小鼠视觉丘脑背外侧膝状体核(dLGN)中细胞类型特异的双眼交互作用机制解析

本研究通过双色光遗传学技术揭示了小鼠视觉丘脑背外侧膝状体核(dLGN)中抑制性中间神经元(interneuron)在双眼视觉整合中的核心作用。研究人员发现dLGN中间神经元比投射神经元(relay cell)接收更多双眼视网膜输入，并通过局部抑制环路调控双眼信号交互，为理解丘脑在双眼视觉中的早期加工机制提供了新视角。

　　

在视觉系统中，双眼信息的整合对深度感知和立体视觉至关重要。传统观点认为这种整合主要发生在视觉皮层，但近年研究发现，即使是在视网膜信号传递的第一中转站——背外侧膝状体核(dorsal lateral geniculate nucleus, dLGN)，神经元活动也受到双眼输入的调控。然而，这种亚皮层双眼交互的细胞和环路机制尚不明确，特别是dLGN内两类主要神经元——向皮层传递信号的投射神经元(relay cell)和局部抑制性中间神经元(interneuron)在其中的分工仍知之甚少。

为解决这一问题，路易斯维尔大学的研究团队在《iScience》发表研究，创新性地采用双色光遗传学技术，分别标记小鼠双眼的视网膜神经节细胞轴突末端，通过在体电生理记录结合形态学分析，系统比较了dLGN中relay cell和interneuron接收双眼输入的差异及其环路基础。

研究主要运用了以下关键技术：(1)双眼分别注射编码不同光敏感通道蛋白(Chrimson和Chronos/ChR2)的腺相关病毒，实现视网膜输入的双眼特异性激活；(2)在GAD67-GFP转基因小鼠脑切片中，通过荧光标记靶向记录interneuron和relay cell；(3)采用红蓝光交替刺激方案结合电压钳记录，解析兴奋性和抑制性突触后电流；(4)生物胞素标记和三维重建确定记录神经元的形态和空间分布。

研究结果
dLGN中间神经元比投射神经元接收更多直接双眼输入
通过阻断GABA能传递记录纯兴奋性输入发现，63%的interneuron能响应双眼光刺激，显著高于relay cell(41%)。interneuron对非优势眼输入也更易产生动作电位，其双眼反应的眼优势指数(ODI)显著低于relay cell(0.25 vs 0.61)，表明interneuron对双眼输入的整合更为均衡。

双眼relay cell的空间分布受限而interneuron广泛分布

形态分析显示，接收双眼输入的relay cell集中分布在同侧视网膜输入终端附近，而interneuron则遍布整个dLGN。这与两类神经元树突形态差异一致：relay cell仅通过近端树突(约100μm范围)接收视网膜输入，而interneuron的树突可延伸500μm，跨越多个眼特异性区域。

视网膜输入通过中间神经元介导广泛双眼抑制
在保留GABA能传递的记录中，99%的relay cell表现出视网膜激活诱发的抑制性突触后电流(IPSC)，其中55%接收来自双眼的抑制。值得注意的是，37%接收双眼抑制的relay cell本身并不接收直接双眼兴奋输入，说明interneuron环路可"赋予"relay cell双眼调控特性。interneuron之间也存在相互抑制连接，60%的interneuron表现出视网膜激活诱发的IPSC。

相邻神经元对显示互补的兴奋-抑制关系
在39对邻近记录的relay cell-interneuron中，最常见的关系模式(20对)是interneuron被单眼输入激活而邻近relay cell被同一输入抑制；10对位于同侧输入区的神经元对则表现为interneuron双眼兴奋与relay cell双眼抑制的对应关系。电生理与形态数据支持interneuron通过树突终末提供局部抑制，同时通过动作电位引发全域抑制的双重调控模式。

研究结论与意义
该研究首次系统揭示了dLGN内细胞类型特异的双眼信息处理机制：interneuron凭借广泛的树突分布接收更多双眼输入，并通过局部和全域抑制调控relay cell活动，构成丘脑水平的双眼整合基础。这一发现革新了对亚皮层视觉通路的认识，表明丘脑不仅是简单的信息中继站，其内在环路特别是GABA能interneuron网络，在双眼视觉的早期比较、整合和调节中发挥关键作用。

研究结果对理解双眼视觉功能障碍的神经机制具有重要启示。传统认为双眼竞争和深度知觉完全依赖皮层处理，而本研究表明丘脑interneuron的异常可能导致早期双眼信号整合失调。此外，发现interneuron网络的双向抑制特性，为开发靶向丘脑抑制环路的视觉疾病干预策略提供了新思路。在更广泛的神经科学意义上，该工作为研究其他感觉系统中丘脑环路对双侧信息的处理机制建立了方法学范式。