قدرت بینایی جنین پستانداران در رحم مادر بیش از تصور ما است

وقتی برای اولین‌بار چشمان خود را گشودید، اولین چیزی که دیدید، نور بود. این اتفاق در سه‌ماهه‌ی دوم بارداری مادر و زمانی‌که هنوز در رحم او بودید، اتفاق افتاد. در آن زمان، مغز شما به‌سرعت درحال تکامل بود، ریه‌ها کاملا شکل گرفته بودند (اگرچه هنوز نفس نمی‌کشیدند) و شبکیه‌ی چشم قادر بود نخستین روشنایی را تشخیص دهد. همچون تمامی پستانداران، شما نیز ازنظر عملکردی نابینا به دنیا آمدید اما مدت‌ها قبل از آن می‌توانستید روشنایی را بفهمید. در این رابطه، مطالعه‌ی جدیدی که روی موش‌ها انجام شده است، نشان می‌دهد که حتی درون رحم، چشم پستانداران قادر به دیدن چیزی بیش از آنچه قبلا فکر می‌کردیم، است.

اولین سلول‌های حساس به نوری که در شبکیه‌ی چشم ایجاد می‌شوند، سلول‌های گانگلیونی ذاتا حساس به نور شبکیه (ipRGCs) هستند که یک دهه پیش کشف شدند. وقتی پستانداران به دنیا می‌آیند، سلول‌های مخروطی و میله‌ای موجود در شبکیه‌ی چشم آن‌ها که به دیدن رنگ‌ها و تصاویر کمک می‌کنند، هنوز به مغز متصل نشده‌اند. برای ایجاد پیوند قوی به زمان و تمرین نیاز است اما پژوهش‌های جدید که عمدتا روی موش‌ها و میمون‌ها انجام شده، نشان می‌دهد که حساسیت ما نسبت‌به نور ممکن است خیلی زودتر از این زمان توسعه پیدا کند. مطالعات حیوانی نشان داده‌اند که حتی در مرحله‌ی جنینی، سلول‌های مذکور که انواع مختلفی نیز دارند، اطلاعات مربوط به نور محیط را به بخش‌های مختلف مغز پستانداران ازجمله مناطق مرتبط با گشاد شدن مردمک چشم و ریتم‌های شبانه‌روزی منتقل می‌کنند. تاکنون درمجموع ۶ نوع از سلول‌های ipRGC شناسایی شده است اما ما درمورد آن‌ها و نیز تأثیر آن‌ها روی تکامل شبکیه چیزی نمی‌دانیم. پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا می‌گویند که ما حداقل درمورد موش‌ها، عملکرد این سلول‌های حساس‌به‌نور را دست‌کم گرفته‌ایم. مارلا فلر، متخصص زیست‌شناسی سلولی در این رابطه توضیح می‌دهد:

پژوهشگران در گذشته نشان دا‌ده‌اند که این سلول‌های حساس به نور برای مواردی مانند توسعه‌ی عروق خونی در شبکیه و افزودن نور به ریتم‌های شبانه‌روزی اهمیت دارند اما این‌‌ها نوعی پاسخ دربرابر «بود» یا «نبود» نور هستند، یعنی یا باید نور باشد یا نباشد. این درحالی است که به‌نظر می‌رسد آن‌ها واقعا برای شدت‌های مختلف نور رمزگذاری کرده و نسبت‌به آنچه قبلا تصور می‌شد، اطلاعات بسیار بیشتری را رمزگذاری می‌کنند.

پژوهشگران با تشریح شبکیه‌ی چشم موش‌ها و استفاده از تجزیه‌و‌تحلیل‌ها و روش‌های دارویی مختلف نشان دادند که تمام ۶ نوع سلول ipRGC در موش‌های تازه متولد شده با هم ارتباط داشته و ازطریق اتصالات الکتریکی که «اتصالات فاصله‌دار» خوانده می‌شوند، با هم ارتباط برقرار می‌کنند. این شبکه از اطلاعات نه‌تنها نور را تشخیص می‌دهد بلکه به‌نظر می‌رسد که دربرابر شدت نور که می‌تواند بسیار متغیر باشد نیز پاسخ می‌دهد. بر‌این‌اساس، به‌نظر می‌رسد که حتی درون رحم نیز شبکیه‌ی چشم پستانداران درحال رمزگذاری ظرافت‌های روشنایی است. فلر می‌گوید:

ما فکر می‌کردیم که سلول‌های گانگلیونی در چشمِ درحال توسعه وجود دارند که به مغز متصل می‌شوند اما آن‌ها در آن نقطه از زمان، به بسیاری از نقاط دیگر شبکیه اتصالی ندارند. اکنون به‌نظر می‌رسد که آن‌ها به همدیگر متصل هستند و این موضوع شگفت‌آوری است.

جالب اینکه، درحالی‌که برخی از انواع سلول‌های ipRGC از اتصالات فاصله‌دار برای ارتباط برقرار کردن با هم استفاده می‌کردند، بقیه این طور نبودند. این امر نشان می‌دهد آن‌ها ممکن است نقش‌ متفاوتی داشته باشند.

پژوهشگران توضیح می‌دهند که این اتصالات فاصله‌دار هستند که به مدار عصبی امکان چنین پاسخ گسترده و متنوعی در برابر نور را می‌دهند. فلر می‌گوید:

باتوجه به تنوع این سلول‌های گانگلیونی و اینکه آن‌ها به بسیاری از بخش‌های مغز پیشروی می‌کنند، من در شگفتم که آیا آن‌ها در نحوه‌ی اتصال شبکیه به مغز نقش دارند یا خیر. شاید درمورد مدارهایی بینایی نه ولی برای رفتارهای غیربینایی چنین باشد.

به‌عنوان مثال، این می‌تواند همان دلیلی باشد که موجب می‌شود توله‌های پستانداران به‌محض تولد از نور اجتناب کنند. با این حال، پژوهش‌های انجام شده در رابطه با ipRGCها محدود بوده و قبل از اینکه بتوانیم بگوییم که این سلول‌ها چگونه کار می‌کنند، چه زمانی توسعه می‌یابند و باعث ایجاد چه پاسخ‌های رفتاری می‌شوند، پژوهش‌های بیشتری باید انجام شود. علاوه‌بر‌این، درحالی‌که موش‌های آزمایشگاهی مدل‌های اساسی برای مطالعه نحوه‌ی توسعه‌ی چشم انسان هستند، فیزیولوژی این موجودات ازنظر سازگاری گیرنده‌های نوری موجود در چشمشان، تفاوت قابل‌توجهی با فیزیولوژی ما دارد.

کسی نمی‌گوید توسعه‌ی شبکیه‌ی چشم موش‌ها کاملا مشابه توسعه‌ی شبکیه‌ی چشم انسان است اما باتوجه با مسائل اخلاقی پیرامون پژوهش‌های مرتبط با توسعه‌ی انسان (وقتی بخواهد روی انسان انجام شود)، موش‌ها از بهترین مدل‌هایی هستند که ما با مطالعه‌ی آن‌ها درمورد چشم خویش آگاهی کسب می‌کنیم.

نتایج این پژوهش در مجله‌ی Current Biology منتشر شده است.