Nieuwe vorm van nachtzicht ontdekt

In een laboratorium waarin het aardedonker was, onderzochten wetenschappers het netvlies van muizen en ontdekten daarbij iets opzienbarends.maandag 17 september 2018

Door Nadia Drake
Deze zintuigcel in het netvlies van een muis – hier onder de microscoop – krijgt een bredere functie, zodat hij zelfs bij zwak licht beweging kan registreren.

In het pikkedonker moeten dieren hun gezichtsvermogen aanpassen om allerlei situaties te kunnen inschatten, van het ontwaren van een herkenningspunt aan de nachthemel of het vluchten voor een roofdier. In de meeste gevallen worden daarbij de lichtgevoelige mechanismen van de ogen bijgesteld om ook in het donker meer van de weinige aanwezige fotonen op te kunnen vangen.

Maar uit nieuw onderzoek blijkt nu dat muizen – en mogelijk ook andere dieren – nog over een andere truc beschikken: een vorm van nachtzicht die is ingesteld op beweging. In de nieuwe studie, die vorige week werd gepubliceerd in het vakblad Neuron, stellen de onderzoekers dat muizen met behulp van een bepaald type zintuigcel in donkere omstandigheden gevoeliger zijn voor het registreren van beweging, wat de dieren waarschijnlijk helpt om nachtelijke jagers te ontwijken. Dit type zintuigcel bevindt zich in het netvlies, een ‘scherm’ van meerdere lagen op de achterwand van de oogbol die een sleutelrol speelt in het gezichtsvermogen.

Het is nog onduidelijk of ook mensen en andere dieren over dezelfde extra gevoeligheid beschikken. Maar voor de ontwikkeling van kunstmatige netvliezen is het van cruciaal belang om meer inzicht in dit soort eigenschappen te krijgen.

In het pikkedonker moeten dieren hun gezichtsvermogen aanpassen om allerlei situaties te kunnen inschatten, van het ontwaren van een herkenningspunt aan de nachthemel of het vluchten voor een roofdier. In de meeste gevallen worden daarbij de lichtgevoelige mechanismen van de ogen bijgesteld om ook in het donker meer van de weinige aanwezige fotonen op te kunnen vangen.

Maar uit nieuw onderzoek blijkt nu dat muizen – en mogelijk ook andere dieren – nog over een andere truc beschikken: een vorm van nachtzicht die is ingesteld op beweging. In de nieuwe studie, die vorige week werd gepubliceerd in het vakblad Neuron, stellen de onderzoekers dat muizen met behulp van een bepaald type zintuigcel in donkere omstandigheden gevoeliger zijn voor het registreren van beweging, wat de dieren waarschijnlijk helpt om nachtelijke jagers te ontwijken. Dit type zintuigcel bevindt zich in het netvlies, een ‘scherm’ van meerdere lagen op de achterwand van de oogbol die een sleutelrol speelt in het gezichtsvermogen.

Het is nog onduidelijk of ook mensen en andere dieren over dezelfde extra gevoeligheid beschikken. Maar voor de ontwikkeling van kunstmatige netvliezen is het van cruciaal belang om meer inzicht in dit soort eigenschappen te krijgen.

bekijk galerij

Voor dit experiment lieten Field en zijn collega’s een groepje muizen gedurende twaalf uur aan de duisternis wennen, zodat hun netvliezen optimaal waren voorbereid op zwakke lichtomstandigheden. Om die gewenning niet weer ongedaan te maken, werden de netvliezen in het pikkedonker en met behulp van nachtzichtapparatuur verwijderd.

“Je moet heel goed in de gaten houden waar je instrumenten zich bevinden,” aldus Field.

Vervolgens verhoogden ze tijdens het afdraaien van de films de lichtintensiteit geleidelijk en hielden in de gaten hoe de zintuigcellen onder verschillende lichtomstandigheden op beweging reageerden. Postdoctoraalstudent Xiaoyang Yao ontdekte dat cellen die normaliter alleen gevoelig zijn voor opwaartse beweging, in het donker opeens meer begonnen waar te nemen en ook op neerwaartse beweging en op zijdelingse beweging naar links en rechts reageerden.

“Bij zwak licht is alleen al het waarnemen van beweging een hele uitdaging,” zegt Field. “Dus lijkt het waarnemingssysteem deze cellen in te zetten om een breder spectrum van bewegingen op te kunnen pikken.”

Het juiste evenwicht

Op die manier vindt het visuele systeem een evenwicht tussen de noodzaak van een optimale bewegingswaarneming en het vermogen om de richting van die beweging vast te stellen – het zou een muis niet veel helpen als hij zou merken dat er een uil komt aanzoeven, maar niet weet uit welke richting de aanval komt. Door de gevoeligheid van slechts één type zintuigcel te verbreden, lijkt het systeem het ideale evenwicht te vinden, aldus Field.

Hij en zijn collega’s weten niet precies waarom de ‘opwaartse’ zintuigcellen de enige zijn die dit doen, maar uit vervolgonderzoek in het laboratorium komt naar voren dat het te maken heeft met het feit dat de onderlinge verbindingen tussen de ‘opwaartse’ cellen verschilt van die van andere celtypes die beweging registreren.

“Ze zijn elektrisch aan elkaar gekoppeld,” zegt Field. “Daardoor zijn ze in staat om zich flexibel aan te passen aan een scala van lichtomstandigheden.”

De resultaten zijn heel interessant, zegt neurobioloog Andrew Huberman van de Stanford University. Volgens hem wordt dit specifieke type cel ‘opwaarts’ genoemd omdat men – tot nu toe – meende dat deze cellen alleen op opwaartse bewegingen reageerden.

“Door de bevindingen van Field et al moeten we opnieuw gaan nadenken over de benaming voor dit soort zintuigcellen (...) en zullen we neuronen voortaan in een breder scala van contexten moeten evalueren,” zegt hij. “We moeten gewoon voorzichtig zijn in onze opvattingen over wat deze cellen doen en ervoor zorgen dat hun benaming niet verhindert dat we naar andere en bredere functionele stelsels kijken. Dit artikel is een prachtige illustratie daarvan.”

Lees ook: Herinneringen in muizen kunnen worden aangepast. Zijn wij hierna aan de beurt

Lees ook: Kijk hoe deze vliegen in zombies veranderen

Dit verhaal werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com

Lees meer