Neuron:挑剔的神经元

【字体: 时间:2021年06月22日 来源:Neuron

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  在视丘体中,神经元与两只眼睛都有接触,但只对一只眼睛作出反应

  

 

   

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图片:选择的痛苦:尽管与双眼接触,老鼠视觉丘脑中的神经元只从一个视网膜传递信息。

资料来源:神经生物学MPI / Kuhl

视觉丘脑通常被认为是传递视觉刺激从视网膜到大脑皮层。马克斯·普朗克神经生物学研究所的研究人员现在表明,尽管老鼠视觉丘脑中的神经元连接到两只眼睛,但它们只与一只视网膜建立起强大的功能连接。这些结果解决了早期研究的部分矛盾结果,并证明了用功能分析补充结构数据是多么重要。

我们有两只眼睛,却只看到我们面前的树一次。因此,我们的大脑有一个复杂的任务,即以一种有意义的方式结合两只眼睛的信息。为了做到这一点,视觉刺激首先从视网膜通过所谓的神经节细胞传递到视觉丘脑。在那里,信息最终到达了明确界定的区域——这取决于传递视觉刺激的视网膜神经节细胞的类型和眼睛的来源。因此,来自右眼和左眼的信号在视丘体中被清楚地分开,并独立地传送到视觉皮层。只有在大脑的这个区域,传入的信息才被结合起来——至少根据一个长期存在的理论。

然而,最近的解剖学研究表明,小鼠视丘中的神经元数量惊人,它们与双眼都有接触。“左眼”和“右眼”信息通道的分离在老鼠身上不成立吗?托拜厄斯·邦霍费尔系的科学家们希望对这个新提出的问题提供更多的解释。他们进一步开发了一种光遗传学方法,这样他们就可以用不同颜色的光连续激活双眼的神经节细胞,并测量丘脑细胞中相应的电反应。

这一分析表明,视觉丘脑中确实有大量神经元从两个视网膜接收信息。但有趣的是,只有极少数细胞的两只眼睛的信号强度是相似的。在大多数细胞中,一只眼睛占优势,输入强度要高得多。在实验中,来自非主视眼的微弱信号没有触发动作电位,因此似乎在视觉信息的处理中没有发挥主要作用。“有了这些结果,我们就可以解释之前研究中相互矛盾的发现,”这项研究的负责人托拜厄斯·罗斯(Tobias Rose)说。“视觉丘脑中的神经元确实与两只眼睛形成了连接,但在功能上是单眼的,或者可以说是单眼的。这意味着只有一只眼睛的信号强度足以让细胞做出反应。”

选择输入

视网膜和丘脑细胞的空间排列和由此产生的连接可能性本身不能解释功能单眼。相反,科学家们显示,即使是在平等接触两只眼睛的情况下,丘脑细胞也只与一只眼睛建立起功能上的联系。因此,输入源的选择是明确的。此外,与主眼的接触部位似乎加强了,而非主眼的接触部位仍处于不成熟状态。

未来的研究旨在揭示如何确定主视眼,以及该机制是否也适用于不同类型的视网膜神经节细胞。另一个有趣的研究课题是不成熟的联系网站。乍一看,它们没有明显的功能,问题就来了:它们是否能在需要的时候被激活,从而发挥作用,例如弱视,一种视觉损伤的形式。

通过他们的研究,研究人员证明了老鼠的视觉丘脑确实通过不同的渠道传递视觉信息——大概类似于人类。此外,很明显,解剖数据集可能需要谨慎解读:仅仅因为神经元彼此接触并不意味着它们广泛交流。

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Joel Bauer*, Simon Weiler*, Martin H.P. Fernholz*, David Laubender, Volker Scheuss, Mark Hübener, Tobias Bonhoeffer, Tobias Rose (* co-first) Limited functional convergence of eye-specific inputs in the retinogeniculate pathway of the mouse Neuron, online June 18, 2021

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