Aalto-yliopisto

Tutkimus: Varjoja voidaan havaita lähes pilkkopimeässä

Jaa

Tutkijat löysivät hiirien verkkokalvolta erityisen herkän, niin sanotun OFF-kanavan, joka on erikoistunut havaitsemaan varjoja lähes pimeässä. Ihmisen verkkokalvolla on samantyyppinen hermoverkko, ja tutkimus voikin auttaa kehittämään äärimmäisen tarkkoja silmäsairauksien diagnoosimenetelmiä, uskovat tutkijat

Tutkijat seurasivat hiiren liikkeitä labyrintissa ja mittaisivat toisessa kokeessa verkkokalvon neuronien aktiivisuutta. Kuva:  Aarni Seppänen & Tuomas Turunen (Petri Ala-Laurilan tutkimusryhmä)
Tutkijat seurasivat hiiren liikkeitä labyrintissa ja mittaisivat toisessa kokeessa verkkokalvon neuronien aktiivisuutta. Kuva: Aarni Seppänen & Tuomas Turunen (Petri Ala-Laurilan tutkimusryhmä)

Hiiri on hämärässä sujuvasti liikkuva eläin, joka havaitsee varjoja silmän verkkokalvon hermoverkkojen avulla. Nyt Aalto-yliopiston ja Helsingin yliopiston tutkijat ovat osoittaneet, että hiiri pystyy erottamaan varjon jopa lähes pilkkopimeässä labyrintissa. Tulokset julkaistiin juuri arvostetussa Current Biology -lehdessä.

Kokeessa tutkijat laittoivat hiiren labyrinttiin, jonka uloskäynti merkittiin mustalla, hädin tuskin ympäristön pimeydestä erottuvalla pisteellä. Tutkijat seurasivat hiiren liikkeitä labyrintissa ja mittaisivat toisessa kokeessa verkkokalvon neuronien aktiivisuutta. Tutkimus osoitti, että OFF-kanaviksi kutsutun hermoverkon toiminnasta raportoivat herkät OFF-gangliosolut reagoivat lähes olemattomaan pudotukseen valon määrässä – eli ympäristöä mustempaan pisteeseen.

“Hiiret pystyvät havaitsemaan käytännössä olemattomia varjoja – vain muutaman fotonin ero jopa noin tuhannen verkkokalvon sauvasolun joukossa riittää varjon havaitsemiseen”, sanoo tutkimusta johtanut professori Petri Ala-Laurila.

”Kyky johtuu todennäköisesti siitä, että hiirten ja muiden nisäkkäiden on ollut evoluutiossa tärkeä kehittää näitä mekanismeja selvitäkseen hengissä ja oppiakseen välttämään petoja hyvin pimeissä oloissa.”

Täydellisiä varjonpaljastajia

Tutkimus on jatkoa Ala-Laurilan ryhmän aiemmille tutkimuksille, joissa he selvittivät hiirten kykyä havaita äärimmäisen heikkoja valonhäivähdyksiä ON-kanavasolujen avulla.

”Nyt hypoteesimme oli, että varjon kohtaaminen näkyisi herkimpien OFF-solujen aktiivisuuden kiihtymisenä”, Ala-Laurila sanoo.

Tutkimusryhmä laski työssä myös teoreettisen rajan varjojen havaitsemiselle. Raja perustuu valoa vastaanottavien solujen ominaisuuksiin sekä hermoratoihin. Hiiret ylsivät äärimmäisen lähelle tuota rajaa.

“Tarkka mallimme osoittaa, että sekä näön ohjaama käyttäytyminen että kaikkein herkimmät OFF-kanavasolut ovat lähes täydellisiä varjonpaljastajia”, sanoo tutkijatohtori Johan Westö, toinen artikkelin ykköskirjoittajista.

Natalia Martyniuk, artikkelin toinen ykköskirjoittaja, kertoo, että näköaistin herkkyys teki koeasetelmasta haastavan.

