北京大学发文Nature解释单个突触如何将视觉和潜意识信息传递给大脑

由中国北京大学领导的研究发现，果蝇的一种视网膜感光细胞通过共同释放组胺参与视觉感知和昼夜节律光干扰。

　　

中国北京大学领导的一项研究发现，果蝇的一种视网膜感光细胞通过在第一个视觉突触上共同释放组胺和乙酰胆碱，参与视觉感知和昼夜节律光干扰。

在一篇发表在《Nature》杂志上的论文中，研究小组详细介绍了果蝇视觉系统通过在R8光感受器细胞中共同传递两种神经递质——组胺和乙酰胆碱，来分离视觉感知和昼夜节律光携带的发现。

光检测包括通过眼睛中的光感受器捕获信号，这对于图像形成和潜意识视觉功能至关重要，例如根据每天的光暗周期调节生物节律(生物钟的光干扰)。光学系统在图像形成(基于局部对比度)和非图像相关任务(基于全局辐照度)方面有不同的途径。

这项研究揭示了视觉信号分离的神经基础。它表明，在传递两种化学信使(组胺和乙酰胆碱)的系统的第一个突触上，与图像相关的和潜意识的感觉功能可以分开。

果蝇的R8光感受器被发现负责图像形成视觉和昼夜节律光干扰。当检测到光线时，R8共同传递两种不同的神经递质，组胺和乙酰胆碱，从而启动不同的功能。基于对比度的通路驱动图像形成的视觉通路，而昼夜节律光诱导依赖于基于辐照度的通路。

果蝇(Drosophila melanogaster)经常被用作视觉研究的模型。这项研究包括测量果蝇大脑中负责调节生物钟的单个细胞中的离子电流。研究发现，只有对蓝敏感的pR8和对绿敏感的yR8这两种特定的光感受器，能够利用神经递质乙酰胆碱将辐射信号传递给果蝇大脑中的中央时钟神经元。

消除组胺和乙酰胆碱传递分别损害了运动检测和昼夜节律光干扰。这证明了这些神经递质在驱动特定行为中的重要性。

特定的时钟神经元(在本研究中标记为AMA)接收来自pR8和yR8光感受器的辐照度输入。这些AMA神经元整合了来自不同方向和波长的光的辐射输入，并通过化学和电的方式连接在一起。

作者认为，除了R8外，传统的光感受器也可能使用组胺介导的途径来激发时钟神经元以实现昼夜节律光干扰。这些通路可能从图像形成信号中重建辐射信号，这是图像形成视觉和昼夜光干扰之间的一种意想不到的串扰，突出了光刺激对神经递质释放的动态调节。

虽然这项研究揭示了果蝇区分不同视觉功能的机制，但它表明，类似的机制可能在哺乳动物的视觉途径中起作用。识别从图像形成路径中提取辐照信号的电路可以增强我们对视觉处理的理解。这项研究还提供了昏暗的光线如何在没有组胺信号的情况下激活时钟神经元的见解。

A single photoreceptor splits perception and entrainment by cotransmission