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Saturday, May 15, 2021

वैज्ञानिकों ने पता लगाया कि प्रकाश का आकार हमारी दृष्टि को बदल देता है

आकृति का प्रकाश परिवर्तन

एक आँख में पहुंचने वाले फेमटोसेकंड लेजर दालों के कलाकार का दृष्टिकोण। साभार: © साइंटिफाई – UNIGE

UNIGE के वैज्ञानिकों ने दिखाया है कि रेटिना से प्रकाश की प्रतिक्रिया न केवल आंख से मानी जाने वाली रोशनी की तीव्रता पर निर्भर करती है, बल्कि इसके अस्थायी आकार और रंग को व्यवस्थित करने के क्रम पर भी निर्भर करती है।

दृष्टि एक जटिल प्रक्रिया है जिसे कई विषयों – भौतिक विज्ञान, जैव रसायन, शरीर विज्ञान, न्यूरोलॉजी, आदि द्वारा सफलतापूर्वक डिक्रिप्ट किया गया है। रेटिना प्रकाश को पकड़ती है, ऑप्टिक तंत्रिका मस्तिष्क में विद्युत आवेगों को प्रसारित करती है, जो अंततः एक छवि की धारणा को बढ़ाती है। हालांकि इस प्रक्रिया में थोड़ा समय लगता है, हाल के अध्ययनों से पता चला है कि दृष्टि की पहली अवस्था, स्वयं प्रकाश की धारणा, बहुत तेज है। लेकिन इस निर्णायक कदम का विश्लेषण प्रयोगशाला में समाधान में अणुओं पर किया गया था।

जिनेवा विश्वविद्यालय (UNIGE) के वैज्ञानिकों, EPFL और जिनेवा (HUG), स्विट्जरलैंड के विश्वविद्यालय अस्पतालों के सहयोग से, चूहों पर प्रयोग को पुन: पेश किया, ताकि उनकी जटिलता में एक जीवित जीव द्वारा प्रकाश के प्रसंस्करण का निरीक्षण किया जा सके। यह गैर-आक्रामक अध्ययन दर्शाता है कि प्रकाश ऊर्जा अकेले रेटिना की प्रतिक्रिया को परिभाषित नहीं करती है। इसका आकार –शॉर्ट या लॉन्ग– का भी छवि बनाने के लिए मस्तिष्क को भेजे गए सिग्नल पर प्रभाव पड़ता है। यह खोज, जर्नल में प्रकाशित हुई विज्ञान अग्रिम, अनुसंधान के एक नए क्षेत्र को दृष्टि, निदान और संभवतया नई उपचारात्मक संभावनाओं में खोलता है।

कई विषयों के सहयोग के लिए दृष्टि के सेलुलर तंत्र का सफलतापूर्वक अध्ययन किया गया है। “आंख में, दृष्टि का पहला चरण एक छोटे अणु पर आधारित है – रेटिना – जो प्रकाश के संपर्क में है, आकार बदलता है,” जोफ्री गॉलियर, UNIGE विज्ञान संकाय के एप्लाइड भौतिकी विभाग के शोधकर्ता और पहले लेखक बताते हैं। अध्ययन का। “जब रेटिना अपने ज्यामितीय रूप को बदल देता है, तो यह एक जटिल तंत्र को ट्रिगर करता है जिसके परिणामस्वरूप ऑप्टिक तंत्रिका में एक तंत्रिका आवेग उत्पन्न होगा।”

यह प्रक्रिया उस पल के बीच कुछ समय लेती है जब आंख प्रकाश को मान लेती है और जिस क्षण मस्तिष्क उसे डिकोड करता है। भौतिकविदों ने श्रृंखला में पहले अणु को रेटिना में देखा, यह देखने के लिए कि इसके आकार को बदलने में कितना समय लगा। उन्होंने इस अणु को एक क्यूवेट में अलग किया और इसकी प्रतिक्रिया की गति का परीक्षण करने के लिए इसे लेजर दालों के अधीन किया। उनके महान आश्चर्य के लिए, अणु ने लगभग 50 मादाओं में प्रतिक्रिया की!

