新研究揭示視覺信號分離的神經基礎

中國北京大學領導的一項研究發現，果蠅的一種視網膜感光細胞通過在**個視覺突觸上共同釋放組胺和乙酰膽堿，參與視覺感知和晝夜節律光干擾。

在一篇發表在《Nature》雜志上的論文中，研究小組詳細介紹了果蠅視覺系統通過在R8光感受器細胞中共同傳遞兩種神經遞質——組胺和乙酰膽堿，來分離視覺感知和晝夜節律光攜帶的發現。

光檢測包括通過眼睛中的光感受器捕獲信號，這對于圖像形成和潛意識視覺功能至關重要，例如根據每天的光暗周期調節生物節律(生物鐘的光干擾)。光學系統在圖像形成(基于局部對比度)和非圖像相關任務(基于全局輻照度)方面有不同的途徑。

這項研究揭示了視覺信號分離的神經基礎。它表明，在傳遞兩種化學信使(組胺和乙酰膽堿)的系統的**個突觸上，與圖像相關的和潛意識的感覺功能可以分開。

果蠅的R8光感受器被發現負責圖像形成視覺和晝夜節律光干擾。當檢測到光線時，R8共同傳遞兩種不同的神經遞質，組胺和乙酰膽堿，從而啟動不同的功能。基于對比度的通路驅動圖像形成的視覺通路，而晝夜節律光誘導依賴于基于輻照度的通路。

果蠅(Drosophila melanogaster)經常被用作視覺研究的模型。這項研究包括測量果蠅大腦中負責調節生物鐘的單個細胞中的離子電流。研究發現，只有對藍敏感的pR8和對綠敏感的yR8這兩種特定的光感受器，能夠利用神經遞質乙酰膽堿將輻射信號傳遞給果蠅大腦中的中央時鐘神經元。

消除組胺和乙酰膽堿傳遞分別損害了運動檢測和晝夜節律光干擾。這證明了這些神經遞質在驅動特定行為中的重要性。

特定的時鐘神經元(在本研究中標記為AMA)接收來自pR8和yR8光感受器的輻照度輸入。這些AMA神經元整合了來自不同方向和波長的光的輻射輸入，并通過化學和電的方式連接在一起。

作者認為，除了R8外，傳統的光感受器也可能使用組胺介導的途徑來激發時鐘神經元以實現晝夜節律光干擾。這些通路可能從圖像形成信號中重建輻射信號，這是圖像形成視覺和晝夜光干擾之間的一種意想不到的串擾，突出了光刺激對神經遞質釋放的動態調節。

雖然這項研究揭示了果蠅區分不同視覺功能的機制，但它表明，類似的機制可能在哺乳動物的視覺途徑中起作用。識別從圖像形成路徑中提取輻照信號的電路可以增強我們對視覺處理的理解。這項研究還提供了昏暗的光線如何在沒有組胺信號的情況下激活時鐘神經元的見解。

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