《光遺傳學解析視網膜內層抑制性環路》是依託復旦大學，由翁史鈞擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：光遺傳學解析視網膜內層抑制性環路
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：翁史鈞
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在內層視網膜，各種無長突細胞和神經節細胞通過複雜多樣的空間聯繫和遞質系統構成的抑制性環路，在視覺系統實施精確神經計算的過程中起重要作用。本項目套用光遺傳學技術，與膜片鉗及多通道微電極陣列記錄技術相結合，高效地解析視網膜內層的抑制性環路。研究將特別關注負責成像視覺和非成像視覺的各一類代表性神經元——方向選擇性神經節細胞和自感光神經節細胞。我們將以抑制性中間神經元特異表達光通道Channelrhodopsin-2的遺傳學小鼠視網膜為標本，通過光照特異地操控無長突細胞的群體活動，和/或以高空間解析度的方式作單細胞光調控，同時精確分析其突觸後神經節細胞電活動的動態變化，目的是回答以下重要問題：對於特定功能的神經節細胞，其與無長突細胞組成的各種抑制性環路是通過怎樣的解剖學聯繫、細胞學成分以及神經遞質基礎構築的？本研究將為理解各類抑制性環路如何介導成像視覺和非成像視覺相關的神經節細胞的功能提供啟示。
結題摘要
圍繞無長突細胞（AC）構築的視網膜內層突觸環路結構、功能、遞質複雜多樣，是視網膜神經計算的重要基礎。視網膜是中樞神經系統的重要組分，深入研究上述環路有助於理解大腦工作原理。本項目通過多學科技術，鑑定了兩個特定類型AC被螢光分子標記，且表達光敏離子通道ChR2的遺傳學小鼠品系，並以之為工具，通過光遺傳學刺激和膜片鉗記錄相結合的策略，研究基於AC所構築的視網膜微環路。ChAT-ChR2-EYFP小鼠視網膜中，免疫雙標實驗表明，ChR2-EYFP除少量表達於M1型自感光神經節細胞外，大量存在於一種新型的AC——非GABA能非甘氨酸能AC（nGnG AC）。膜片鉗記錄結合藥理學實驗顯示，這些被特異標記的nGnG AC對全野光刺激呈現ON-OFF型的超級化膜電位反應。在加入谷氨酸能突觸阻斷劑後，藍光刺激依然誘發膜電位去極化，表明ChR2表達具有功能性。其後進行的光遺傳學操縱實驗揭示，nGnG AC向多種節細胞提供不同強度的抑制性輸入，且其中確實含有非GABA能非甘氨酸能的遞質成分。在另一品系——VGAT--ChR2-EYFP小鼠視網膜中則發現，ChR2-EYFP特異表達於絕大多數種類的AC和水平細胞。在谷氨酸能及膽鹼能突觸阻斷的條件下，全野藍光刺激導致這些抑制性中間神經元的群體性的強烈激活，並在突觸後節細胞上誘發興奮性電流。在ON型、OFF型、ON-OFF型節細胞上均能記錄到這一電流，且其不能被縫隙連線阻斷劑阻斷，但可被鈷離子完全消除，這表明多種節細胞上存在源自AC的、非谷氨酸能非膽鹼能的興奮性化學突觸輸入。上述結果為探索內層視網膜神經環路及中樞神經系統信號加工機制提供了全新信息。
