Сигналы в ответ на одиночные кванты света
Данные о том, что одиночные кванты света могут вызывать воспринимаемое ощущение света, вызвали большое количестпо вопросов. Насколько велик этот единичный ответ? Каким образом этот сигнал выделяется из уровня шума? И каким образом такая информация достоверно передается из сетчатки в высшие зрительные центры?
Чтобы измерить сигналы в ответ на одиночные кванты света, Бейлор с коллегами регистрировали токи от отдельных палочек в сетчатках жабы, обезьяны и человека ( рис. 19.13 ). Эти опыты представляют собой уникальный пример эксперимента, в котором показано, как такой сложный процесс, как восприятие слабых вспышек света, может коррелировать с изменениями, происходящими на уровне отдельных молекул.
Процедура по изоляции фрагмента сетчатки от животного или трупного материала должна для этих экспериментов производиться в темноте. Для измерения тока наружный самент палочки засасывается в тонкую пипетку ( рис. 19.13 ). Как и ожидалось, эти эксперименты показывают, что в темноте ток постоянно течет внутрь наружного сегмента. Вспышки света приводят к закрытию каналов в наружном сегменте, вызывая уменьшение "темнового" тока. На рис. 19.14 А продемонстрированы ответы наружного сегмента на очень слабые вспышки света, соответствующие 1-2 квантам. Амплитуда токов невелика и пропорциональна числу поглощенных квантов. Иногда вспышка вызывает одиночный ответ, иногда - двойной, а иногда - вообще никакой реакции.
В палочках обезьяны уменьшение тока в ответ на поглощение одного фотона, составляет около 0,5 пA. Это соответствует закрытию порядка 300 каналов, т.е. от 3 до 5% всех открытых в темноте каналов. Что достигается благодаря значительному усилению сигнала в метаболическом каскаде цГМФ . Более того, из-за чрезвычайной стабильности зрительных пигментов , упомянутой ранее, случайная изомеризация и ложное закрытие каналов - события очень редкие. Это приводит к тому, что эффекты отдельных квантов света выделяются на фоне очень низкого постоянного шума. Показано также, что электрическая связь через щелевые контакты между фоторецепторами обеспечивает дополнительный сглаживающий эффект, который уменьшает фоновый шум и улучшает отношение сигнал/шум ответов палочек на одиночные кванты.
