2024年2月16日，《PLOSBIOLOGY》在線發(fā)表了題為《Defining morphologically and genetically distinct GABAergic/cholinergic amacrine cell subtypes in the vertebrate retina》的研究論文。該研究由中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心（神經(jīng)科學(xué)研究所）何杰研究組完成。該研究在斑馬魚視網(wǎng)膜中發(fā)現(xiàn)了兩群參與視覺方向選擇性的GABA能/膽堿能無長(zhǎng)突神經(jīng)元亞型。

在脊椎動(dòng)物中，方向選擇性起源于視網(wǎng)膜星形無長(zhǎng)突細(xì)胞（Starburst amacrine cells, SACs）與方向選擇性視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞（direction-selective retinal ganglion cells, dsRGC）構(gòu)成的神經(jīng)環(huán)路。小鼠SAC的研究發(fā)現(xiàn)，它是一類GABA能/膽堿能雙神經(jīng)遞質(zhì)無長(zhǎng)突細(xì)胞，特異表達(dá)Sox2。但至今關(guān)于其他脊椎動(dòng)物視網(wǎng)膜GABA能/膽堿能雙神經(jīng)遞質(zhì)無長(zhǎng)突細(xì)胞的類型多樣性仍然知之甚少。

有趣的是，該研究發(fā)現(xiàn)，不同于小鼠視網(wǎng)膜，斑馬魚視網(wǎng)膜具有兩類GABA能/膽堿能雙神經(jīng)遞質(zhì)的無長(zhǎng)突亞型，分別被sox2和bhlhe22標(biāo)記。其中sox2+ 型較類似于小鼠視網(wǎng)膜SACs，而bhlhe22+ 型則標(biāo)記了一類全新的GABA能/膽堿能雙神經(jīng)遞質(zhì)無長(zhǎng)突細(xì)胞。

Bhlhe22+ 無長(zhǎng)突細(xì)胞亞型呈現(xiàn)獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特性。它雖然擁有ON和OFF亞型，皆為正置（胞體位于視網(wǎng)膜內(nèi)核層）的無長(zhǎng)突細(xì)胞。這與ON和OFF sox2+ 無長(zhǎng)突細(xì)胞分別為倒置（胞體位于視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層）和正置的解剖學(xué)特征具有明顯差異。還有，與sox2+ 型不同，bhlhe22+ 型樹突幾乎沒有二級(jí)分支，且投射面積顯著大于sox2+ 型。對(duì)兩類無長(zhǎng)突細(xì)胞命運(yùn)決定機(jī)制的研究發(fā)現(xiàn)，必須同時(shí)敲低基因bhlhe22和bhlhe23，才能夠完全去除bhlhe22+ 型；而敲低sox2單個(gè)基因，即能完全去除sox2+ 型。雙光子在體鈣成像和視動(dòng)反應(yīng)行為學(xué)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)：兩類無長(zhǎng)突細(xì)胞具備方向選擇性特征。有趣的是，這兩類無長(zhǎng)突細(xì)胞亞型對(duì)不同大小物體的反應(yīng)能力上呈現(xiàn)出不同特征。該研究為探索脊椎動(dòng)物視網(wǎng)膜方向選擇性的細(xì)胞基礎(chǔ)及其進(jìn)化過程提供了新的認(rèn)識(shí)。

中國(guó)科學(xué)院腦智卓越中心何杰研究員為該論文通訊作者，論文由腦智卓越中心博士生李艷完成。腦智卓越中心博士生喻曙光、實(shí)驗(yàn)師賈新玲和仇小瑩對(duì)該研究做出了貢獻(xiàn)。中國(guó)科學(xué)院智卓越中心分子細(xì)胞技術(shù)平臺(tái)予以本項(xiàng)目有力支持。該研究獲得了科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、科技部2030重大項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)面上項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)和上海市科技重大專項(xiàng)的資助。

圖示：A,C為斑馬魚視網(wǎng)膜sox2+ 型和bhlhe22+ 型GABA能/膽堿能雙神經(jīng)遞質(zhì)無長(zhǎng)突細(xì)胞形態(tài)學(xué)和解剖學(xué)特征示意圖。B,D為小鼠視網(wǎng)膜星形無長(zhǎng)突細(xì)胞（SAC）的形態(tài)學(xué)和解剖學(xué)特征示意圖。