Ilustração da sinapse de neurônios

Os pesquisadores da Johns Hopkins Medicine descobriram que certos fotorreceptores retinais empregam duas vias de sinalização simultaneamente para a transmissão do sinal de visão, sugerindo origens evolutivas antigas. Esta descoberta fornece novos insights sobre o complexo funcionamento do olho dos mamíferos e marca um avanço significativo no campo da neurociência.

Neurocientistas da Johns Hopkins demonstraram que células especializadas podem sinalizar a presença de luz simultaneamente de duas maneiras distintas

Trabalhando com células da retina de mamíferos, neurocientistas da Johns Hopkins Medicine demonstraram que, ao contrário da maioria das células sensíveis à luz (fotorreceptores) na retina, um tipo especial utiliza duas vias diferentes ao mesmo tempo para transmitir sinais eléctricos de “visão” ao cérebro. O trabalho revela ainda que tais fotorreceptores, segundo os pesquisadores, podem ter origens antigas na escala evolutiva.

Esta e outras descobertas, recentemente publicadas em PNAS“lançar luz científica e literal” sobre um mistério de décadas sobre como essas células funcionam, dizem os pesquisadores.

A nova pesquisa foi co-liderada por King-Wai Yau, Ph.D., professor do Departamento de Neurociências da Escola de Medicina da Universidade Johns Hopkins, e pelo pós-doutorado Guang Li. O trabalho anterior de King levou a avanços na compreensão de como as células sensíveis à luz no olho dos mamíferos transmitem sinais ao cérebro, descobertas que podem eventualmente ajudar os cientistas a aprender por que as pessoas sem visão ainda podem sentir a luz.

Em animais, incluindo humanos, fotorreceptores (células sensíveis à luz) chamados bastonetes e cones estão localizados na retina, uma camada de tecido na parte posterior do olho que responde à luz. Os bastonetes e cones analisam sinais visuais que são transmitidos por meio de sinais elétricos ao cérebro, que interpreta o que é “visto”.

Outro tipo de fotorreceptores na retina, chamados de células ganglionares da retina intrinsecamente fotossensíveis (ipRGCs), usam saliências longas (axônios) que formam o nervo óptico para transmitir sinais visuais de bastonetes e cones. Os ipRGCs também desempenham outras funções, como definir os ritmos circadianos do corpo acionados pela luz e distinguir contraste e cor.

Descoberta de caminho duplo

Sabe-se que os fotorreceptores em animais detectam a luz usando uma via de sinalização com o nome da origem da célula. Os fotorreceptores de origem “microvilosa”, semelhantes aos do olho da mosca da fruta, usam a enzima fosfolipase C para sinalizar a detecção de luz – enquanto os fotorreceptores de origem ciliar, como os dos nossos bastonetes e cones, usam uma via de nucleotídeos cíclicos. Para sinalizar a detecção de luz, a maioria dos fotorreceptores usa a via microvilosa ou ciliar, não ambas. No entanto, em experimentos para entender melhor como funcionam os ipRGCs, a equipe de Yau descobriu que os ipRGCs usam os dois caminhos ao mesmo tempo.

Os pesquisadores descobriram isso expondo os ipRGCs a breves pulsos de luz brilhante. Nessas condições, a via de sinalização microvilosa produz respostas elétricas mais rápidas e precede, com alguma sobreposição, uma resposta mais lenta da via ciliar.

A equipe de Yau descobriu que todos os seis subtipos de ipRGCs usam mecanismos de sinalização microvilosos e ciliares – embora em porcentagens diferentes – ao mesmo tempo.

A equipe da Johns Hopkins também descobriu que, enquanto a maioria dos fotorreceptores que usam a via de sinalização ciliar usam um nucleotídeo cíclico específico, o cGMP, como mensageiro de sinalização, os ipRGCs usam outro, o cAMP, que é semelhante à água-viva, um animal muito mais antigo na escala evolutiva. Isto sugere que os ipRGCs podem ter uma origem antiga.

Referência: “Coexistência dentro de uma célula de fototransduções microvilosas e ciliares através de M1 a M6-IpRGCs” por Guang Li, Lujing Chen, Zheng Jiang e King-Wai Yau, 18 de dezembro de 2023, Anais da Academia Nacional de Ciências.
DOI: 10.1073/pnas.2315282120

Outros pesquisadores da Johns Hopkins que contribuíram para este estudo são Lujing Chen e Zheng Jiang.

Este estudo foi financiado por uma bolsa da Instituto Nacional de Saúde (R01 EY014596) e um Prêmio Beckman-Argyros em Pesquisa de Visão.



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