В исследовании изучались свойства меланопсина, белка, чувствительного к синему свету, который определяет ритм цикла день-ночь и привычное сужение зрачка для яркого света. Исследователи создали специальный импульс света, который стимулирует только меланопсиновые клетки глаза.
Они показывали этот световой импульс людям и измеряли реакцию их зрачков и активность мозга, а также спрашивали их, что они видят. Примечательно то, что они обнаружили, что у людей активность мозга и зрительное восприятие возникают в ответ на свет, который невидим для тех частей глаза, которые обычно используются для зрения.
«Меланопсин является частью нашей зрительной системы, давно прошедшей эволюцию, и он контролирует несколько важных биологических реакций на свет», — сказал ведущий автор, Мануэль Спичан, доктор философии, который получил докторскую степень по программе психологии в Пенсильвании в 2016 году и сейчас научный сотрудник сэра Генри Веллкома в Оксфордском университете. «Трудно сказать, есть ли у нас визуальный опыт, который сопровождает эти рефлексы, поскольку любой нормальный свет, стимулирующий меланопсин, также будет стимулировать клетки конуса глаза, которые поддерживают наше обычное зрение. Мы не знаем, видит ли то, что человек возникает из меланопсина или шишек ".Чтобы решить эту проблему, команда Пенна разработала особый вид светового импульса, который стимулирует меланопсин, но невидим для колбочек.
Источники света были созданы с помощью машины, которая может лепить и переключаться между компьютерными «радугами» света. Во-первых, исследователи попросили людей наблюдать за этими световыми импульсами во время записи реакции их зрачков. Ученые подтвердили, что световой импульс, невидимый для колбочек, вызывает медленное рефлекторное сужение зрачка, характерное для стимуляции меланопсином.
Затем они измерили активность мозга, используя технику функциональной МРТ, и обнаружили, что зрительный путь мозга реагирует на раздражитель меланопсина.«Это было особенно захватывающее открытие», — сказал старший автор Джеффри К. Агирре, доктор медицинских наук, поведенческий невролог и доцент кафедры неврологии в Пенсильвании. «Нейронная реакция затылочной коры убедительно свидетельствует о том, что у людей есть сознательный опыт стимуляции меланопсином, который является явно визуальным».Затем исследователи спросили, что люди «видят» с меланопсином. Они попросили 20 человек посмотреть на световые импульсы и дать оценки различных качеств восприятия.
Люди описывали стимул меланопсина как размытый вид яркости, в отличие от сфокусированного опыта, обеспечиваемого колбочками. Они также описали световой импульс меланопсина как неприятный.
«Этот опыт восприятия соответствует тому, что мы знаем о клетках, содержащих меланопсин, — сказал Дэвид Х. Брейнард, доктор философии, профессор психологии RRL. «В глазу имеется относительно немного таких клеток меланопсина. Подобно цифровой камере, у которой не так много пикселей, мы ожидаем, что система меланопсина будет давать расплывчатое, нечеткое изображение мира».Их работа имеет особое значение для понимания опыта людей с светобоязнью, которые чрезмерно чувствительны к яркому свету и в результате испытывают боль. «Исследования на мышах заставляют нас думать, что меланопсин вызывает ощущение дискомфорта от очень яркого света», — сказал Агирре. «Субъекты в нашем исследовании обнаружили, что раздражение меланопсином неприятно, а люди с светобоязнью могут испытывать более сильную форму этой реакции на меланопсин.
Теперь у нас есть инструмент, который поможет нам лучше понять чрезмерную светочувствительность».