Млекопитающие животные и человек в процессе эволюции приобрели способность адаптировать эндогенные физиологические и поведенческие ритмы в соответствии с 24-часовым суточным циклом. Циркадианные ритмы протекают в многочисленных физиологических процессах: поведенческие реакции, двигательная активность, цикл «сон — бодрствование», циклы секреции гормонов, таких как мелатонин, кортизол, тиреотропный гормон, и др. Освещенность окружающей среды является основным синхронизатором циркадианной системы. Открытие меланопсин-содержащих ганглиозных клеток сетчатки, являющихся фоторецепторами циркадианной системы человека и животных (3–5 % от всех ганглиозных клеток сетчатки), привело к новому пониманию роли световой информации окружающей среды в генезе строгих циклических изменений активности центральных и периферических молекулярно-биохимических реакций физиологических процессов организма в течение суток [20]. В настоящее время общепризнанно, что фоторецепторы глаз млекопитающих выполняют две разные сенсорные функции. Наиболее известная из них — это зрение при участии колбочек и палочек сетчатки с детекцией и нейронным процессингом световой информации, на основе которой происходит внутренняя презентация внешнего мира. Глаза также детектируют при участии меланопсин-содежращих ганглиозных клеток сетчатки внешнюю освещенность (иррадиацию), с учетом которой регулируется широкий спектр невизуальных реакций в организме человека и животных. Наиболее изученная из них — это синхронизация циркадианных ритмов с внешним циклом «день — ночь» [32].
Результатом идентификации меланопсин-экспрессирующих фотосенситивных ганглиозных клеток сетчатки (photosensitive retinal ganglion cells — pRGCs) являются принципиально новые представления о роли циркадианных часов в повседневной регуляции здоровья человека и драматические измененные представления о функциях сетчатки глаз [3, 33]. В ранних исследованиях было показано, что pGRCs проецируют аксоны в супрахиазматические ядра и таком образом контролируют циркадианные ритмы [20]. Наряду с этим были установлены проекции pGRCs в вентральное латеральное коленчатое тело и в межгеникулярную полоску, области участвующие в циркадианной настройке. Проекции в оливарное претектальное ядро показали роль pGRCs в регуляции зрачкового рефлекса на свет (20]. При этом максимальное сужение зрачка возникает при высокой световой иррадиации, с пиком сенситивности pGRCs 480 нм [23]. Последующими детальными исследованиями были установлены связи pGRCs с преоптическим полем, суправентрикулярной зоной, медиальной миндалиной, дорсальным латеральным коленчатым ядром и латеральной габенулярной областью [21]. Идентификация подтипов pGRCs привела к увеличению областей мозга, в которые проецируются аксоны этих клеток [31]. Исследования также показали, что pGRCs представляют главный путь передачи информации как от колбочек, палочек, так и от меланопсин контролируемых сигналов в многочисленные центры ЦНС, прежде всего в центр биоритмической регуляции — супрахиазматические ядра гипоталамуса [18].