中科院最新Neuron文章

　　

生物通报道：来自中科院上海生科院神经科学研究所，密歇根大学的研究人员发表了题为“Activity-Induced Long-Term Potentiation of Excitatory Synapses in Developing Zebrafish Retina In Vivo”的文章，通过运用在体研究方法，首次发现了视网膜突触功能在发育时期具有长时程增强（long-term potentiation, LTP）的能力。相关成果公布在8月9日的Neuron杂志上。

文章的通讯作者是神经科学研究所杜久林研究员，第一作者为博士生魏宏平，这项研究工作受到科技部“973”和重大科学研究计划、中国科学院“****”、以及上海市科委“浦江人才”计划和基础研究重大项目等基金资助。

长时程增强（long-term potentiation, LTP）是动物学习/记忆和发育过程中经验依赖性的神经环路修饰的突触机制之一。尽管大量的研究已发现，在发育时期，视觉经验和神经活动对于视网膜神经环路的形成至关重要，但LTP在视网膜中是否存在还是个迷。

在这篇文章中，研究人员以斑马鱼为模式动物，利用在体全细胞电生理和在体双光子成像等技术，在整体动物上研究LTP是否存在于发育期的视网膜。

首先研究人员发现在出生后3 - 6天的斑马鱼上，高频电脉冲刺激能够在视网膜双极细胞（bipolar cell）到神经节细胞（retinal ganglion cell）这一级兴奋性突触上诱导LTP，而在15 - 20天的动物上则不能；这一LTP的诱导需要突触后NMDA受体的激活。

其次，LTP的表达涉及突触前的变化，包括双极细胞轴突末端钙反应的长时程增加；微小兴奋性突触后电流（mEPSC）频率的增加；突触后电流的配对脉冲比率（PPR）及变异系数（CV）的降低等。药理实验表明这些突触前的变化主要由突触逆向信号分子花生四烯酸（arachidonic acid）介导。

并且通过进一步的功能实验，研究人员发现重复的光刺激也能在同一级突触上诱导LTP，并且由电刺激和不同种模式的光刺激诱导产生的LTP都能有效增加神经节细胞的对光反应。这项工作首次阐明了LTP的确存在于发育时期的视网膜中，为视觉经验引起的视觉神经环路修饰和发育提供了突触机制。

杜久林研究员早年毕业于中国科学技术大学，之后曾在东京大学，和美国加州大学伯克利分校分子与细胞生物学系进行研究工作。主要研究方向是多信道感觉整合与行为的神经机制，以及神经活动对血液循环系统的调节机制。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Activity-Induced Long-Term Potentiation of Excitatory Synapses in Developing Zebrafish Retina In Vivo

Neural activity-induced long-term potentiation (LTP) of synaptic transmission is believed to be one of the cellular mechanisms underlying experience-dependent developmental refinement of neural circuits. Although it is well established that visual experience and neural activity are critical for the refinement of retinal circuits, whether and how LTP occurs in the retina remain unknown. Using in vivo perforated whole-cell recording and two-photon calcium imaging, we find that both repeated electrical and visual stimulations can induce LTP at excitatory synapses formed by bipolar cells on retinal ganglion cells in larval but not juvenile zebrafish. LTP induction requires the activation of postsynaptic N-methyl-D-aspartate receptors, and its expression involves arachidonic acid-dependent presynaptic changes in calcium dynamics and neurotransmitter release. Physiologically, both electrical and visual stimulation-induced LTP can enhance visual responses of retinal ganglion cells. Thus, LTP exists in developing retinae with a presynaptic locus and may serve for visual experience-dependent refinement of retinal circuits.

作者简介：

杜久林

简历：
1988.09-1993.07 中国科学技术大学 生物物理专业 理学学士 1993.09-1998.12 中国科学院上海生理研究所 神经生物学 理学博士 1998.12-2000.06 中国科学院上海生理研究所 视觉生理学 助理研究员 2000.07-2001.06 日本东京大学 视觉神经生物学 访问学者 2001.07-2001.11 复旦大学 视觉神经生物学 讲师 2001.12-2002.06 复旦大学 视觉神经生物学 副教授 2002.07-2005.12 美国加利弗尼亚大学伯克利分校 神经生物学 博士后 2005.12-至今 中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所 神经生物学 研究员

研究方向：

多信道感觉整合与行为的神经机制，以及神经活动对血液循环系统的调节机制