¿Fotorrecepción extrarretiniana en mamíferos? [duplicar]

Una empresa finlandesa, Valkee, vende tapones para los oídos ligeros contra cosas como el desfase horario. Le pregunté a un investigador de la universidad Aalto cómo funcionan realmente y me respondió: "why would evolution have lead to photoreceptive cells in ears?"No hay respuesta directa. Le pregunté a una profesora muy respetada que dijo que no conocía esta área lo suficiente. Ahora Valkee me guió a publicaciones como Penetración de la luz en el cerebro de los mamíferos (1963) y Características espectrales de la radiación visible que penetra en el cerebro y estimula los fotorreceptores extrarretinianos (1979) . Relacionado con el primero, encontré este (1980) de las referencias:

"Ahora se acepta plenamente que la percepción de la luz por parte de los fotorreceptores extraoculares juega un papel importante en la sincronización de los ritmos endógenos con el ciclo ambiental de luz-oscuridad en los vertebrados no mamíferos " .

Cosas como ciertas aves y lagartijas aparentemente tienen fotorrecepción extrarretiniana, también conocidas como células fotosensibles, no en los ojos (así es como lo entiendo). Ahora continúa la publicación.

"El número limitado de especies de mamíferos probadas hasta la fecha y la dependencia casi exclusiva de los animales nocturnos deja abierta la posibilidad de fotorrecepción extraocular en algunos mamíferos adultos (Rusak & Zucker, 1975; 1979)".

Ahora, según un investigador escéptico de mi universidad, solo hay un artículo que respalda la fotosensibilidad en los cerebros de los mamíferos: Wade et al (PNAS 85 (1988) 9322-9326 con ratas. Mi profesor de ciencias del sistema fue extremadamente desdeñoso cuando le pregunté esto pregunta en un curso de seminario sobre el cerebro: no especificó sus razones y prácticamente etiquetó mi pensamiento como inexperiencia. Ahora no estoy seguro de si los investigadores están hablando de los mismos temas: disparidades demasiado grandes entre los equipos que se oponen y proponen para el supuesto efecto aparentemente a través del mecanismo llamado "fotorrecepción extrarretiniana en mamíferos" . Soy muy curioso.

preguntas del ayudante

  1. ¿Cuáles son los mecanismos por los que un led en el oído afectaría a un mamífero como el homo sapiens? No obtienes vitamina D porque no hay luz ultravioleta. Obtienes un calor muy, muy ligero debido a la conexión tosslink. Por lo tanto, no puede sentir el calor como antídoto contra cosas como SAD y jetlag. ¿Otro mecanismo?

  2. ¿Es la "fotorrecepción extrarretiniana en mamíferos" solo un placebo o existen pruebas científicas de ello, particularmente con mamíferos grandes del tamaño del homo sapiens?

  3. ¿Por qué la evolución habría llevado a la fotorrecepción extrarretiniana en los mamíferos?

  4. ¿Los términos "fotorrecepción extrarretiniana" y "células fotosensibles no oculares" significan lo mismo? ¿Otros términos para lo mismo?

  5. Ahora bien, los ojos se desarrollan muy tarde en la división celular de los mamíferos. ¿Los mamíferos ciegos de nacimiento y los mamíferos ciegos posteriores experimentan la fotorrecepción extrarretiniana de manera diferente? Si la luz LED (no la luz ultravioleta) tiene un efecto en los grandes mamíferos, entonces espero que esto sea posible de ver analizando los resultados de los mamíferos con diferentes cortezas visuales desarrolladas.

  6. ¿Esta declaración "La luz penetra en las áreas profundas del cerebro, los receptores del ojo se han desarrollado a partir de los receptores del viejo SNC". por Humancharger justifican la fotorrecepción extrarretiniana?

Ps. Presupuse en esta pregunta que la fotorrecepción extrarretiniana es el mecanismo efectivo por el cual la luz en el oído afectaría a un mamífero. También es posible que haya otros mecanismos: no soy un experto con la terminología aquí, anatómica y fisiológicamente desafiante.

Respuestas (2)

Está bastante bien establecido que hay fotorreceptores en las células además de los conos y bastones en la retina del ojo. Los seres humanos y la mayoría de los animales tienen cuatro genes de receptores de luz conocidos (hasta ahora). Además de la rodopsina, existen los genes de opsina de longitud de onda corta, media y larga .

Si bien se expresan principalmente en la retina del ojo, también se pueden encontrar en muchos otros tejidos. La primera imagen de GeneAtlas a continuación muestra la cantidad relativa de ARN que se encuentra para la opsina de longitud de onda corta en una variedad de tejidos; también se expresa relativamente bien en las células inmunes y nerviosas (cian y verde bosque, respectivamente). Esto podría implicar que las neuronas son reactivas a la luz. Compare eso con la opsina de longitud de onda media, que es principalmente mucho más común en la retina.

opsina de luz azul opsina de longitud de onda media

Esto no es un efecto psicosomático. Se sabe que los receptores de luz en la piel ayudan con el trastorno afectivo estacional : brille una luz brillante o azul detrás de las rodillas. Estos receptores no están conectados a los nervios ópticos, por lo que no obtiene ninguna imagen de ellos, pero la información puede afectar su bioquímica de todos modos.

