Die Fähigkeit zu sehen verdanken Menschen und Tiere ihrer Netzhaut. Doch der genaue Prozess ist sehr komplex und stellt Mediziner und Wissenschaftler immer noch vor einige Fragen. Wie genau die Abläufe in den verschiedenen Regionen des menschlichen Auges stattfinden, fand nun ein Forschungsteam durch neuartige Untersuchungen heraus.
Retinal steht im Mittelpunkt des Sehvermögens
Die Beobachtungen der Forscher fanden auf molekularer Ebene statt und könnten für das weitere Verständnis des Sehens von großer Bedeutung sein. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler im März bei Nature.com.
Es ist bereits bekannt, dass unsere Fähigkeit zu sehen, an das Licht gebunden ist. Hierzu planten die Forscher einige tiefgehende Untersuchungen.
„Wir verwenden eine ultraschnelle zeitaufgelöste Kristallographie bei Raumtemperatur, um zu bestimmen, wie eine isomerisierte verdrehte All-Trans-Netzhaut die Photonenenergie speichert.“
Bisherige Untersuchungen zeigten, dass die Verbindung zwischen Netzhaut, Sehnerv und Gehirn über das Retinal stattfinden. Dieses Molekül löst einen blitzschnellen Umwandlungsprozess aus, wodurch gesehene Bilder entstehen.
Ihre Untersuchungen fertigten sie an Kuh- und Katzen-Augen an. Diese wurden mithilfe von Elektronen-Röntgenlaser begutachtet. Dabei wurde ein Impuls ausgelöst, deren Reaktion im Anschluss in Zeitlupe beobachtet werden konnte. Durch diese neueste Technik fanden sie heraus, dass der beschriebene Umwandlungsprozess nur eine Billionstel-Sekunde andauert. Die Forscher gehen davon aus, den „schnellsten Vorgang der Natur“ gefunden und bewiesen zu haben.
Das Auge verbindet Chemie und Physik miteinander
Die Reaktion des Retinals ist neben dabei auch auf chemische Bindungen und ein Protein angewiesen. Hierbei wird genau die richtige Menge an Protein für eine Retinal-Bewegung genutzt: „ das Retinal ist an seinen Enden zwar noch immer über chemische Bindungen ans Protein gebunden, aber es hat nun Platz genug, um sich zu drehen“, so die Forscher.
Diese Drehung basiert auf den sogenannten Van-der-Waals-Kräften, die Forscher beschreiben diesen Prozess als „Hauptschalter“: „Unsere Studie beleuchtet die frühesten Stadien des Sehvermögens bei Wirbeltieren und weist auf grundlegende Aspekte der molekularen Mechanismen der agonistischen GPCR-vermittelten Aktivierung hin.“
Die Untersuchungen wären ohne vorangehende Studien und bildgebende Verfahren nicht möglich gewesen. Die Forscher gehen außerdem davon aus, dass die molekularen Untersuchungen auch auf andere Prozesse im menschlichen Körper angewendet werden könnten.