根據(jù)發(fā)表在《神經(jīng)元》雜志上的一項(xiàng)研究，西北醫(yī)學(xué)研究人員已經(jīng)確定了一種新型的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞，即視網(wǎng)膜中的神經(jīng)元，它們對(duì)視覺環(huán)境進(jìn)行編碼并將信息傳遞回大腦。
這種細(xì)胞的具體特征被稱為“爆發(fā)性對(duì)比抑制”(bSbC) 視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞 (RGC)，它推翻了幾十年前關(guān)于細(xì)胞從光感受器輸入和輸出到大腦之間關(guān)系的假設(shè)，根據(jù) Derrick T. Vail 眼科學(xué)教授和該研究的資深作者 Gregory Schwartz 博士的說法。
“經(jīng)典的觀點(diǎn)是，這些神經(jīng)節(jié)細(xì)胞只是整合了它們的興奮和抑制輸入，這將告訴你細(xì)胞如何對(duì)視覺刺激做出反應(yīng)，”同時(shí)也是神經(jīng)科學(xué)教授的施瓦茨說。“我們的研究結(jié)果表明，這些細(xì)胞有自己的內(nèi)在計(jì)算能力，這對(duì)視網(wǎng)膜假體等具有有趣的意義。”
有 40 多種 RGC 可以傳輸有關(guān)視覺場(chǎng)景的特定和復(fù)雜特征的信息，包括運(yùn)動(dòng)、方向、方向和顏色。例如，“關(guān)閉持續(xù) α”(OFFsA)RGC 類型具有基線放電率，但當(dāng)光照增加時(shí)，細(xì)胞向大腦發(fā)出的信號(hào)會(huì)減少，反之亦然。
在這項(xiàng)研究中，研究人員比較了 OFFsA 和 bSbC 神經(jīng)節(jié)細(xì)胞類型對(duì)不同視覺刺激的反應(yīng)，記錄了將發(fā)送到大腦的結(jié)果信號(hào)。研究作者發(fā)現(xiàn) bSbC 有一個(gè)奇怪的機(jī)制：細(xì)胞向大腦發(fā)出信號(hào)的基線速率，但光的增加和減少都會(huì)導(dǎo)致信號(hào)減少，這是一種單向的信號(hào)模式。
“信號(hào)只能下降，”施瓦茨說。
此外，研究人員測(cè)試了這些神經(jīng)節(jié)細(xì)胞如何整合輸入的經(jīng)典觀點(diǎn)。這些細(xì)胞從視網(wǎng)膜中的光感受器接收興奮和抑制信號(hào)，流行的理論表明這些輸入結(jié)合起來達(dá)到某個(gè)閾值，從而導(dǎo)致信號(hào)輸出發(fā)生變化。為了測(cè)試這一點(diǎn)，Schwartz 和他的合作者將 OFFsA 和 bSbC 神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的輸入相互交換，發(fā)現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)中的輸出信號(hào)與正?；顒?dòng)相同。
“這意味著他們有自己的離子通道影響輸出，他們自己的一組電導(dǎo)有助于輸出，”施瓦茨說。
這些發(fā)現(xiàn)對(duì)諸如視網(wǎng)膜假體之類的設(shè)備有影響，這些設(shè)備旨在刺激不再對(duì)光有反應(yīng)的 RGC。目前的假肢只能產(chǎn)生粗略的視力，施瓦茨認(rèn)為部分問題在于假肢向錯(cuò)誤類型的細(xì)胞發(fā)送了錯(cuò)誤的信號(hào)。
“你不能打開燈來檢查它們是什么類型的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞，因?yàn)槭荏w已受損——這是第 22 類問題，”施瓦茨說。
相反，研究每種細(xì)胞類型的內(nèi)在計(jì)算可以幫助科學(xué)家識(shí)別哪些細(xì)胞是哪些細(xì)胞，即使沒有正確的感光器輸入。
“如果你能獲得有關(guān)這些板載計(jì)算的詳細(xì)信息，你也許能夠向每種細(xì)胞類型發(fā)送正確的信號(hào)，”施瓦茨說。
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