Paul-Flechsig-Institut für Hirnforschung
 Universitätsmedizin Leipzig

Lichttransport durch die Retina: Optik der Wirbeltiernetzhaut

Es ist eine alte Frage, wie die Wirbeltiernetzhaut trotz ihrer Inversion funktioniert. Immerhin muss das einfallende Licht alle (lichtstreuenden) Netzhautschichten passieren, bevor es von den Lichtsinneszellen detektiert werden kann. Wir haben kürzlich gezeigt, dass die Müllerschen Radialgliazellen als lichtleitende Fasern fungieren und so die inneren Netzhautschichten „umgehen" (Franze et al., 2007; Agte et al., 2011).

Diese Lichtleitung muss jedoch an der äußeren Körnerschicht enden, wo die Müllerzellfortsätze in dünne Zellausläufer übergehen. Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass die radialen Stapel von Photorezeptorzellkernen als „Linsenketten" fungieren und damit den Abstand zwischen Müllerzellstammfortsätzen und Photorezeptorinnensegmenten überbrücken (Solovei et al., 2009; Kuhrt et al., 2012). Um diese Hypothese zu prüfen und um den komplexen Weg des Lichtes durch die gesamte Netzhaut aufzuklären, wollen wir (1) das Zahlenverhältnis der aufeinanderfolgenden lichtleitenden Elemente und (2) die funktionelle Struktur der „Übergangszonen" zwischen diesen analysieren sowie (3) den Lichttransport durch die Retina direkt sichtbar machen. Letzteres wird erreicht mittels Applikation eines Laserstrahles durch eine dünne Faser auf die innere Netzhautoberfläche, dann werden der Strahlengang des Lasers (Divergenz) und die durch ich ihn induzierte Fluoreszenz in den (mit fluoreszenten Vitalfarbstoffen markierten) Netzhautstrukturen aufgezeichnet (Abb. 1). Schließlich soll eine mathematische Modellierung des Lichttransportes durch die Netzhaut erfolgen.

Literatur

Agte S, Junek S, Matthias S, Ulbricht E, Erdmann I, Wurm A, Schild D, Käs JA, Reichenbach A. Müller glial cell-provided cellular light guidance through the vital guinea-pig retina. Biophys J 2011,101:2611-2619.

Franze K, Grosche J, Skatchkov SN, Schinkinger S, Foja C, Schild D, Uckermann O, Travis K, Reichenbach A, Guck J. Müller cells are living optical fibers in the vertebrate retina. Proc Natl Acad Sci USA 2007,104:8287-8292.

Kuhrt H, Gryga M, Wolburg H, Joffe B, Grosche J, Reichenbach A, Noori HR. Postnatal mammalian retinal development: quantitative data and general rules. Prog Retin Eye Res 2012,31:605-621.

 Solovei I, Kreysing M, Lanctôt C, Kösem S, Peichl L, Cremer T, Guck J, Joffe B. Nuclear architecture of rod photoreceptor cells adapts to vision in mammalian evolution. Cell 2009,137:356-368.

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Intraretinale Lichtleitung. Müllerzellen als lichtleitende Fasern beleuchten die Photorezeptoren „ihrer" retinalen Säule. Wenn der Endfuß einer Müllerzelle selektiv von einem Laserstrahl beleuchtet wird, wird Licht zu einer kleinen Gruppe von Photorezeptor-Außensegmenten auf der gegenüberliegenden Netzhautseite transportiert. A-C: Mikroskopischer Blick auf ein sogenanntes wholemount-Präparat. Bei Hellfeld-Beleuchtung sind die Außensegmente sichtbar (A). Trifft ein Laserstrahl einen Müllerzell-Endfuß an der Glaskörperseite, wird eine Gruppe von leuchtenden Punkten an der Photorezeptorseite sichtbar (B). Nach dem Übereinanderlegen von A und B wird sichtbar, daß das Licht in die Außensegmente von etwa 10 Photorezeptoren transportiert wurde (C). D, E: Ein ähnliches Experiment an einem retinalen Schnittpräparat auf einem Filter. Von links kommt ein Laserstrahl (Pfeil). Trifft der Strahl einen Müllerzell-Endfuß, gibt es keine Lichtstreuung im Gewebe und ein schmaler Bereich auf dem Filter hinter den Photorezeptoren erscheint hell erleuchtet (D). Dringt der Laserstrahl zwischen zwei Endfüßen ins Gewebe ein, gibt es Lichtstreuung (grün) und der Lichtfleck auf dem Filter ist größer und unschärfer (E).

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Letzte Änderung: 19.04.2017, 10:43 Uhr
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