Extraretinale Photorezeption bei Säugetieren? [Duplikat]

Eine finnische Firma Valkee verkauft leichte Ohrstöpsel gegen Jetlag. Ich habe einen Forscher an der Aalto-Universität gefragt, wie sie wirklich funktionieren, und er hat geantwortet "why would evolution have lead to photoreceptive cells in ears?": Keine direkte Antwort. Ich fragte eine angesehene Professorin, die sagte, sie kenne sich in diesem Bereich nicht gut genug aus. Nun führte mich Valkee zu Veröffentlichungen wie „ Penetration of light into the brain of cereals“ (1963) und „Spektraleigenschaften sichtbarer Strahlung, die in das Gehirn eindringt und extraretinale Photorezeptoren stimuliert“ (1979) . Im Zusammenhang mit dem ersten fand ich dies (1980) aus den Referenzen:

„Es ist jetzt völlig anerkannt, dass die Wahrnehmung von Licht durch extraokulare Photorezeptoren eine bedeutende Rolle bei der Synchronisierung endogener Rhythmen mit dem Licht-Dunkel-Zyklus der Umgebung bei Wirbeltieren spielt, die keine Säugetiere sind. “

Dinge wie bestimmte Vögel und Eidechsen haben anscheinend eine extraretinale Lichtrezeption, auch bekannt als lichtempfindliche Zellen, die nicht in den Augen liegen (so verstehe ich es). Nun geht die Veröffentlichung weiter

„Die begrenzte Zahl der bisher getesteten Säugetierarten und die fast ausschließliche Abhängigkeit von nachtaktiven Tieren lässt die Möglichkeit einer extraokularen Photorezeption bei einigen erwachsenen Säugetieren offen (Rusak & Zucker, 1975; 1979).“

Nun, laut einem skeptischen Forscher an meiner Universität, gibt es nur eine Veröffentlichung, die Lichtempfindlichkeit im Gehirn von Säugetieren unterstützt: Wade et al. (PNAS 85 (1988) 9322-9326 mit Ratten. Mein Professor für Systemwissenschaften war äußerst verächtlich, als ich das überhaupt fragte Frage in einem Seminar über Gehirn -- er hat seine Gründe nicht angegeben und mein Denken ziemlich als Unerfahrenheit abgestempelt. Jetzt bin ich mir nicht sicher, ob Forscher überhaupt über die gleichen Probleme sprechen: zu große Unterschiede zwischen gegnerischen und vorschlagenden Teams für das Angenommene Wirkung anscheinend durch den Mechanismus, der „extraretinale Photorezeption bei Säugetieren" genannt wird . Ich bin sehr neugierig.

Helfer Fragen

  1. Was sind die Mechanismen, durch die eine LED im Ohr ein Säugetier wie einen Homo sapiens beeinflussen würde? Sie bekommen kein D-Vitamin, weil kein UV-Licht vorhanden ist. Durch die Tosslink-Verbindung erhalten Sie sehr, sehr leichte Wärme. Daher kann es die Hitze nicht als Gegenmittel gegen Dinge wie SAD und Jetlag spüren. Anderer Mechanismus?

  2. Ist die „extraretinale Lichtrezeption bei Säugetieren“ nur ein Placebo oder gibt es dafür wissenschaftliche Beweise insbesondere bei großen Säugetieren von der Größe des Homo sapiens?

  3. Warum hätte die Evolution bei Säugetieren zu einer extraretinalen Lichtrezeption geführt?

  4. Bedeuten die Begriffe „extraretinale Lichtrezeption“ und „lichtempfindliche Zellen außerhalb des Auges“ dasselbe? Andere Begriffe für dasselbe?

  5. Nun werden Augen bei Säugetieren sehr spät in der Zellteilung entwickelt. Erleben blind geborene Säugetiere und später geblendete Säugetiere die extraretinale Photorezeption unterschiedlich? Wenn LED-Licht (Nicht-UV-Licht) eine Wirkung auf große Säugetiere hat, dann gehe ich davon aus, dass dies durch die Analyse von Ergebnissen von Säugetieren mit unterschiedlich entwickelten visuellen Kortexen sichtbar werden kann.

