一种本质上对光敏感的视网膜神经节细胞(ipRGC)。白色箭头指向许多不同类型的细胞:其他类型的ipRGC细胞(红色、蓝色和绿色)和非ipRGC的视网膜细胞(红色)。白条有50微米长，大约是人类头发的直径。(图片由富兰克林·卡瓦尔-霍姆拍摄)
到了妊娠中期，远在婴儿的眼睛能看到图像之前，他们就能探测到光线。
但是发育中的视网膜上的感光细胞——位于眼睛后部的薄层类似大脑的组织——被认为是简单的开关，大概是用来设定父母希望他们的孩子能够遵循的24小时昼夜节律的。
加州大学伯克利分校,科学家已经发现的证据表明,这些简单的细胞实际上跟另一个作为一个相互联系的网络,为视网膜光敏感度比曾经认为,这可能会加强对行为和大脑发育的影响在未知的方面。
在发育中的眼睛中，大约有3%的神经节细胞——视网膜上通过视神经向大脑传递信息的细胞——对光敏感。迄今为止，研究人员已经发现了大约六种不同的亚型，它们与大脑的不同部位进行交流。有些人通过与视交叉上核对话来调整我们的生物钟以适应昼夜循环。另一些则向我们的瞳孔区域发出信号，使其在强光下收缩。
但另一些则与一些令人惊讶的区域有关:调节情绪的脑区和处理情绪的杏仁核。
在小鼠和猴子身上，最近的证据表明，这些神经节细胞还通过一种叫做缝隙连接的电连接相互交流，这意味着在未成熟的啮齿动物和灵长类动物的眼睛里，这种连接比想象的要复杂得多。
“鉴于这些神经节细胞的各种项目,他们大脑的不同部位,这让我怀疑他们是否发挥作用在视网膜如何连接到大脑,”马拉樵夫说,加州大学伯克利分校教授的分子和细胞生物学和资深作者的一篇论文在本月的《当代生物学》杂志上。“也许不是针对视觉回路，而是针对非视觉行为。不仅是瞳孔光反射和昼夜节律，还有可能解释像光引起的偏头痛这样的问题，或者为什么光疗法对抑郁症有效。”
视网膜发育中的平行系统
这些细胞被称为本质上对光敏感的视网膜神经节细胞(ipRGCs)， 10年前才被发现，这让那些像Feller一样已经研究了近20年的人感到惊讶。她和她的导师、斯坦福大学的卡拉·沙茨(Carla Shatz)一起发挥了重要作用，证明了眼睛在发育过程中自发的电活动——即所谓的视网膜波——对于建立正确的大脑网络来处理以后的图像至关重要。
因此，她对ipRGCs很感兴趣，因为在发育中的视网膜中，ipRGCs的功能似乎与自发性视网膜波平行。
“我们认为他们(幼鼠和人类胎儿)在发育的这个阶段是盲目的，”Feller说，他是Paul Licht著名的生物学教授，同时也是加州大学伯克利分校的Helen Wills神经科学研究所的成员。“我们认为神经节细胞存在于发育中的眼睛里，它们连接着大脑，但在那个时候，它们并没有真正连接到视网膜的其他部分。现在，他们发现彼此是有联系的，这是一件令人惊讶的事情。”
加州大学伯克利分校的研究生富兰克林Caval-Holme钙双光子成像相结合,全细胞电子记录,药理学和解剖技术显示的六种ipRGCs新生小鼠视网膜电连接起来,通过缝隙连接,形成一个视网膜网络,研究人员发现不仅检测光,但响应光的强度,可近billionfold不同。
缝隙连接电路对某些ipRGC亚型的光灵敏度至关重要，但对其他亚型则不然，这为确定哪些ipRGC亚型为光引起的特定非视觉行为提供信号提供了一个潜在的途径。
Caval-Holme说:“幼犬很早就形成了对光的厌恶，这种厌恶是强烈依赖的。”这表明这些神经回路可能与厌恶光的行为有关。“我们还不知道新生儿视网膜上的这些ipRGC亚型中哪些是真正导致这种行为的，所以观察所有这些不同亚型的作用将是非常有趣的。”
Feller说，研究人员还发现了一些证据，这些证据表明，大脑回路的自我调节可以适应光的强度，而光的强度在大脑发育过程中可能起着重要的作用。
“过去,人们证明这些感光细胞很重要,例如血管在视网膜上的发展和轻雾沫的昼夜节律,但这是一种光开/光反应,你需要一些光或没有,”她说。“这似乎表明，他们实际上是在尝试编码许多不同强度的光，编码的信息比人们之前认为的要多得多。”
这项研究得到了美国国立卫生研究院的支持。
相关信息
- 缝隙连接耦合形成了发育中的视网膜中光的编码(当代生物学)
- Marla Feller的实验室网站
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：https://news.berkeley.edu/2019/11/25/babies-in-the-womb-may-see-more-than-we-thought/