该研究揭示了昼夜节律神经元的非图像光敏机制

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摘要:

加州大学欧文分校的研究人员已经揭示了古代黄素对紫外线(UV)、蓝光和红光的反应如何在一天的特定时间通知内部昼夜节律。

该研究由UCI医学院生理学和生物物理系教授Todd C. Holmes博士领导,研究名称为“果蝇中隐花色素介导的光诱导膜去极化和内部时钟的独特机制”重置”,并在《美国国家科学院院刊》上发布。

在动物等外界光感受器眼中,光转导的特性比较好形成图像。对包括中脑神经元在内的非眼睛感光细胞中的光转导机制知之甚少。在UCI医学院领导的研究中,研究人员揭示了蓝色和紫外线(UV)如何产生连续的光响应,这是形成非成像视觉的关键,它可以平均环境光水平,以确定一天中的时间,并告知内部昼夜节律过程。

红灯会引起轻微反应,但持续时间较慢。

霍姆斯说:“形成图像的视觉是如此迅速,以至于人类和其他动物可能会将视觉世界视为一个连续的过程。”“我们的眼睛无时无刻不在捕捉光线的变化,即使我们从明亮的环境转移到黑暗的环境,我们也能看到物体和运动。一种完全不同的视觉,也就是不形成图像的视觉,非常重要的告诉我们图像的重要性。根据光线的颜色和强度确定一天中的时间。

这是一个缓慢的视觉过程,它捕捉的是平均的光线水平,而不是光线的瞬间变化。"

利用果蝇,俗称黑腹果蝇,研究人员发现,在无脊椎动物中,非成像视觉取决于被称为隐色素的光敏蛋白质的氧化还原化学。生物氧化还原化学通常与新陈代谢有关。

“蛋白质的无色染料的祖先是紫外线激活的DNA修复酶,它出现在30多亿年前的进化中,但今天富氧的大气保护我们免受有害的紫外线辐射。这些最初的感光机制是在一次进化中进化出来的。当细胞生物过于接近水面时,它们发展出修复被紫外线损坏的DNA的能力。当时陆地上没有生命,这种非图像形成的古老视觉形式一直存在于地球上。今天。”

光是昼夜节律的主要调节者,它可以在一天内引起广泛的特定行为。通过了解昆虫对短波长光的反应,研究人员希望开发新的环保替代品来控制有害昆虫,如蚊子和苍蝇,并减少对有毒农药的需求。

标签:神经元
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