眼見未必為實丨《科學》:眼睛會向大腦發出意想不到的信號

作者丨唐一塵


幾十年來,生物學教科書上都說眼睛和大腦只通過一種信號通路交流。


但一項新發現表明,一些視網膜神經元似乎選擇了一條“蹊徑”。


眼見未必為實丨《科學》:眼睛會向大腦發出意想不到的信號

小鼠視網膜會向大腦傳遞抑制信號。圖片來源:西北大學


美國西北大學領導的一項新研究發現,視網膜神經元的一個子集能向大腦發送抑制信號。


以前,研究人員認為眼睛只發出興奮信號。


通常,興奮性信號使神經元更加興奮,抑制性信號使神經元活動減弱。


研究人員還發現,這部分視網膜神經元與潛意識行為有關,比如晝夜節律與亮/暗週期的同步,以及瞳孔對強光的收縮。


通過更好地理解這些神經元如何運作,研究人員可以探索光影響我們行為的新途徑。


眼見未必為實丨《科學》:眼睛會向大腦發出意想不到的信號

ipRGCs是抑制非成像視覺腦區輸入的潛在來源。圖片來源:《科學》

研究負責人、西北大學神經生物學助理教授Tiffany Schmidt說:“這些抑制信號可以防止我們的生物鐘在昏暗的光線下重置,防止瞳孔在弱光下收縮,這些確保了正常的視覺和日常功能。我們的研究結果提供了一種機制,以便理解為什麼我們的眼睛對光如此敏感,相比之下,潛意識行為對光不敏感。”


這項研究發表在2020年5月1日的《科學》雜誌上。


Schmidt團隊在小鼠模型中阻斷了負責抑制信號傳導的視網膜神經元。


結果顯示,當這種信號被阻斷時,昏暗的光線能更有效地改變小鼠的晝夜節律。


眼見未必為實丨《科學》:眼睛會向大腦發出意想不到的信號

小鼠視網膜切片,細胞核標記為藍色,GABA合成酶Gad2的RNA標記為洋紅色,黑視素RNA標記為綠色。圖片來源:西北大學

“這表明,當環境光發生變化時,眼睛會發出一種信號,這種信號會抑制晝夜節律的重新調整,這是出乎意料的。”Schmidt 說,“然而,這是有道理的,因為你不想調整身體的整個生物鐘來應對環境光/暗循環的微小干擾,你只希望這種大規模調整發生在照明變化穩健的情況下。”


研究小組還發現,當來自眼睛的抑制信號被阻斷時,老鼠的瞳孔對光更敏感。


研究人員認為,這種機制可以防止瞳孔在非常低的光線下收縮。


這增加了照射到視網膜上的光量,使它在弱光條件下更容易看清東西。


這一機制至少部分解釋了為什麼你的瞳孔在強光來臨前不會收縮。


相關論文信息:

https://doi.org/10.1126/science.aay3152


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