研究人员发现了视觉过程的早期关键步骤

根据今天发表在《科学》杂志上的一项研究，人们首次确定了眼睛中光受体之间的电连接的关键成分，以及这些连接对视觉信号处理的早期步骤的影响科学的进步德克萨斯大学休斯顿健康科学中心(UTHealth)的研究。

要充分理解光受体传统上，研究人员一直将注意力集中在两个关键的感觉细胞——视杆细胞和视锥细胞——如何将基本的光粒子转化为电信号，以及这些信号如何通过专门的回路传递到大脑。棒材用于夜视视锥细胞用于白天和色彩视觉。虽然人们已经知道电信号它可以通过缝隙连接在光感受器之间传播，其性质和功能至今仍不为人所知。

“这项研究将有助于更好地理解视网膜如何处理来自眼睛中的杆状细胞和锥状细胞的信号，特别是在环境光照条件下。光感受器类型是活跃的，比如在黎明和黄昏。这方面的知识目前还处于缺失状态，在设计感光器或视网膜植入物以恢复视力时可能必须考虑在内。”该研究的共同主要作者，UTHealth麦戈文医学院Ruiz眼科和视觉科学系副教授兼伯尼斯·温加滕(Bernice Weingarten)主席。

联合首席作者Steve Massey博士是UTHealth麦戈文医学院Ruiz眼科和视觉科学研究主任、Elizabeth Morford Chair教授。

视网膜的视杆细胞和视锥细胞之间的耦合——或者说交流——对于理解视觉信号传递过程是如何工作的至关重要。

研究人员惊奇地发现，杆状细胞不直接与其他杆状细胞交流，锥细胞也很少与其他锥细胞直接交流。相反，大多数信号发生在视杆细胞和视锥细胞之间。研究人员发现了一种叫做连接蛋白36 (Cx36)的特殊蛋白质，它是杆状/锥状缝隙连接的主要组成部分。

Massey说:“我们注意到，每一根杆子都有一个锥体的电通路，锥体/锥体间隙连接非常罕见。”“我们估计，光感受器之间超过95%的缝隙连接是杆状/锥状缝隙连接;它们有最大的体积和最大的电导。所以，杆状/锥状缝隙连接在光感受器的大小和数量上都占主导地位。”

为了帮助研究人员更好地理解光感受器网络是如何组织起来的，他们开发了基因鼠，培育这些基因鼠来消除视杆细胞或视锥细胞中的缝隙连接。

“我们的研究具有重要意义，”Ribelayga说。“我们的数据定位杆/锥缝隙连接作为感光网络的基石。视杆/视锥间隙连接是视杆通路的入口，视杆源的信号可以通过该通路穿过视网膜。因此，我们产生了本质上缺乏进入这一途径的小鼠。在未来的实验中，我们将使用这些动物来确定视杆/锥通道在视网膜处理视杆信号和视觉中的功能重要性。”

2018年，鲁伊斯眼科与视觉科学系的研究人员从美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)下属的国家眼科研究所(National Eye Institute)获得了400多万美元的资助，用于研究光感受器的发育、功能和电相互作用。Ribelayga和Massey领导了设计电耦合受体网络的工作，这是朝着更好地理解光受体如何编码光信号以及视网膜如何处理这些信号迈出的关键一步。

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