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眼睛会向大脑发出意想不到的信号

schmidt eyes视网膜切片,细胞核标记为蓝色,抑制细胞标记为洋红色,ipRGCs标记为绿色。

眼睛里有一种惊奇。

几十年来,生物学教科书上都说眼睛和大脑只通过一种信号通路交流。但一项新的发现表明,一些视网膜神经元选择了一条很少有人走过的路。

西北大学领导的一项新研究发现,视网膜神经元的一个子集向大脑发送抑制信号。以前,研究人员认为眼睛只发出兴奋信号。(简而言之:兴奋性信号使神经元更加兴奋;抑制性信号使神经元的放电减少。)

施密特Schmidt eyes蒂芙尼

西北大学的研究人员还发现,这部分视网膜神经元与潜意识行为有关,比如昼夜节律与亮/暗周期的同步,以及瞳孔对强光的收缩。通过更好地理解这些神经元如何运作,研究人员可以探索光影响我们行为的新途径。

研究负责人、西北大学的蒂芙尼·施密特说:“这些抑制信号可以防止我们的生物钟在昏暗的光线下重置,防止瞳孔在弱光下收缩。这两种信号都能适应正常的视觉和日常功能。”“我们认为,我们的研究结果提供了一种机制,来理解为什么我们的眼睛对光如此敏感,而我们的潜意识行为相对对光不敏感。”

这项研究将发表在5月1日的《科学》杂志上。

施密特是西北大学文理学院神经生物学助理教授。Takuma Sonoda是这篇论文的第一作者,他曾是西北大学跨系神经科学项目的博士生。

为了进行这项研究,施密特和她的团队在小鼠模型中阻断了负责抑制信号传导的视网膜神经元。当这种信号被阻断时,昏暗的光线更能有效地改变小鼠的昼夜节律。施密特说:“这表明,当环境光发生变化时,眼睛会发出一种信号,这种信号会抑制昼夜节律的重新调整,这是出乎意料的。”“然而,这是有道理的,因为你不想为了环境光/暗循环中的微小干扰而调整你身体的整个生物钟,你只想在光线变化强烈的情况下进行这种大规模的调整。”

施密特的研究小组还发现,当来自眼睛的抑制信号被阻断时,老鼠的瞳孔对光更加敏感。

索诺达说:“我们的工作假设是,这种机制可以防止瞳孔在非常低的光线下收缩。”“这增加了照射到视网膜上的光量,使它在弱光条件下更容易看清东西。”这一机制至少部分解释了为什么你的瞳孔在强光增强前不会收缩。”

这项名为“非典型抑制回路抑制对光线的行为敏感性”的研究得到了克林根斯汀-西蒙斯(Klingenstein-Simons)奖学金的支持,该奖学金的研究领域包括神经科学、阿尔弗雷德·p·斯隆基金会(Alfred P. Sloan Foundation)和美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)(资助编号为1DP2EY022584、T32 EY025202和F31 EY030360-01)。

主题:生命科学、研究、温伯格文理学院

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.northwestern.edu/stories/2020/04/eyes-send-an-unexpected-signal-to-the-brain/