La idea de entradas de receptores inconscientes de otras partes del cuerpo probablemente se aplica a muchos tipos de receptores. Este último año ha habido mucho interés en los receptores del gusto que se expresan en el intestino. Pueden saborear la dulzura y otros sabores por segunda vez y registrar la respuesta gustativa en el cerebro . No es una entrada consciente, pero se registra en el cerebro en la resonancia magnética.

¿Por qué la evolución haría esto? Me parece que esta es una nueva forma de ver la vida individual de una célula y tiene mucho sentido. Si cada célula tiene todo el ADN de los genes, ¿por qué no se encontraría un poco de expresión del receptor en cualquier célula que pudiera usar la información? Los procesos conscientes del cerebro probablemente solo toman una pequeña fracción de la información que se envía y tal vez haya cientos de otros sentidos similares de varias partes del cuerpo para integrar, solo una fracción de la cual somos conscientes.

Además, es probable que haya muchos casos en los que las señales de los receptores solo las utilizan localmente las células que detectan su entorno local. Realmente no tiene sentido que las células individuales deban cegarse. Las bacterias y los hongos individuales tienen decenas de receptores. Tiene sentido que las células que forman parte de un organismo también tengan tantos o más sentidos.

-1. Está bien establecido que las opsinas se expresan ampliamente, pero se desconocen sus funciones. No se ha demostrado de manera convincente en ninguna parte que las opsinas humanas confieran sensibilidad a la luz a otras células que no sean las de la retina. El estudio de rodilla que mencionó ha sido refutado (vea mi comentario aquí: biology.stackexchange.com/a/704/72 ). Además, un punto de nomenclatura, los fotorreceptores son células que son sensibles a la luz, y las opsinas se denominan fotopigmentos cuando están unidas a un cromóforo y son sensibles a la luz.

¿Los mamíferos ciegos de nacimiento y los mamíferos ciegos posteriores experimentan la fotorrecepción extrarretiniana de manera diferente?

Este artículo en Scientific American aquí donde se refieren al "neurólogo circadiano y de la visión Russell G. Foster de la Universidad de Oxford" describe:

" En 1999 descubrimos que los ratones que carecían de bastones y conos podían, no obstante, sincronizar su ritmo circadiano con el ciclo de luz/oscuridad. Estas observaciones llevaron al descubrimiento de un sistema fotorreceptor adicional en la retina de humanos y otros mamíferos que consiste en un pequeño número de células ganglionares de la retina fotosensibles (llamadas pRGC). Estas células son más sensibles a la luz azul y, significativamente, la luz azul es más eficaz para aliviar los síntomas del TAE". (Agregué cursiva a los puntos interesantes)

WSJ repite lo de la luz azul y recita:

"En 2002, investigadores alemanes aislaron uno de las algas verdes, una clase de proteínas llamadas canalrodopsinas, que respondían solo a la luz azul. -- Dependiendo de cómo los investigadores adapten el virus que porta la proteína sensible a la luz, ahora pueden atacar casi cualquier tipo de neurona que quieren estudiar".

De manera tan diferente que carecen de conos/bastones en la retina y algunos enlaces a la corteza visual, pero no en forma de SAD: la evolución aparentemente ha desarrollado métodos para que los mamíferos nacidos ciegos sobrevivan y sincronicen su reloj interno. Esto resuena con los hechos anteriores de shigeta, pero no sé si hay alguna otra cosa a la luz, tal vez la radiación ultravioleta, que podría sintonizar el reloj interno.

Parece que están tratando de encontrar formas de diseñar visiones biónicas similares a dobelle sin modificación física del cráneo. Los virus intentan propagar ciertas proteínas fotorreceptoras en algún lugar donde intentan activarlas a través de la radiación externa. Esto se llama optogenética , donde intentan controlar ciertas cosas del comportamiento con la óptica.

nuevos rompecabezas

  1. ¿Por qué usan proteínas? ¿Por qué no otras cosas?

  2. ¿Tenemos muchos tipos de fotorreceptividad? ¿Ciertos músculos (requiere proteína) activados por radiación EM? ¿Qué pasa con otras células como las células grasas?

Ps, esto es bastante inútil para avanzar a menos que alguien proporcione el espectro de potencia preciso de Valkee (requiere aparentemente un analizador de espectro) y experimentos de polarización. WSJ se refirió a ensayos en los que usan luz monocromática y luz coherente en las pruebas, mientras que Valkee-light puede ser prácticamente cualquier cosa.

Puede haber algunas células receptoras de luz en la piel (bien conocido, la luz solar alta causa más melanina en la piel y también los rayos ultravioleta ayudan a la síntesis de vitamina D). Pero no puedo "ver" ningún rastro de luz a través de la piel, incluso si cierro los ojos con fuerza.
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