“तुलना के माध्यम से, एक मादा का एक सेकंड की तुलना में एक ब्रह्मांड के आयु की तुलना में एक सेकंड के बराबर है,” जीन-पियरे वुल्फ, UNIGE भौतिकी अनुभाग में प्रोफेसर और शोध के अंतिम लेखक बताते हैं। “यह इतना तेज़ है कि हमें आश्चर्य होता है कि क्या यह गति केवल अणु द्वारा प्राप्त की जा सकती है जब इसे अलग किया गया था, या क्या यह एक जीवित जीव में एक ही गति के सभी जटिलता में था।”

प्रकाश की तीव्रता और आकार आंख की संवेदनशीलता को परिभाषित करते हैं

दृष्टि के इस पहले चरण का विस्तार से अध्ययन करने के लिए, वैज्ञानिकों ने जीवविज्ञानी, विशेष रूप से इवान रोड्रिगेज और पेड्रो हरेरा, क्रमशः विज्ञान और चिकित्सा के UNIGE संकायों के प्रोफेसरों को बुलाया, जिन्होंने एक संपर्क लेंस रखा और चूहों पर एक इलेक्ट्रोसेटिनोग्राम का प्रदर्शन किया। जीन पियर वुल्फ जारी है, “यह विधि, जो पूरी तरह से गैर-आक्रामक है, ऑप्टिक तंत्रिका को भेजे गए संकेत की तीव्रता को मापना संभव बनाता है।” जब प्रकाश रेटिना से टकराता है, तो वे एक इलेक्ट्रॉनिक एम्पलीफायर के लिए धन्यवाद, कॉर्निया में एक विद्युत वोल्टेज का निरीक्षण करने में सक्षम थे। और उनके परिणामों से पता चला कि यह चरण उसी चरम गति के साथ हुआ था जब अणु पृथक होता है!

टीम ने समय के साथ दालों के आकार को बदलते हुए अध्ययन जारी रखा। “हम हमेशा एक ही ऊर्जा, एक ही संख्या में फोटॉन भेजते हैं, लेकिन हम प्रकाश नाड़ी के आकार को बदलते हैं। कभी-कभी पल्स छोटा होता है, कभी-कभी लंबा होता है, कभी-कभी कटा हुआ होता है, आदि, “जेफ्री गॉलियर बताते हैं। वास्तव में, आकृति को बदलने से रेटिना की प्रतिक्रिया में किसी भी प्रकार की भिन्नता उत्पन्न नहीं होनी चाहिए, क्योंकि अब तक यह नहीं सोचा गया था कि केवल आंख द्वारा कब्जा किए गए फोटॉन की संख्या ने ही भूमिका निभाई है। “पर ये स्थिति नहीं है!” जेनेवा स्थित शोधकर्ता कहते हैं। इस परिणाम को ईपीएफएल से उर्सुला रोथ्लिसबर्गर के समूह में किए गए कंप्यूटर सिमुलेशन की मदद से समझाया जा सकता है।

वैज्ञानिकों ने देखा कि प्रकाश के आकार के आधार पर, आंख उसी तरह से प्रतिक्रिया नहीं करती थी, भले ही प्रकाश ऊर्जा समान थी। “हमने यह भी पता लगाया कि आंखों की प्रतिक्रिया उस क्रम के अनुसार अलग-अलग थी जिसमें रंग विविध थे, उदाहरण के लिए एक अस्थायी इंद्रधनुष में, भले ही वे एक-दूसरे को बहुत जल्दी से पालन करते हैं,” जीन-पियरे वुल्फ जारी है। संक्षेप में, रेटिना का मानना ​​है कि प्रकाश के आकार के आधार पर कम या ज्यादा प्रकाश होता है, जबकि ऊर्जा समान है, और इसलिए इसकी प्रतिक्रिया के आधार पर मस्तिष्क को एक मजबूत या कमजोर वर्तमान भेजता है।

यह खोज, जो एक स्विस नेशनल साइंस फाउंडेशन (एसएनएसएफ) साइनगेरिया परियोजना के संदर्भ में की गई थी, अनुसंधान के एक नए क्षेत्र को दृष्टि में खोलता है। “अब हम जानते हैं कि प्रकाश का आकार धारणा में एक भूमिका निभाता है, हम इस नए ज्ञान का उपयोग आंख को अलग तरीके से काम करने के लिए कर सकते हैं,” जीन-पियरे वुल्फ का प्रस्ताव है। आंखों की कमजोरियों के निदान या संभवतः इलाज के लिए नई संभावनाओं की जांच के क्षेत्र अब विकसित किए जा सकते हैं।

संदर्भ: ज्यॉफ्रे गॉलियर, क्वेंटिन डिएट्सची, स्वर्णेंदु भट्टाचार्य, सेड्रिक श्मिट, माटेयो मोंटेसे, एड्रियन चौवेट, सिल्वेन हेर्मेलिन, फ्लोरेंस चियोडी, बोइगी बोनासीना, पिगी बोनादिना, जेनिफेरा पेडेइका। इवान रोड्रिगेज और जीन-पियरे वुल्फ, 28 अप्रैल 2021, विज्ञान
DOI: 10.1126 / Sciadv.abe1911

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