خلية عقدية شبكية حساسة للضوء بطبيعتها

تمتد هذه الخلايا المستقبلة للضوء عبر الشبكية وصولًا إلى الدماغ. وتحتوي على صبغة الميلانوبسين الضوئية بكميات متفاوتة على طول غشاء الخلية، بما في ذلك على المحاور العصبية حتى القرص البصري، وجسم الخلية، وتغصناتها. ^{[ 3 ]} تحتوي خلايا ipRGCs على مستقبلات غشائية للناقلات العصبية الغلوتامات، والجليسين ، و GABA . ^{[ 11 ]} تستجيب الخلايا العقدية الحساسة للضوء للضوء بإزالة الاستقطاب، مما يزيد من معدل إطلاقها للنبضات العصبية، وهو عكس ما يحدث في الخلايا المستقبلة للضوء الأخرى، التي تفرط في الاستقطاب استجابةً للضوء. ^{[ 12 ]}

تشير نتائج الدراسات التي أجريت على الفئران إلى أن محاور الخلايا العصبية الشبكية الحساسة للضوء غير مغلفة بالميالين . ^{[ 3 ]}

على عكس أصباغ المستقبلات الضوئية الأخرى، يتميز الميلانوبسين بقدرته على العمل كصبغة ضوئية قابلة للاستثارة وكإنزيم متماثل ضوئيًا. وخلافًا للأوبسينات البصرية في الخلايا العصوية والمخروطية ، التي تعتمد على دورات الرؤية القياسية لإعادة شحن الريتينال الكامل المتحول إلى الريتينال 11 -سيس الحساس للضوء ، فإن الميلانوبسين قادر على تحويل الريتينال الكامل المتحول إلى الريتينال 11-سيس نفسه عند تحفيزه بفوتون آخر. ^{[ 11 ]} ولذلك، لا تعتمد الخلايا العقدية الشبكية الحساسة للضوء (ipRGC) على خلايا مولر أو خلايا ظهارة الصباغ الشبكية لإجراء هذا التحويل.

يختلف الشكلان المتماثلان للميلانوبسين في حساسيتهما الطيفية، حيث أن الشكل المتماثل 11-cis -retinal أكثر استجابة للأطوال الموجية الأقصر للضوء، بينما يكون الشكل المتماثل all-trans أكثر استجابة للأطوال الموجية الأطول للضوء. ^{[ 13 ]}

باستخدام فئران معدلة وراثيًا تفتقر إلى مستقبلات ضوئية مختلفة، حدد الباحثون دور الخلايا العقدية الشبكية الحساسة للضوء (ipRGCs) في كلٍ من الإشارات العابرة والمستمرة لانعكاس حدقة العين الضوئي (PLR). ^{[ 19 ]} يحدث انعكاس حدقة العين الضوئي العابر عند شدة إضاءة خافتة إلى متوسطة، وهو ناتج عن عملية تحويل الإشارة الضوئية التي تحدث في الخلايا العصوية ، والتي بدورها تُرسل إشارات متشابكة إلى الخلايا العقدية الشبكية الحساسة للضوء، والتي بدورها تنقل المعلومات إلى النواة الزيتونية قبل السقفية في الدماغ المتوسط . ^{[ 20 ]} الناقل العصبي المسؤول عن نقل المعلومات إلى الدماغ المتوسط ​​من الخلايا العقدية الشبكية الحساسة للضوء في انعكاس حدقة العين الضوئي العابر هو الغلوتامات . عند شدة إضاءة أعلى، يحدث انعكاس حدقة العين الضوئي المستمر، والذي يتضمن كلاً من تحويل الإشارة الضوئية في الخلايا العصوية التي تُرسل إشارات إلى الخلايا العقدية الشبكية الحساسة للضوء، وتحويل الإشارة الضوئية في الخلايا العقدية الشبكية الحساسة للضوء نفسها عبر الميلانوبسين. وقد أشار الباحثون إلى أن دور الميلانوبسين في انعكاس حدقة العين الضوئي المستمر يعود إلى عدم تكيفه مع المحفزات الضوئية، على عكس الخلايا العصوية التي تُظهر تكيفًا. يتم الحفاظ على استجابة PLR المستدامة عن طريق إطلاق PACAP من خلايا ipRGCs بطريقة نبضية. ^{[ 19 ]}

أتاحت التجارب التي أُجريت على البشر الذين لا يملكون خلايا عصوية أو مخروطية دراسة دور محتمل آخر للمستقبل. ففي عام ٢٠٠٧، تم اكتشاف دور جديد للخلايا العقدية المُستقبلة للضوء. أظهر زيدي وزملاؤه أن مستقبل الضوء في الخلايا العقدية الشبكية لدى البشر يُساهم في الرؤية الواعية ، بالإضافة إلى وظائف أخرى غير تكوين الصور، مثل الإيقاعات اليومية والسلوك وردود فعل حدقة العين. ^{[ ٩ ]} ونظرًا لأن هذه الخلايا تستجيب في الغالب للضوء الأزرق ، فقد اقتُرح أن لها دورًا في الرؤية الشفقية، وأن النظرية القديمة التي تفترض وجود شبكية مزدوجة تمامًا ، تتكون من خلايا عصوية (للرؤية المظلمة) وخلايا مخروطية (للرؤية المضيئة)، كانت نظرية مُبسطة. وبالتالي، فقد فتح عمل زيدي وزملاؤه على البشر الذين لا يملكون خلايا عصوية أو مخروطية الباب أيضًا أمام أدوار تكوين الصور (البصرية) لمستقبل الضوء في الخلايا العقدية.