  6. Stimmt diese Aussage "Licht dringt in tiefe Hirnareale ein, die Rezeptoren des Auges haben sich aus Rezeptoren des alten ZNS entwickelt." von Humancharger die extraretinale Photorezeption rechtfertigen?

PS: Ich habe bei dieser Frage vorausgesetzt, dass die extraretinale Photorezeption der effektive Mechanismus ist, durch den Licht im Ohr ein Säugetier beeinflussen würde. Es ist auch möglich, dass es andere Mechanismen gibt – ich bin kein Experte mit der Terminologie hier, anatomisch und physiologisch herausfordernd.

Antworten (2)

Es ist ziemlich gut belegt, dass es neben den Zapfen und Stäbchen in der Netzhaut des Auges auch Photorezeptoren in Zellen gibt. Bei Menschen und den meisten Tieren sind (bisher) vier Lichtrezeptor-Gene bekannt. Zusätzlich zu Rhodopsin gibt es kurz-, mittel- und langwellige Opsin-Gene .

Während sie hauptsächlich in der Netzhaut des Auges exprimiert werden, können sie auch in vielen anderen Geweben gefunden werden. Das erste Bild aus GeneAtlas unten zeigt die relative Menge an RNA, die für kurzwelliges Opsin in einer Vielzahl von Geweben gefunden wurde – es wird auch relativ gut in Immun- und Nervenzellen (cyan bzw. waldgrün) exprimiert. Dies könnte bedeuten, dass Neuronen lichtreaktiv sind. Vergleichen Sie dies mit Opsin mittlerer Wellenlänge, das hauptsächlich in der Netzhaut viel häufiger vorkommt.

blaues Licht opsin Opsin mit mittlerer Wellenlänge

Dies ist keine psychosomatische Wirkung. Es ist bekannt, dass Lichtrezeptoren in der Haut bei jahreszeitlich bedingten Depressionen helfen – leuchten Sie ein helles oder blaues Licht hinter Ihre Knie. Diese Rezeptoren sind nicht mit den Sehnerven verbunden, sodass Sie kein Bild von ihnen erhalten, aber die Informationen können trotzdem Ihre Biochemie beeinflussen.

Die Vorstellung von unbewussten Rezeptoreingaben von anderen Körperteilen trifft wahrscheinlich auf viele Arten von Rezeptoren zu. Im letzten Jahr gab es großes Interesse an Geschmacksrezeptoren, die im Darm exprimiert werden. Sie können Süße und andere Aromen ein zweites Mal schmecken und die geschmackliche Reaktion im Gehirn registrieren . Es ist kein bewusster Input, aber es wird im MRT im Gehirn registriert.

Warum sollte die Evolution das tun? Mir scheint, dass dies eine neue Sichtweise auf das individuelle Leben einer Zelle ist und sehr viel Sinn macht. Wenn jede Zelle die DNA aller Gene hat, warum sollte nicht ein bisschen Rezeptorexpression in jeder Zelle gefunden werden, die die Information nutzen könnte? Die bewussten Prozesse des Gehirns nehmen wahrscheinlich nur einen kleinen Bruchteil der eingesandten Informationen auf, und es müssen vielleicht Hunderte anderer solcher Sinne aus verschiedenen Teilen des Körpers integriert werden, von denen wir uns nur eines Bruchteils bewusst sind.

Darüber hinaus gibt es wahrscheinlich viele Fälle, in denen Rezeptorsignale nur lokal von Zellen verwendet werden, die ihre lokale Umgebung wahrnehmen. Es macht wirklich keinen Sinn, dass sich die einzelnen Zellen selbst blenden müssen. Einzelne Bakterien und Pilze haben Dutzende von Rezeptoren. Es macht Sinn, dass Zellen, die Teil eines Organismus sind, ebenso viele oder mehr Sinne haben.

