Intrinsically photosensitive retinal ganglion cell
اندرونی طور پر فوٹو حساس ریٹنا گینگلیئن سیل (آئی پی آر جی سی)، جسے فوٹو حساس ریٹنا گینگلیئن سیل (پی آر جی سی) بھی کہا جاتا ہے، یا میلانوپسین پر مشتمل ریٹنا گینگلیئن سیل (ایم آر جی سی)، ممالیہ آنکھ کے ریٹنا میں ایک قسم کے نیوران ہیں۔ (کچھ اس طرح) آئی پی آر جی سی کی موجودگی کا شبہ پہلی بار 1927 میں اس وقت ہوا جب چھڑی کے بغیر، مخروطی چوہے اب بھی پنکھوں کے سکڑنے کے ذریعے ہلکے محرک کا جواب دیتے ہیں، اس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ ریٹنا میں صرف چھڑی اور شنک ہی روشنی کے حساس نیوران نہیں ہیں۔ پھر بھی ان خلیوں پر تحقیق 1980 کی دہائی تک آگے نہیں بڑھی۔ حالیہ تحقیق سے پتہ چلا ہے کہ یہ ریٹنا گینگلیئن خلیات، دیگر ریٹنا گینگلیئن خلیوں کے برعکس، میلانوپسن، ایک ہلکے حساس پروٹین کی موجودگی کی وجہ سے اندرونی طور پر فوٹو حساس ہیں۔ لہذا، وہ چھڑی اور شنک خلیوں کے علاوہ فوٹو ریسیپٹرز کا تیسرا درجہ تشکیل دیتے ہیں۔ جائزہ سلاخوں اور شنکوں کے مقابلے میں، آئی پی آر جی سی زیادہ سست روی سے جواب دیتے ہیں اور طویل مدت میں روشنی کی موجودگی کا اشارہ دیتے ہیں۔ وہ ریٹنا گینگلیئن خلیوں کے ایک بہت چھوٹے ذیلی سیٹ (~ 1 ٪) کی نمائندگی کرتے ہیں۔ ان کے فعال کردار غیر تصویر بنانے والے ہوتے ہیں اور بنیادی طور پر پیٹرن وژن سے مختلف ہوتے ہیں۔ وہ ماحول کی روشنی کی شدت کی مستحکم نمائندگی فراہم کرتے ہیں۔ ان کے کم از کم تین بنیادی کام ہوتے ہیں: وہ سرکیڈین تالوں کو 24 گھنٹے کے لائٹ/ڈارک سائیکل سے ہم آہنگ کرنے میں اہم کردار ادا کرتے ہیں، جو بنیادی طور پر دن کی لمبائی اور رات کی لمبائی کی معلومات فراہم کرتے ہیں۔ وہ ریٹینو ہائی پوتھامک ٹریکٹ (آر ایچ ٹی) کے ذریعے ہلکی معلومات براہ راست دماغ کے سرکیڈین پیس میکر، ہائپوتھلمس کے سپراچیسمٹک نیوکلئس کو بھیجتے ہیں۔ ان گینگلیئن خلیوں کی جسمانی خصوصیات روزانہ کی روشنی میں داخل ہونے (مطابقت پذیری) میکانزم کی معروف خصوصیات سے ملتی ہیں جو سرکیڈین تال کو منظم کرتی ہیں۔ اس کے علاوہ، آئی پی آر جی سی ایس سی این-سمپیتھٹک اعصابی سرکٹ کے ذریعے بالوں کے پھوڑے کی تخلیق نو جیسے پردیی بافتوں کو بھی متاثر کر سکتے ہیں۔ فوٹو حساس گینگلیئن خلیات دماغ کے دیگر اہداف کو اعصابی بناتے ہیں، جیسے پیپلری کنٹرول کا مرکز، مڈ برین کا اولیوری پریٹیکٹل نیوکلئس۔ وہ شاگرد کے سائز کے ضابطے اور ماحول کی روشنی کے حالات کے لیے دیگر طرز عمل کے ردعمل میں حصہ ڈالتے ہیں۔ وہ فوٹوک ریگولیشن اور ہارمون میلاٹونن کی رہائی کے شدید فوٹوک دبانے میں معاون ہوتے ہیں۔ چوہوں میں، وہ شعوری بصری ادراک میں کچھ کردار ادا کرتے ہیں، بشمول باقاعدہ گریٹنگز کا ادراک، روشنی کی سطح، اور مقامی معلومات۔ انسانوں میں فوٹو ریسیپٹو گینگلیئن خلیات کو الگ کر دیا گیا ہے، جہاں، سرکیڈین تال کو منظم کرنے کے علاوہ، انہیں چھڑی اور شنک فوٹو ریسیپٹرز کی خرابیوں میں مبتلا چھڑی کے بغیر، مخروطی مضامین میں روشنی کی شناخت کی ایک حد تک ثالثی کرنے کے لیے دکھایا گیا ہے۔ فرحان ایچ زیدی اور ان کے ساتھیوں کے کام سے پتہ چلتا ہے کہ فوٹو ریسیپٹو گینگلیئن خلیات انسانوں میں کچھ بصری کام کر سکتے ہیں۔ فوٹو ریسیپٹو گینگلیئن خلیات، میلانوپسن کی فوٹوپیگمنٹ، روشنی کے ذریعے بنیادی طور پر مرئی سپیکٹرم کے نیلے حصے میں (~ 480 نینو میٹر پر جذب کی چوٹیاں) پرجوش ہوتی ہے۔ ان خلیوں میں فوٹو ٹرانسڈکشن میکانزم کو پوری طرح سے سمجھا نہیں گیا ہے، لیکن ایسا لگتا ہے کہ یہ انورٹبریٹ ربڈومیرک فوٹو ریسیپٹرز سے ملتا جلتا ہے۔ روشنی کو براہ راست جواب دینے کے علاوہ، یہ خلیات ریٹنا میں سنپیٹک کنکشن کے ذریعے سلاخوں اور شنکوں سے حوصلہ افزا اور روک تھام کے اثرات حاصل کر سکتے ہیں۔ دماغ کے ان گینلیا اندرونی علاقوں کے محور جن کا تعلق آبجیکٹ ریکگنیشن سے ہے، بشمول سپیریئر کولیکولس اور ڈورسل لیٹرل جینیکولیٹ نیوکلئس۔ ساخت آئی پی آر جی سی رسیپٹر یہ فوٹو ریسیپٹر خلیات پورے ریٹنا اور دماغ دونوں میں پیش کرتے ہیں۔ ان میں سیل جھلی کے ساتھ مختلف مقدار میں فوٹوپیگمنٹ میلانوپسن ہوتا ہے، بشمول محور پر آپٹک ڈسک، سوما، اور سیل کے ڈینڈرائٹس تک۔ آئی پی آر جی سی میں نیورو ٹرانسمیٹر گلوٹامیٹ، گلائسین، اور جی اے بی اے کے لیے جھلی رسیپٹر ہوتے ہیں۔ فوٹو حساس گینگلیئن خلیات ڈی پولرائزنگ کے ذریعے روشنی کا جواب دیتے ہیں، اس طرح اس شرح میں اضافہ ہوتا ہے جس پر وہ اعصابی قوتوں کو فائر کرتے ہیں، جو کہ دیگر فوٹو ریسیپٹر خلیوں کے برعکس ہے، جو روشنی کے جواب میں ہائپر پولرائز ہوتے ہیں۔ چوہوں میں ہونے والے مطالعات کے نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ آئی پی آر جی سی کے محور غیر مائیلینیٹڈ ہیں۔ میلانوپسن دیگر فوٹو ریسیپٹر روغنوں کے برعکس، میلانوپسن میں پرجوش فوٹوپیگمنٹ اور فوٹو آئسومیرس دونوں کے طور پر کام کرنے کی صلاحیت ہوتی ہے۔ چھڑی کے خلیوں اور شنک خلیوں میں بصری اوپسن کے برعکس، جو فوٹو حساس 11-سی آئی ایس-ریٹینل میں آل-ٹرانس-ریٹینل کو دوبارہ چارج کرنے کے لیے معیاری بصری چکروں پر انحصار کرتے ہیں، میلانوپسن آل-ٹرانس-ریٹینل کو خود 11-سی آئی ایس-ریٹینل میں آئسومیرائز کرنے کے قابل ہوتا ہے جب کسی دوسرے فوٹون سے محرک ہوتا ہے۔ لہذا ایک آئی پی آر جی سی اس تبدیلی کے لیے مولر خلیوں اور/یا ریٹنا روغن اپیتھیلیم خلیوں پر انحصار نہیں کرتا ہے۔ میلانوپسن کی دو آئسوفارم اپنی سپیکٹرم حساسیت میں مختلف ہیں، کیونکہ 11-سی آئی ایس-ریٹینل آئسوفارم روشنی کی مختصر طول موج کے لیے زیادہ ذمہ دار ہے، جبکہ آل-ٹرانس آئسوفارم روشنی کی لمبی طول موج کے لیے زیادہ ذمہ دار ہے۔ مطابقت پذیری ان پٹ اور آؤٹ پٹ آئی پی آر جی سیز باہمی مطابقت پذیری کے ذریعے ڈوپامینجک امیکرائن خلیوں (ڈی اے خلیات) سے پہلے اور بعد میں مطابقت پذیری دونوں ہوتے ہیں، جس میں آئی پی آر جی سیز ڈی اے خلیوں کو پرجوش اشارے بھیجتے ہیں، اور ڈی اے خلیات آئی پی آر جی سیز کو روک تھام کے اشارے بھیجتے ہیں۔ ان روک تھام کے اشاروں کو جی اے بی اے کے ذریعے ثالثی کی جاتی ہے، جو ڈوپامائن کے ساتھ ڈی اے خلیوں سے مشترکہ طور پر خارج ہوتا ہے۔ آئی پی آر جی سی میں میلانوپسن ٹرانسکرپشن کو اپ ریگولیٹ کرکے اور اس طرح فوٹو ریسیپٹر کی حساسیت میں اضافہ کرکے روشنی کی موافقت کے عمل میں ڈوپامائن کے کام ہوتے ہیں۔ ڈی اے امیکرائن سیل کی روک تھام کے متوازی، سومیٹوسٹیٹن کو جاری کرنے والے امیکرائن خلیات، جو خود ڈی اے امیکرائن خلیوں کے ذریعہ روکتے ہیں، آئی پی آر جی سی کو روکتے ہیں۔ آئی پی آر جی سی ڈینڈرائٹس میں دیگر سنپیٹک ان پٹ میں شنک دو قطبی خلیات اور راڈ دو قطبی خلیات شامل ہیں۔ آؤٹ پٹ آئی پی آر جی سی کا ایک پوسٹسیناپٹک ہدف ہائپوتھلمس کا سپراچیسمٹک نیوکلئس (ایس سی این) ہے، جو کسی جاندار میں سرکیڈین گھڑی کے طور پر کام کرتا ہے۔ آئی پی آر جی سیز پٹیوٹری اڈینیلل سائکلیز-ایکٹیویٹنگ پروٹین (پی اے سی اے پی) اور گلوٹامیٹ دونوں کو ایس سی این پر ایک مونوسیناپٹک کنکشن کے ذریعے جاری کرتے ہیں جسے ریٹینو ہائپوتھامک ٹریکٹ (آر ایچ ٹی) کہا جاتا ہے۔ گلوٹامیٹ کا ایس سی این نیوران پر ایک پرجوش اثر ہوتا ہے، اور پی اے سی اے پی ہائپوتھلمس میں گلوٹامیٹ کے اثرات کو بڑھاتا دکھائی دیتا ہے۔ آئی پی آر جی سی کے دیگر پوسٹ سنپیٹک اہداف میں شامل ہیں: انٹرجینٹیکولیٹ لفلیٹ (آئی جی ایل)، تھیلمس میں واقع نیوران کا ایک مجموعہ، جو سرکیڈین انٹریمنٹ میں کردار ادا کرتا ہے۔ اولیوری پریٹیکٹل نیوکلئس (او پی این)، مڈ برین میں نیوران کا ایک مجموعہ جو پیپلری لائٹ ریفلیکس کو کنٹرول کرتا ہے۔ وینٹرولیٹرل پری آپٹک نیوکلئس (وی ایل پی او)، جو ہائپوتھلمس میں واقع ہے اور نیند کے لیے ایک کنٹرول سینٹر ہے۔ امیگدالا۔ فنکشن پوپلری لائٹ ریفلیکس مختلف فوٹو ریسیپٹر ناک آؤٹ چوہوں کا استعمال کرتے ہوئے، محققین نے پوپلری لائٹ ریفلیکس (پی ایل آر) کے عارضی اور مستقل سگنلنگ دونوں میں آئی پی آر جی سی کے کردار کی نشاندہی کی ہے۔ عارضی پی ایل آر مدھم سے اعتدال پسند روشنی کی شدت پر ہوتا ہے اور یہ چھڑی کے خلیوں میں ہونے والے فوٹو ٹرانسڈکشن کا نتیجہ ہے، جو آئی پی آر جی سی پر سنپیٹک ان پٹ فراہم کرتے ہیں، جو بدلے میں معلومات کو درمیانی دماغ میں اولیوری پریٹیکٹل نیوکلئس تک پہنچاتے ہیں۔ عارضی پی ایل آر میں آئی پی آر جی سی سے مڈ برین تک معلومات کے ریلے میں شامل نیورو ٹرانسمیٹر گلوٹامیٹ ہے۔ روشن روشنی کی شدت پر مستقل پی ایل آر ہوتا ہے، جس میں آئی پی آر جی سی کو ان پٹ فراہم کرنے والی چھڑی کا فوٹو ٹرانسڈکشن اور میلانوپسن کے ذریعے خود آئی پی آر جی سی کا فوٹو ٹرانسڈکشن دونوں شامل ہوتے ہیں۔ محققین نے تجویز کیا ہے کہ مستقل پی ایل آر میں میلانوپسن کا کردار راڈ خلیوں کے برعکس روشنی کے محرکات کے ساتھ موافقت کی کمی کی وجہ سے ہے، جو موافقت کا مظاہرہ کرتے ہیں۔ مستقل پی ایل آر کو آئی پی آر جی سی سے پی اے سی اے پی کے ذریعے برقرار رکھا جاتا ہے۔ ہوش میں نظر آنے میں ممکنہ کردار چھڑی کے بغیر، مخروط انسانوں کے ساتھ تجربات نے رسیپٹر کے لیے ایک اور ممکنہ کردار کا مطالعہ کرنے کی اجازت دی۔ 2007 میں، فوٹو ریسیپٹو گینگلیئن سیل کے لیے ایک نیا کردار پایا گیا۔ زیدی اور ان کے ساتھیوں نے دکھایا کہ انسانوں میں ریٹنا گینگلیئن سیل فوٹو ریسیپٹر ہوش میں نظر آنے کے ساتھ ساتھ غیر امیج بنانے والے افعال جیسے سرکیڈین تال، رویے اور پیپلری رد عمل میں بھی حصہ ڈالتا ہے۔ چونکہ یہ خلیے زیادہ تر نیلی روشنی کا جواب دیتے ہیں، اس لیے یہ تجویز کیا گیا ہے کہ ان کا میسوپک وژن میں ایک کردار ہے اور یہ کہ راڈ (سیاہ) اور شنک (ہلکی) روشنی کے ساتھ خالص ڈوپلیکس ریٹنا کا پرانا نظریہ آسان تھا۔ صیدی اور ان کے ساتھیوں کے بے چھڑی، بے شنک انسانی مضامین کے ساتھ کام نے اس لیے گینگلیئن سیل فوٹو ریسیپٹر کے لیے امیج بنانے (بصری) کرداروں کا دروازہ بھی کھول دیا ہے۔ یہ دریافت کی گئی کہ بینائی کے لیے متوازی راستے موجود ہیں: ایک کلاسک چھڑی اور شنک پر مبنی بیرونی ریٹنا سے پیدا ہوتا ہے، دوسرا اندرونی ریٹنا سے پیدا ہونے والا ابتدائی بصری چمک کا پتہ لگانے والا۔ ایسا لگتا ہے کہ مؤخر الذکر پہلے سے پہلے روشنی کے ذریعے متحرک ہوتا ہے۔ کلاسیکی فوٹو ریسیپٹر بھی نئے فوٹو ریسیپٹر سسٹم میں شامل ہوتے ہیں، اور رنگ کی مستقل مزاجی ایک اہم کردار ادا کر سکتی ہے جیسا کہ فوسٹر نے تجویز کیا ہے۔ چھڑی کے بغیر، مخروط انسانی ماڈل کے مصنفین کی طرف سے یہ تجویز کیا گیا ہے کہ ریسیپٹر بہت سی بیماریوں کو سمجھنے میں اہم کردار ادا کر سکتا ہے، بشمول دنیا بھر میں اندھے پن کی بڑی وجوہات جیسے گلوکوما، ایک ایسی بیماری جو گینگلیئن خلیوں کو متاثر کرتی ہے۔ دیگر ممالیہ جانوروں میں، فوٹو حساس گینگلیا نے ہوش میں نظر میں حقیقی کردار ادا کیا ہے۔ جینیفر ایکر اور دیگر کے زیر اہتمام ٹیسٹ۔ پتہ چلا کہ چھڑیوں اور شنک کی کمی والے چوہے یکساں طور پر چمکدار سرمئی اسکرین کے بجائے عمودی سلاخوں کے سلسلے کی طرف تیرنا سیکھ سکتے ہیں۔ وایلیٹ سے بلیو لائٹ زیادہ تر کام سے پتہ چلتا ہے کہ رسیپٹر کی چوٹی سپیکٹرم حساسیت 460 اور 484 این ایم کے درمیان ہے۔ لاکلی اور دیگر۔ 2003 میں دکھایا گیا کہ روشنی کی 460 این ایم (نیلی) طول موج میلاٹونن کو 555 این ایم (سبز) روشنی سے دوگنا دباتی ہے، جو فوٹوپک بصری نظام کی چوٹی حساسیت ہے۔ ایک بے چھڑی، بے مخروط انسان کا استعمال کرتے ہوئے زیدی، لاکلے اور شریک مصنفین کے کام میں، یہ پایا گیا کہ ایک بہت ہی شدید 481 این ایم محرک کچھ شعوری روشنی کے ادراک کا باعث بنا، جس کا مطلب ہے کہ کچھ ابتدائی بصارت کا احساس ہوا۔ 1923 میں دریافت، کلائڈ ای کیلر نے مشاہدہ کیا کہ نابینا چوہوں کی آنکھوں میں پپل جو اس نے غلطی سے پالے تھے اب بھی روشنی کا جواب دیتے ہیں۔ راڈ لیس، کون لیس چوہوں کی پیپلری لائٹ ریفلیکس کو برقرار رکھنے کی صلاحیت ایک اضافی فوٹو ریسیپٹر سیل کا اشارہ تھی۔ 1980 کی دہائی میں، چھڑی اور شنک کی کمی والے چوہوں میں تحقیق نے ریٹنا میں ڈوپامائن کے ضابطے کو ظاہر کیا، جو روشنی کی موافقت اور فوٹو اینٹرینمنٹ کے لیے ایک معروف نیوروموڈولیٹر ہے۔ تحقیق 1991 میں جاری رہی، جب رسل جی فوسٹر اور ان کے ساتھیوں بشمول اگناسیو پروونسیو نے ظاہر کیا کہ فوٹو اینٹرینمنٹ، سرکیڈین تال کی بصری ڈرائیو، اور نہ ہی پائنل گلینڈ سے میلاٹونن کے سراو کے ضابطے کے لیے، راڈ اور کون ناک آؤٹ چوہوں کے ذریعے سلاخوں اور شنکوں کی ضرورت نہیں تھی۔ بعد میں پروونسیو اور ساتھیوں کے کام سے پتہ چلا کہ یہ فوٹو ریسپانس ریٹنا کی گینگلیئن سیل پرت میں موجود فوٹوپیگمنٹ میلانوپسن کے ذریعے ثالثی کی گئی تھی۔ فوٹو ریسیپٹرز کی شناخت 2002 میں سمیر ہٹر، ڈیوڈ برسن اور ان کے ساتھیوں نے کی تھی، جہاں انہیں میلانوپسن دکھایا گیا تھا جو گینگلیئن خلیوں کا اظہار کرتے ہیں جن میں ایک اندرونی روشنی کا ردعمل ہوتا ہے اور غیر تصویر بنانے والے وژن میں شامل دماغ کے متعدد علاقوں میں پیش کیا جاتا ہے۔ 2005 میں، پانڈا، میلیان، کیو، اور ساتھیوں نے مظاہرہ کیا کہ میلانوپسن فوٹوپیگمنٹ گینگلیئن خلیوں میں فوٹو ٹرانسڈکشن روغن تھا۔ ڈینس ڈیسی اور ان کے ساتھیوں نے اولڈ ورلڈ بندر کی ایک نوع میں دکھایا کہ میلانوپسن کا اظہار کرنے والے وشال گینگلیئن خلیات لیٹرل جینیکولیٹ نیوکلئس (ایل جی این) میں پیش کیے جاتے ہیں۔ اس سے پہلے صرف مڈ برین (پری ٹیکٹل نیوکلئس) اور ہائپوتھلمس (سپرا-چیسمٹک نیوکلئی، ایس سی این) کے پروجیکشن دکھائے گئے تھے۔ تاہم، رسیپٹر کے لیے ایک بصری کردار اب بھی غیر مشکوک اور غیر مصدقہ تھا۔ انسانوں میں تحقیقی تحقیق انسانوں میں رسیپٹر کا شکار کرنے کی کوششیں کی گئیں، لیکن انسانوں نے خصوصی چیلنجز پیش کیے اور ایک نئے ماڈل کا مطالبہ کیا۔ دوسرے جانوروں کے برعکس، محققین اخلاقی طور پر چھڑی اور شنک کے نقصان کو جینیاتی طور پر یا کیمیکلز کے ساتھ متاثر نہیں کر سکے تاکہ گینگلیئن خلیوں کا براہ راست مطالعہ کیا جا سکے۔ کئی سالوں تک، انسانوں میں رسیپٹر کے بارے میں صرف نتائج اخذ کیے جا سکتے تھے، حالانکہ یہ بعض اوقات مناسب تھے۔ 2007 میں، زیدی اور ان کے ساتھیوں نے چھڑی کے بغیر، مخروط انسانوں پر اپنا کام شائع کیا، جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ یہ لوگ روشنی کے غیر بصری اثرات کے لیے معمول کے ردعمل کو برقرار رکھتے ہیں۔ انسانوں میں نان راڈ، نان کون فوٹو ریسیپٹر کی شناخت اندرونی ریٹنا میں ایک گینگلیئن سیل کے طور پر پائی گئی جیسا کہ پہلے کچھ دوسرے ممالیہ جانوروں میں راڈ لیس، کون لیس ماڈلز میں دکھایا گیا تھا۔ یہ کام نایاب بیماریوں کے مریضوں کا استعمال کرتے ہوئے کیا گیا تھا جنہوں نے کلاسیکی چھڑی اور شنک فوٹو ریسیپٹر فنکشن کو ختم کر دیا لیکن گینگلیئن سیل فنکشن کو محفوظ رکھا۔ کوئی چھڑی یا شنک نہ ہونے کے باوجود، مریضوں نے سرکیڈین فوٹو اینٹرینمنٹ، سرکیڈین رویے کے نمونوں، میلاٹونن کو دبانے، اور شاگردوں کے رد عمل کی نمائش جاری رکھی، ماحولیاتی اور تجرباتی روشنی کے لیے چوٹی سپیکٹرم حساسیت کے ساتھ جو میلانوپسن فوٹوپیگمنٹ سے ملتی ہے۔ ان کا دماغ بھی بصارت کو اس تعدد کی روشنی سے جوڑ سکتا ہے۔ معالجین اور سائنس دان اب انسانی بیماریوں اور اندھے پن میں نئے رسیپٹر کے کردار کو سمجھنے کی کوشش کر رہے ہیں۔ اندرونی طور پر فوٹو حساس آر جی سی کو بھی درد شقیقہ کے حملوں کے دوران روشنی کے ذریعے سر درد کے اضافے میں ملوث کیا گیا ہے۔ بسٹریٹیفائیڈ سیل میلانوپسن مڈجٹ سیل پیراسول سیل فوٹو ریسیپٹر حوالہ جات بیرونی لنکس میلانوپسن-ایکسپریسنگ، اندرونی طور پر فوٹو حساس ریٹینل گینگلین سیل، ویب ویژن، یونیورسٹی آف یوٹاہ، یو ایس آئی پی آر جی سیز براؤن یونیورسٹی، روڈ آئلینڈ، یو ایس ہیومن آئی اناٹومی ہسٹولوجی فوٹو ریسیپٹر سیل سرکیڈین تال بصری نظام نیورو سائنس