تم اكتشاف وجود مسارين متوازيين للرؤية: أحدهما كلاسيكي يعتمد على الخلايا العصوية والمخروطية وينشأ من الشبكية الخارجية، والآخر كاشف بدائي لسطوع الضوء ينشأ من الشبكية الداخلية. ويبدو أن الأخير يُفعَّل بالضوء قبل الأول. ^{[ 9 ]} كما تُغذّي المستقبلات الضوئية الكلاسيكية نظام المستقبلات الضوئية الجديد، وقد يكون لثبات اللون دورٌ هام كما أشار فوستر .

وقد اقترح مؤلفو النموذج البشري الخالي من العصي والمخاريط أن المستقبل يمكن أن يكون له دور فعال في فهم العديد من الأمراض، بما في ذلك الأسباب الرئيسية للعمى في جميع أنحاء العالم مثل الجلوكوما ، وهو مرض يؤثر على الخلايا العقدية.

في الثدييات الأخرى، ثبت أن للعقد العصبية الحساسة للضوء دورًا حقيقيًا في الرؤية الواعية. وقد وجدت الاختبارات التي أجرتها جينيفر إيكر وآخرون أن الفئران التي تفتقر إلى العصي والمخاريط كانت قادرة على تعلم السباحة نحو سلاسل من القضبان العمودية بدلاً من شاشة رمادية مضاءة بنفس القدر. ^{[ 8 ]}

تشير معظم الدراسات إلى أن ذروة الحساسية الطيفية للمستقبل تقع بين 460 و484  نانومتر. وقد أظهر لوكلي وآخرون في عام 2003 ^{[ 21 ]} أن  أطوال موجات الضوء عند 460 نانومتر (الأزرق) تثبط الميلاتونين بمقدار ضعف ما يثبطه  الضوء عند 555 نانومتر (الأخضر)، وهو ذروة حساسية الجهاز البصري النهاري. وفي دراسة أجراها زايدي ولوكلي وزملاؤهما باستخدام إنسان خالٍ من الخلايا العصوية والمخروطية في شبكية العين، وُجد أن  محفزًا شديدًا بطول موجة 481 نانومتر أدى إلى إدراك ضوئي واعٍ، مما يعني تحقق رؤية بدائية. ^{[ 9 ]}

بُذلت محاولاتٌ لتحديد موقع المستقبل في البشر، لكن البشر شكّلوا تحدياتٍ خاصة واستلزموا نموذجًا جديدًا. على عكس الحيوانات الأخرى، لم يكن بإمكان الباحثين، لأسبابٍ أخلاقية، إحداث فقدانٍ للخلايا العصوية والمخروطية، سواءً وراثيًا أو كيميائيًا، لدراسة الخلايا العقدية بشكلٍ مباشر. لسنواتٍ عديدة، لم يكن بالإمكان سوى استخلاص استنتاجاتٍ حول المستقبل في البشر، مع أن هذه الاستنتاجات كانت ذات صلةٍ في بعض الأحيان.

في عام ٢٠٠٧، نشر زيدي وزملاؤه بحثهم حول البشر الذين يعانون من انعدام الخلايا العصوية والمخروطية في شبكية العين، مُظهرين أن هؤلاء الأشخاص يحتفظون باستجابات طبيعية للتأثيرات غير البصرية للضوء. ^{[ ٩ ] [ ٣٣ ]} وقد تبيّن أن مستقبل الضوء غير العصوي وغير المخروطي في البشر هو خلية عقدية في الشبكية الداخلية، كما سبق توضيحه في نماذج أخرى من الثدييات التي تعاني من انعدام الخلايا العصوية والمخروطية. أُجري هذا البحث على مرضى يعانون من أمراض نادرة أدت إلى فقدان وظيفة مستقبلات الضوء العصوية والمخروطية التقليدية، مع الحفاظ على وظيفة الخلية العقدية. ^{[ ٩ ] [ ٣٣ ]} وعلى الرغم من افتقارهم للخلايا العصوية والمخروطية، استمر المرضى في إظهار التزامن الضوئي اليومي، وأنماط السلوك اليومية، وكبح إفراز الميلاتونين، وتفاعلات حدقة العين، مع حساسية طيفية قصوى للضوء البيئي والتجريبي تتطابق مع صبغة الميلانوبسين الضوئية. كما استطاعت أدمغتهم ربط الرؤية بالضوء ذي هذا التردد. ويسعى الأطباء والعلماء الآن إلى فهم دور هذا المستقبل الجديد في الأمراض البشرية والعمى.

كما تم ربط الخلايا العصبية الشبكية الحساسة للضوء بشكل جوهري بتفاقم الصداع بسبب الضوء أثناء نوبات الشقيقة. ^{[ 34 ]}