-1. Es ist allgemein bekannt, dass Opsine weit verbreitet sind, aber ihre Funktionen sind nicht bekannt. Es wurde nirgendwo überzeugend gezeigt , dass menschliche Opsine anderen Zellen als denen in der Netzhaut Lichtempfindlichkeit verleihen. Die von Ihnen erwähnte Kniestudie wurde widerlegt (siehe meinen Kommentar hier: biology.stackexchange.com/a/704/72 ). Auch ein Punkt der Nomenklatur, Fotorezeptoren sind Zellen, die lichtempfindlich sind, und Opsine werden als Fotopigmente bezeichnet, wenn sie an ein Chromophor gebunden und lichtempfindlich sind.

Erleben blind geborene Säugetiere und später geblendete Säugetiere die extraretinale Photorezeption unterschiedlich?

Dieser Artikel in Scientific American hier , in dem sie sich auf den „Circadian and Vision Neuroscientist Russell G. Foster of the University of Oxford“ beziehen, umreißt:

„ 1999 fanden wir heraus, dass Mäuse ohne Stäbchen und Zapfen dennoch in der Lage waren, ihren circadianen Rhythmus mit dem Hell-Dunkel-Zyklus zu synchronisieren. Diese Beobachtungen führten zur Entdeckung eines zusätzlichen Photorezeptorsystems in der Netzhaut von Menschen und anderen Säugetieren, das aus einer kleinen Anzahl besteht von lichtempfindlichen retinalen Ganglienzellen (sogenannte pRGCs). Diese Zellen reagieren am empfindlichsten auf blaues Licht , und signifikanterweise ist blaues Licht am wirksamsten bei der Linderung der Symptome von SAD. (Ich habe interessante Punkte kursiv gesetzt)

WSJ wiederholt das Blaulicht-Ding und rezitiert:

„Im Jahr 2002 isolierten deutsche Forscher eines aus Grünalgen – eine Klasse von Proteinen namens Channelrhodopsine – die nur auf blaues Licht reagierten. – Je nachdem, wie die Forscher das Virus, das das lichtempfindliche Protein trägt, maßschneidern, können sie jetzt fast jedes Ziel angreifen Art von Neuron, die sie untersuchen wollen."

So unterschiedlich in einer Weise, dass ihnen die Zapfen/Stäbchen in der Netzhaut und einige Verbindungen zum visuellen Kortex fehlen, aber nicht in einer Art von SAD: Die Evolution hat anscheinend Methoden entwickelt, damit blindgeborene Säugetiere überleben und ihre innere Uhr synchronisieren können. Dies stimmt mit den früheren Tatsachen von Shigeta überein, aber ich weiß nicht, ob es neben Licht noch etwas anderes gibt – vielleicht UV-Strahlung – das die innere Uhr einstellen könnte.

Es sieht so aus, als würden sie versuchen, Wege zu finden, um bionische Visionen ähnlich wie Dobelle ohne physische Modifikation des Schädels zu entwickeln. Die Viren versuchen, bestimmte photorezeptive Proteine ​​an eine Stelle zu propagieren, wo sie versuchen, sie durch externe Strahlung zu aktivieren. Dies nennt man Optogenetik , wo sie versuchen, bestimmte Verhaltensweisen mit Optik zu kontrollieren.

Neue Rätsel

  1. Warum verwenden sie Protein? Warum nicht andere Dinge?

  2. Haben wir viele Arten von Photorezeptivität? Bestimmte Muskeln (erfordert Protein), die durch EM-Strahlung aktiviert werden? Was ist mit anderen Zellen wie Fettzellen?

Ps. Dies ist ziemlich erfolglos, es sei denn, jemand liefert ein genaues Leistungsspektrum von Valkee (erfordert anscheinend einen Spektrumanalysator) und Polarisationsexperimente. WSJ verwies auf Versuche, bei denen monochromatisches Licht und kohärentes Licht zum Testen verwendet wurden, während Valkee-Licht so ziemlich alles sein kann.

Es kann einige Lichtrezeptorzellen auf der Haut geben (bekanntlich verursacht starkes Sonnenlicht mehr Melanin in der Haut und auch ultraviolettes Licht hilft bei der Vitamin-D-Synthese). Aber ich kann keine Spur von Licht durch die Haut "sehen", selbst wenn ich meine Augen fest schließe.
Extraretinale Photorezeption bei Säugetieren? [Duplikat]
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