auf der Rückseite des Auges - galten bisher als einfache Ein- und Ausschalter, die vermutlich den 24-Stunden-Nachtrhythmus der Babys im Mutterleib bestimmt. Wissenschaftler der University of California, Berkeley, haben nun Beweise dafür gefunden, dass diese einfachen Zellen tatsächlich als Teil eines miteinander verbundenen Netzwerks kommunizieren. Dies verleiht der Netzhaut mehr Lichtempfindlichkeit, als bisher angenommen. Das kann also den Einfluss von Licht auf das Verhalten und die Entwicklung des Gehirns auf unerwartete Weise verstärken.
Babys im Mutterleib erkennen Licht und Bilder
In den sich entwickelnden Augen der Babys im Mutterleib befinden sich möglicherweise 3% der Ganglienzellen. Dies sind die Zellen in der Netzhaut, die Nachrichten über den Sehnerv ins Gehirn senden. Bis jetzt haben Forscher etwa sechs verschiedene Subtypen gefunden, die mit verschiedenen Orten im Gehirn kommunizieren. Einige davon sprechen außerdem auch mit dem suprachiasmatischen Kern, um unsere innere Uhr auf den Tag-Nacht-Zyklus abzustimmen. Andere senden Signale an den Bereich, der unsere Pupillen bei hellem Licht zusammenziehen lässt.
Es gibt jedoch auch andere, die sich mit überraschenden Bereichen verbinden - der Perihabenula. Diese reguliert die Stimmung, während der Mandelkern (Amygdala) sich mit Emotionen befasst. Neuere Erkenntnisse deuten also darauf hin, dass diese Ganglienzellen bei Mäusen und Affen auch über elektrische Verbindungen miteinander kommunizieren. Das sind die sogenannten Gap Junctions oder Nexus.
"Angesichts der Vielfalt dieser Ganglienzellen und der Tatsache, dass sie auf viele verschiedene Teile des Gehirns projizieren, frage ich mich, ob sie eine Rolle dabei spielen, wie sich die Netzhaut mit dem Gehirn verbindet", sagte Marla Feller. Sie ist Professorin für molekulare Biologie an der University of California in Berkeley. Außerdem ist sie auch der leitende Autor eines Dokuments, das diesen Monat in der Zeitschrift Current Biology erschien. "Vielleicht nicht für visuelle Schaltkreise, sondern für Nicht-Sehverhalten. Nicht nur der Lichtreflex der Pupille und der zirkadiane Rhythmus, sondern möglicherweise auch die Erklärung von Problemen wie lichtinduzierter Migräne oder warum die Lichttherapie bei Depressionen wirkt."
Parallele Systeme bei der Entwicklung der Netzhaut
Die Zellen, die als intrinsisch photosensitive Ganglienzellen der Netzhaut (ipRGCs) bezeichnet werden, wurden erst vor 10 Jahren entdeckt. Dies überraschte Feller, der die sich entwickelnde Netzhaut seit fast 20 Jahren untersucht hatte. Gemeinsam mit ihrer Mentorin Carla Shatz von der Stanford University hat sie gezeigt, dass spontane elektrische Aktivität im Auge während der Entwicklung sogenannte Netzhautwellen für den Aufbau der richtigen Hirnnetzwerke zur späteren Bildverarbeitung von entscheidender Bedeutung ist. Daher ihr Interesse an den ipRGCs, die parallel zu spontanen Netzhautwellen in der sich entwickelnden Netzhaut zu funktionieren schienen. Nun stellt sich heraus, dass die beiden miteinander verbunden sind, was eine überraschende Entdeckung ist.
Franklin Caval-Holme, Doktorand an der Universität Berkeley, kombinierte Zwei-Photonen-Kalzium-Bildgebung, elektrische Ganzzellen-Aufzeichnung, Pharmakologie und anatomische Techniken. Er wollte zeigen, dass die sechs Arten von ipRGCs in der Netzhaut neugeborener Mäuse über Gap Junctions elektrisch miteinander verbunden sind und eine Netzhaut als Netzwerk bilden. Die Forscher haben also herausgefunden, dass Babys im Mutterleib nicht nur Licht erkennen, sondern auch auf die Intensität des Lichts, die sich fast milliardenfach ändern kann, reagieren.
Die Forscher fanden auch Hinweise darauf, dass sich die Schaltung auf eine Weise abstimmt, die sich an die Intensität des Lichts anpassen kann. Das spielt wahrscheinlich eine wichtige Rolle bei der Entwicklung, sagte Feller. "In der Vergangenheit hat sich gezeigt, dass diese lichtempfindlichen Zellen wichtig für die Entwicklung der Blutgefäße in der Netzhaut sind. "Dies scheint zu beweisen, dass sie tatsächlich versuchen, viele verschiedene Lichtintensitäten zu entschlüsseln. Dabei codieren sie viel mehr Informationen, als die Menschen bisher gedacht hatten."
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