Les scientifiques de l'équipe de recherche «ont pu voir la lumière laser, qui était en dehors de la plage visible normale, et nous voulions vraiment comprendre comment ils pouvaient détecter la lumière qui était censée être invisible», explique Frans Vinberg.
Les manuels scientifiques disent que les humains ne peuvent pas voir la lumière infrarouge. De nouvelles recherches, cependant, montrent que nos rétines peuvent le sentir dans certaines conditions.
En utilisant des cellules de la rétine des souris et des personnes, et des lasers puissants qui émettent des impulsions de lumière infrarouge, les chercheurs ont constaté que lorsque des impulsions de lumière laser rapidement, les cellules de détection de lumière dans la rétine obtiennent parfois un coup double de l'énergie infrarouge. Quand cela se produit, l'œil est capable de détecter la lumière qui tombe en dehors du spectre visible.
«Nous utilisons ce que nous avons appris dans ces expériences pour essayer de développer un nouvel outil qui permettrait non seulement aux médecins d'examiner l'œil mais aussi de stimuler des parties spécifiques de la rétine pour déterminer si elle fonctionne correctement», explique l'investigateur principal Vladimir J Kefalov, professeur agrégé d'ophtalmologie et de sciences visuelles à l'Université de Washington à St. Louis. "Nous espérons que cette découverte aura finalement des applications très pratiques."
Clignote dans le laboratoire
La recherche a commencé après que des scientifiques de l'équipe de recherche ont rapporté avoir vu des éclairs de lumière verte occasionnels lorsqu'ils travaillaient avec un laser infrarouge. Contrairement aux pointeurs laser utilisés dans les amphithéâtres ou comme jouets, le puissant laser infrarouge avec lequel les scientifiques ont travaillé émet des ondes lumineuses que l'œil humain considère comme invisibles.
"Ils ont pu voir la lumière laser, qui était en dehors de la plage visible normale, et nous voulions vraiment comprendre comment ils pouvaient détecter la lumière qui était censée être invisible", explique Frans Vinberg, l'un des responsables de l'étude. auteurs et chercheur postdoctoral au département d'ophtalmologie et de sciences visuelles.
Vinberg, Kefalov et leurs collègues ont examiné la littérature scientifique et revu les rapports de personnes voyant de la lumière infrarouge. Ils ont répété des expériences précédentes dans lesquelles la lumière infrarouge avait été vue, et ils ont analysé une telle lumière de plusieurs lasers pour voir ce qu'ils pouvaient apprendre sur comment et pourquoi il est parfois visible.
«Nous avons expérimenté des impulsions laser de différentes durées qui ont fourni le même nombre total de photons, et nous avons constaté que plus le pouls était court, plus il était probable qu'une personne puisse le voir», explique Vinberg.
"Bien que le temps entre les impulsions était si court qu'il ne pouvait pas être remarqué à l'œil nu, l'existence de ces impulsions était très important pour permettre aux gens de voir cette lumière invisible."
Deux photons à la fois
Normalement, une particule de lumière, appelée un photon, est absorbée par la rétine, qui crée alors une molécule appelée photopigment, qui commence le processus de conversion de la lumière en vision. En vision standard, chacun d'un grand nombre de photopigments absorbe un seul photon.
Mais en emballant beaucoup de photons dans une courte impulsion de la lumière laser pulsée rapidement, deux photons peuvent être absorbés en même temps par un seul photopigment, et l'énergie combinée des deux particules de lumière est suffisante pour activer le pigment et permettre l'œil pour voir ce qui est normalement invisible.
«Le spectre visible comprend des ondes de lumière de longueur nanométrique 400-720», explique Kefalov, professeur agrégé d'ophtalmologie et de sciences visuelles. "Mais si une molécule de pigment dans la rétine est frappée en succession rapide par une paire de photons de longueur nanométrique 1,000, ces particules légères fourniront la même quantité d'énergie qu'un seul coup d'un photon 500-nanomètre, ce qui est bien dans le spectre visible. C'est comme ça que nous pouvons le voir. "
Recherche sur la rétine?
Les chercheurs sont les premiers à signaler que l'œil peut percevoir la lumière grâce à ce mécanisme, mais l'idée d'utiliser une lumière laser moins puissante pour rendre les choses visibles n'est pas nouvelle.
Le microscope à deux photons, par exemple, utilise des lasers pour détecter des molécules fluorescentes profondément dans les tissus. Et les chercheurs disent qu'ils travaillent déjà sur les moyens d'utiliser l'approche à deux photons dans un nouveau type d'ophtalmoscope, qui est un outil qui permet aux médecins d'examiner l'intérieur de l'œil.
L'idée est qu'en faisant briller un laser infrarouge pulsé dans l'œil, les médecins pourraient stimuler des parties de la rétine pour en apprendre davantage sur sa structure et sa fonction chez les yeux sains et chez les personnes atteintes de maladies rétiniennes telles que la dégénérescence maculaire.
La recherche a été rendue possible, en partie, par le développement par l'équipe Kefalov d'un outil qui a permis aux scientifiques d'obtenir des réponses légères à partir de cellules rétiniennes et de molécules de photopigment. Cet appareil est déjà disponible dans le commerce et est utilisé dans plusieurs centres de recherche sur la vision à travers le monde.
Cet article a été republié de Futurity.org
Source: Washington University à St. Louis.
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À propos de l’auteur
Jim Dryden est le directeur des émissions et des podcasts à l'Université de Washington à St. Louis.
Déclaration Divulgation: Les auteurs de l'étude ont déclaré aucun conflit d'intérêts. Le financement est venu du National Eye Institute (NEI) et l'Institut national sur le vieillissement (NIA) des National Institutes of Health (NIH), la recherche visant à prévenir la cécité, le Conseil norvégien de la recherche, et le projet TEAM financé par l'Union européenne et la Fondation pour la science polonaise.
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