9月3日，《自然-通訊》期刊在線發(fā)表了中國科學院上海生命科學研究院神經(jīng)科學研究所杜久林研究組題為《雙極細胞通過突觸前NMDA自受體放大機制介導視網(wǎng)膜波的發(fā)生》的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)谷氨酸能視網(wǎng)膜自發(fā)活動波的發(fā)生是由雙極細胞軸突末梢NMDA自受體依賴的放大機制所介導。

　　在發(fā)育早期的視網(wǎng)膜中，相鄰神經(jīng)節(jié)細胞（視網(wǎng)膜的第三級細胞）會發(fā)生波狀傳播的自發(fā)神經(jīng)活動，這種現(xiàn)象被稱為視網(wǎng)膜波。對于視網(wǎng)膜波的研究已有近30年，人們已知道視網(wǎng)膜波能通過視神經(jīng)傳遞到中樞視覺系統(tǒng)，對視覺系統(tǒng)中拓撲投射樣神經(jīng)通路的精確形成至關重要。在發(fā)育的不同階段，視網(wǎng)膜波會從乙酰膽堿能轉變?yōu)楣劝彼崮�。目前，已知乙酰膽堿能視網(wǎng)膜波是由星狀無長突細胞所介導的，但谷氨酸能視網(wǎng)膜波的來源以及具體機制仍不清楚。

　　為研究谷氨酸能視網(wǎng)膜波的來源，研究者以斑馬魚為模式動物，首先運用在體雙光子鈣成像技術，發(fā)現(xiàn)谷氨酸能視網(wǎng)膜波起始于雙極細胞（視網(wǎng)膜的第二級細胞）的軸突末梢。為解析其機制，研究者結合在體全細胞膜片鉗、光遺傳學、谷氨酸成像等方法，發(fā)現(xiàn)雙極細胞軸突末梢通過NMDA自受體，發(fā)起視網(wǎng)膜波；進而發(fā)現(xiàn)雙極細胞上的視網(wǎng)膜波能傳遞至神經(jīng)節(jié)細胞以及視頂蓋（即視覺中樞）。研究人員進一步發(fā)現(xiàn)視網(wǎng)膜波的產生閾值在顳側視網(wǎng)膜區(qū)域是最低的，因此導致視網(wǎng)膜波偏向于在顳側發(fā)起。綜上所述，該工作首次發(fā)現(xiàn)雙極細胞軸突末梢通過NMDA自受體依賴的方式起始谷氨酸能視網(wǎng)膜波。

　　這項工作是在研究員杜久林指導下，主要由副研究員張榮偉獨立完成，同時得到李小泉和日本國立遺傳學研究所教授川上浩一的大力支持。該工作得到中科院戰(zhàn)略性先導科技專項、科技部國家重點基礎研究發(fā)展計劃、國家自然基金杰出青年項目、上海市優(yōu)秀學術帶頭人項目和青年科學基金以及中科院青年促進會等項目的支持。

　　圖：（a）在3天斑馬魚幼魚的雙極細胞上發(fā)生的自發(fā)鈣波。不同顏色指示不同時間點時鈣波的位置。（b）谷氨酸能視網(wǎng)膜波起始模式圖。單個雙極細胞釋放的谷氨酸會激活其自身軸突上的NMDA受體，從而導致細胞膜進一步去極化、打開低閾值鈣通道，釋放大量的谷氨酸進入視網(wǎng)膜內網(wǎng)狀層。通過游離的谷氨酸以及間隙連接，臨近的雙極細胞軸突末梢被激活，從而導致視網(wǎng)膜波在內網(wǎng)狀層的側向傳播。另一方面，谷氨酸還會作用到神經(jīng)節(jié)細胞上的突觸后AMPA和NMDA受體，從而導致視網(wǎng)膜波從雙極細胞傳遞至神經(jīng)節(jié)細胞。