”Näköaisti on niin herkkä pienille varjonaavistuksillekin, että koe oli teknisesti hyvin haastava toteuttaa.”

Havainnot osoittavat, että valon tulkitseminen on useiden verkkokalvon solutyyppien yhteispeliä. Eri solutyypeillä on oma spesifinen tehtävänsä. Ala-Laurila kuvaa verkkokalvoa ikään kuin esilaskijaksi, joka käsittelee silmien kautta tulevan datan niin, että aivojen on se helpompi sulattaa.

Hiiren verkkokalvon hermoverkot, jota syöttävät informaatiota soluille, ovat hyvin himmeissä valoissa lähes identtisiä ihmisten vastaavien hermoverkkojen kanssa. Ala-Laurila uskookin, että tutkimustuloksia voidaan jatkossa hyödyntää kliinisten sovellusten kehittämisessä. Monet näköön liittyvät sairaudet syntyvät juuri tietyissä verkkokalvon soluissa, ja hyvin pienillä valomäärillä tehtävät testit voisivat auttaa löytämään ne tarkemmin ja varhaisessa vaiheessa.

Lue lisää tutkimusryhmän aiemmista tutkimuksista

Pilkkopimeässä tehty tutkimus valaisee aivojen toimintaa ennennäkemättömällä tarkkuudella (aalto.fi)
Hiiri löytää himmeän valon tehokkaammin yöaikaan (aalto.fi)

Tietoa eläinten käyttämisestä tutkimuksessa (aalto.fi)

Avainsanat

Yhteyshenkilöt

Petri Ala-Laurila
puh. 050 414 2305
petri.ala-laurila@aalto.fi

Kuvat

Tutkijat seurasivat hiiren liikkeitä labyrintissa ja mittaisivat toisessa kokeessa verkkokalvon neuronien aktiivisuutta. Kuva:  Aarni Seppänen & Tuomas Turunen (Petri Ala-Laurilan tutkimusryhmä)
Tutkijat seurasivat hiiren liikkeitä labyrintissa ja mittaisivat toisessa kokeessa verkkokalvon neuronien aktiivisuutta. Kuva: Aarni Seppänen & Tuomas Turunen (Petri Ala-Laurilan tutkimusryhmä)
Lataa

Linkit

Tietoja julkaisijasta

Aalto-yliopisto
Aalto-yliopisto
PL 18000
00076 AALTO

09 47001, viestinta@aalto.fihttp://aalto.fi

Aalto-yliopistossa tiede ja taide kohtaavat tekniikan ja talouden. Rakennamme kestävää tulevaisuutta saavuttamalla läpimurtoja avainalueillamme ja niiden yhtymäkohdissa. Samalla innostamme tulevaisuuden muutoksentekijöitä ja luomme ratkaisuja maailman suuriin haasteisiin. Yliopistoyhteisöömme kuuluu 12 000 opiskelijaa ja yli 4000 työntekijää, joista 400 on professoreita. Kampuksemme sijaitsee Espoon Otaniemessä.  

Tilaa tiedotteet sähköpostiisi

Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.

Lue lisää julkaisijalta Aalto-yliopisto

Ikuinen liike on mahdollista – Aalto-yliopiston Kylmälaboratoriossa havainnoitiin kahden fysiikan lait haastavan aikakiteen välistä vuorovaikutusta10.6.2022 12:35:47 EEST | Tiedote

Aikakiteet ovat aineen olomuoto, jossa hiukkaset liikkuvat ikuisesti toistuvassa rytmissä ilman ulkopuolista energiaa. Tutkijat onnistuivat luomaan Aalto-yliopiston Kylmälaboratoriossa kaksi aikakidettä ja tarkkailemaan niiden välistä vuorovaikutusta. Tulevaisuudessa aikakiteitä voi hyödyntää erilaisissa laitteissa, kuten kvanttitietokoneiden muistina.

Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.

Tutustu uutishuoneeseemme