Некоторые клетки сетчатки тормозят работу мозгового центра суточных ритмов, чтобы он не переключался в ночной режим раньше времени.

Множество процессов в нашем организме меняется в зависимости от времени суток; и с наступлением вечера нас не только начинает клонить в сон – у нас меняется уровень гормонов, некоторые гены начинают работать сильнее, некоторые слабее и т. д. Суточными изменениями управляет механизм биологических часов, у которого есть главный отдел в мозге и подразделения в каждом органе; за расшифровку молекулярных пружин, обеспечивающих их работу, не так давно дали Нобелевскую премию.

Ганглионарная клетка сетчатки, собирающая сигналы от палочек и колбочек. Некоторые из ганглионарных клеток сообщают центру биологических часов в мозге, какое сейчас время суток. (Фото: National Eye Institute / Flickr.com) 

Биологические часы могут идти сами по себе, но чтобы они шли правильно, они должны сверяться со временем суток, а это можно делать с помощью глаз (по крайней мере, если мы говорим о животных). Глаза сообщают в мозговой отдел часов, день на улице или ночь, и, соответственно, мозговой отдел часов как-то корректирует свою работу и работу часов в остальных органах.

Сравнительно недавно удалось установить, что за клетки глаза оповещают мозг о времени суток – ими оказалась особая группа светочувствительных ганглионарных клеток сетчатки (ipRGC). Как мы знаем, сетчатка представляет собой очень сложный бутерброд из нескольких видов клеток. Чаще всего мы слышим только о палочках и колбочках, которые чувствуют свет и которые посылают сигнал другим клеткам сетчатки. Эти другие клетки поддерживают и питают светочувствительные палочки и колбочки, и могут даже корректировать получающуюся картинку, но долгое время считалось, что свет в сетчатке могут чувствовать только палочки и колбочки, и никто другой.

Однако среди так называемых ганглионарных клеток, которые принимают сигналы от палочек и колбочек, обнаружились такие, которые сами могут чувствовать свет – те самые ipRGC. Они тесно связаны с зонами мозга, которые управляют сном и биологическими часами, и, по крайней мере, некоторые из ipRGC можно назвать часовыми клетками. Сначала их изучали только у грызунов, но, как мы писали прошлой зимой, точно такие же клетки, видимо, есть и у человека.

Однако кое-кому, возможно, приходило в голову, что свет в течение дня у нас неодинаков: на солнце набегают тучи, дни случаются пасмурными, мы заходим с солнца в затенённое помещение и выходим обратно. Если сетчатка оповещает биологические часы об изменениях в освещённости, то набежавшую тучу наши часы должны воспринимать как вечерние сумерки. Собственно, многих действительно в пасмурную погоду или в плохо освещённом помещении начинает клонить в сон, но всё же нельзя сказать, что наши суточные ритмы прямо так уж путают облачность с настоящим вечером.

Исследователи из Северо-Западного университета пишут в Science, что среди часовых ганглионарных клеток есть некоторые, которые служат в таких случаях как бы предохранителями: они не дают биологическим часам переключаться в ночной режим при тусклом свете. Особенность этих клеток в том, что они посылают в мозг тормозящие сигналы. Раньше считалось, что все сигналы из глаза в мозг – возбуждающие, которые стимулируют активность тех или иных нейронов в мозге. Но вот оказалось, что  некоторые клетки в сетчатке умеют подавлять активность мозговых нейронов.

У мышей,  которым эти тормозные клетки сетчатки отключали, суточные ритмы становились подвижнее, легко смещались, их легче было перевести вперёд или назад. Кроме того, зрачок становился более чувствительным к свету, расширяясь и сужаясь на малейшие изменения в освещённости.

Получается, что тормозные клетки сетчатки помогают не обращать внимания на небольшие изменения вокруг, так что и глаз, и мозг реагируют только в том случае, если эти изменения достаточно сильные. Но в перспективе ещё предстоит выяснить, как именно тормозные клетки взаимодействуют с другими, которые помогают часам в мозге переключаться из одного режима в другой.