Wissenschaftler des Forschungsteams "konnten das Laserlicht sehen, das außerhalb des normalen sichtbaren Bereichs lag, und wir wollten wirklich herausfinden, wie sie Licht erfassen konnten, das unsichtbar sein sollte", sagt Frans Vinberg.
Wissenschaftslehrbücher sagen, dass Menschen Infrarotlicht nicht sehen können. Neue Forschungen haben jedoch ergeben, dass unsere Netzhaut dies unter bestimmten Bedingungen spüren kann.
Mit Zellen aus der Netzhaut von Mäusen und Menschen und leistungsstarke Laser, die Pulse von Infrarotlicht emittieren, die Forscher fanden heraus, dass, wenn Laserlichtpulse schnell, lichtempfindlichen Zellen in der Netzhaut manchmal einen Doppelschlag von Infrarotenergie erhalten. Wenn das passiert, ist das Auge in der Lage Licht zu erfassen, die außerhalb des sichtbaren Spektrums liegt.
"Wir verwenden das, was wir in diesen Experimenten gelernt haben, um ein neues Werkzeug zu entwickeln, mit dem Ärzte nicht nur das Auge untersuchen, sondern auch bestimmte Teile der Netzhaut stimulieren können, um festzustellen, ob sie richtig funktioniert", sagt Senior Vladimir J Kefalov, außerordentlicher Professor für Augenheilkunde und visuelle Wissenschaften an der Washington University in St. Louis. "Wir hoffen, dass diese Entdeckung letztendlich einige sehr praktische Anwendungen haben wird."
Blinkt im Labor
Die Forschung begann, nachdem Wissenschaftler des Forscherteams berichtet hatten, dass sie während der Arbeit mit einem Infrarotlaser gelegentlich grünes Licht gesehen haben. Im Gegensatz zu Laserpointern, die in Hörsälen oder als Spielzeug verwendet werden, emittiert der leistungsstarke Infrarotlaser, mit dem die Wissenschaftler gearbeitet haben, Lichtwellen, die für das menschliche Auge unsichtbar sind.
"Sie konnten das Laserlicht sehen, das außerhalb des normalen sichtbaren Bereichs lag, und wir wollten wirklich herausfinden, wie sie Licht erfassen konnten, das unsichtbar sein sollte", sagt Frans Vinberg, einer der Leiter der Studie Autoren und Postdoktorand in der Abteilung für Augenheilkunde und visuelle Wissenschaften.
Vinberg, Kefalov und ihre Kollegen untersuchten die wissenschaftliche Literatur und überprüften Berichte von Personen, die Infrarotlicht sahen. Sie wiederholten frühere Experimente, in denen Infrarotlicht gesehen wurde, und sie analysierten solches Licht von mehreren Lasern, um zu sehen, was sie darüber lernen könnten, wie und warum es manchmal sichtbar ist.
"Wir experimentierten mit Laserpulsen unterschiedlicher Dauer, die die gleiche Gesamtanzahl an Photonen lieferten, und wir fanden, dass je kürzer der Puls desto wahrscheinlicher ist, dass eine Person ihn sehen kann", erklärt Vinberg.
"Obwohl die Zeitspanne zwischen den Impulsen so kurz war, dass sie mit bloßem Auge nicht wahrgenommen werden konnte, war die Existenz dieser Impulse sehr wichtig, um den Menschen zu ermöglichen, dieses unsichtbare Licht zu sehen."
Zwei Photonen auf einmal
Normalerweise wird ein Lichtteilchen, Photon genannt, von der Netzhaut absorbiert, wodurch ein Molekül entsteht, Photopigment genannt, das den Prozess der Umwandlung von Licht in die Vision beginnt. In der Standard-Vision absorbiert jede von einer großen Anzahl von Photopigmenten ein einzelnes Photon.
Aber das Packen vieler Photonen in einem kurzen Puls des schnell pulsierenden Laserlichts macht es möglich, dass zwei Photonen auf einmal durch ein einzelnes Photopigment absorbiert werden, und die kombinierte Energie der beiden Lichtteilchen ausreichend ist, um das Pigment zu aktivieren und zu ermöglichen das Auge zu sehen, was normalerweise unsichtbar ist.
"Das sichtbare Spektrum umfasst Lichtwellen, die 400-720 Nanometer lang sind", erklärt Kefalov, außerordentlicher Professor für Augenheilkunde und visuelle Wissenschaften. "Aber wenn ein Pigmentmolekül in der Netzhaut in schneller Folge von einem Photon, das 1,000 Nanometer lang ist, getroffen wird, liefern diese Lichtteilchen die gleiche Energie wie ein einzelner Treffer von einem 500-Nanometer-Photon, der gut darin ist das sichtbare Spektrum. So können wir es sehen. "
Retinaforschung?
Obwohl die Forscher als erste berichten, dass das Auge durch diesen Mechanismus Licht wahrnehmen kann, ist die Idee, mit weniger starkem Laserlicht Dinge sichtbar zu machen, nicht neu.
Das Zwei-Photonen-Mikroskop zum Beispiel verwendet Laser, um fluoreszierende Moleküle tief im Gewebe zu detektieren. Und die Forscher sagen, sie arbeiten bereits an Möglichkeiten, den Zwei-Photonen-Ansatz in einem neuen Typ von Ophthalmoskop zu verwenden, mit dem Ärzte das Innere des Auges untersuchen können.
Die Idee ist, dass Ärzte durch das Leuchten eines pulsierenden Infrarotlasers in der Lage sind, Teile der Netzhaut zu stimulieren, um mehr über ihre Struktur und Funktion in gesunden Augen und bei Menschen mit Netzhauterkrankungen wie Makuladegeneration zu erfahren.
Die Forschung wurde zum Teil ermöglicht, indem das Kefalov-Team ein Werkzeug entwickelte, mit dem die Wissenschaftler Lichtreaktionen von Netzhautzellen und Photopigmentmolekülen erhalten konnten. Dieses Gerät ist bereits kommerziell erhältlich und wird in mehreren Vision-Forschungszentren auf der ganzen Welt eingesetzt.
Dieser Artikel wurde erneut veröffentlicht Futurity.org
Quelle: Washington University in St. Louis.
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Über den Autor
Jim Dryden ist der Leiter von Broadcasts und Podcasts an der Washington University in St. Louis.
Disclosure Statement: Die Autoren der Studie erklärt, keinen Interessenkonflikt. Die Finanzierung kam von der National Eye Institute (NEI) und dem National Institute on Aging (NIA) der National Institutes of Health (NIH), Forschung von der Europäischen Union finanziert Erblindung, dem norwegischen Forschungsrat, und das Team-Projekt zu verhindern und die Stiftung für die polnische Wissenschaft.
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