《PNAS》视网膜感光器通过双重途径告诉大脑“我看到光了!””

通过对哺乳动物视网膜细胞的研究，约翰·霍普金斯医学院的神经科学家发现，与视网膜上大多数感光细胞(光感受器)不同，有一种特殊类型的细胞同时使用两种不同的途径向大脑传递电子“视觉”信号。根据研究人员的说法，这项工作还揭示了这种光感受器在进化规模上可能有古老的起源。

12月18日发表在《美国科学院院刊》(PNAS)上的这一发现和其他研究结果，“从科学上和字面上揭示了”几十年来关于这些细胞如何工作的谜团，研究人员说。

这项新研究是由约翰霍普金斯大学医学院神经科学系教授King-Wai Yau博士和博士后Guang Li. King共同领导的。King之前的工作在理解哺乳动物眼睛中的感光细胞如何向大脑传递信号方面取得了进展，这些发现可能最终帮助科学家了解为什么没有视力的人仍然可以感知光。

在包括人类在内的动物身上，被称为视杆细胞和视锥细胞的光感受器(光感细胞)位于视网膜上，视网膜是眼睛后部对光线做出反应的组织层。视杆细胞和视锥细胞分析视觉信号，这些信号通过电信号传输到大脑，大脑解释“看到”的东西。

视网膜中的另一种类型的光感受器，称为固有光敏视网膜神经节细胞(ipRGCs)，利用形成视神经的长突(轴突)来传递来自视杆细胞和视锥细胞的视觉信号。ipRGCs还有其他功能，比如设定身体的光驱动昼夜节律，区分对比度和颜色。

众所周知，动物的光感受器通过一种以细胞起源命名的信号通路来探测光。源自“微绒毛”的光感受器，类似于果蝇眼睛中的光感受器，使用磷脂酶C来发出光检测信号，而源自纤毛的光感受器，如我们的视杆细胞和视锥细胞中的光感受器，使用环核苷酸途径。大多数光感受器要么使用微绒毛途径，要么使用纤毛途径，而不是两者都使用。然而，在进一步了解ipRGCs如何工作的实验中，Yau的团队发现ipRGCs同时使用这两种途径。

研究人员通过将ipRGCs暴露在短暂的强光脉冲下发现了这一点。在这些条件下，微绒毛信号通路产生更快的电反应，并且在一些重叠的情况下，先于纤毛通路产生较慢的反应。

Yau的研究小组发现，ipRGCs的所有六种亚型同时使用微绒毛和纤毛信号机制，尽管比例不同。

约翰霍普金斯大学的研究小组还发现，虽然大多数使用纤毛信号通路的光感受器使用一种特殊的环核苷酸cGMP作为信号信使，但ipRGCs使用另一种环核苷酸cAMP，这与水母相似，水母是一种进化规模上更古老的动物。这表明ipRGCs可能有一个古老的起源。