神經所研究揭示發育期視網膜突觸功能具有可塑性

2020-12-17 和訊科技

　　《神經元》（Neuron）雜誌於8月9日發表了中科院上海生命科學研究院神經科學研究所杜久林研究組題為「斑馬魚發育期視網膜興奮性突觸功能的長時程增強」的研究論文。該工作運用在體研究方法，首次發現了視網膜突觸功能在發育時期具有長時程增強（long-term potentiation, LTP）的能力。該工作主要由博士生魏宏平等在杜久林研究員的指導下完成。

　　LTP被認為是動物學習/記憶和發育過程中經驗依賴性的神經環路修飾的突觸機制之一。儘管大量的研究已發現，在發育時期，視覺經驗和神經活動對於視網膜神經環路的形成至關重要，但LTP在視網膜中是否存在還是個迷。

　　該工作以斑馬魚為模式動物，利用在體全細胞電生理和在體雙光子成像等技術，在整體動物上研究LTP是否存在於發育期的視網膜。首先，作者發現在出生後3至6天的斑馬魚上，高頻電脈衝刺激能夠在視網膜雙極細胞（bipolar cell）到神經節細胞（retinal ganglion cell）這一級興奮性突觸上誘導LTP，而在15至20天的動物上則不能；該LTP的誘導需要突觸後NMDA受體的激活。其次，該LTP的表達涉及突觸前的變化，包括雙極細胞軸突末端鈣反應的長時程增加；微小興奮性突觸後電流（mEPSC）頻率的增加；突觸後電流的配對脈衝比率（PPR）及變異係數（CV）的降低等。藥理實驗表明，這些突觸前的變化主要由突觸逆向信號分子花生四烯酸（arachidonic acid）介導。進一步的功能實驗發現，重複的光刺激也能在同一級突觸上誘導LTP，並且由電刺激和不同種模式的光刺激誘導產生的LTP都能有效增加神經節細胞的對光反應。

　　該工作首次闡明了LTP的確存在於發育時期的視網膜中，為視覺經驗引起的視覺神經環路修飾和發育提供了突觸機制。

　　該研究工作受到科技部「973」和重大科學研究計劃、中國科學院「百人計劃」，以及上海市科委「浦江人才」計劃和基礎研究重大項目等的資助。

　　(A) 幼年斑馬魚視網膜在體電生理記錄和視覺刺激系統示意圖。R為記錄電極；S為刺激電極。(B) 研究結論模式圖。

（責任編輯：么雲聰 ）

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